具有用于工艺或发电或热电联产的热存储的模块化熔盐太阳能塔制造技术

公开了安排和操作熔盐太阳热能系统的方法。熔盐从成组的冷存储罐流向太阳能接收器，所述太阳能接收器将所述熔盐加热到约850F的最高温度。将所述经加热的熔盐发送至成组的热存储罐。然后将所述经加热的熔盐泵送至蒸汽生成系统，以便产生用于工艺和/或发电的蒸汽。更低的盐温度可用于使用更低蒸汽温度的工艺(如热脱盐)中。更低的盐温度和低氯化物熔盐降低腐蚀的可能性，从而允许太阳能接收器、热存储罐、盐泵、管道和仪器以及蒸汽生成系统使用更低成本的合金。多个模块化工厂组装的成组存储罐还用于减少盐管道数量、简化排水、并且降低现场组装和电厂成本。

Modular fused salt solar tower with thermal storage for process or power generation or cogeneration

A method of arranging and operating a molten salt solar thermal system is disclosed. The molten salt flows from a group of cold storage tanks to the solar receiver, which heats the molten salt to a maximum temperature of about 850F. The heated molten salt is sent to a heat storage tank in a group. The heated molten salt pump is then pumped into the steam generation system to produce steam for process and / or power generation. Lower salt temperatures can be used in processes that use lower steam temperatures (e.g., thermal desalination). Lower salt temperatures and low chloride molten salts reduce the possibility of corrosion, allowing solar receivers, heat storage tanks, salt pumps, pipes and instruments, and steam generation systems to use lower cost alloys. A modular storage tank assembled at several modular chemical plants is also used to reduce the number of salt pipes, simplify drainage, and reduce site assembly and plant costs.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于工艺或发电或热电联产的热存储的模块化熔盐太阳能塔相关申请的交叉引用本申请要求申请日期为2014年10月6日的美国临时专利申请序列号62/060,561的优先权。本专利申请的完整公开通过引用以其全文充分地结合于此。
技术介绍
本公开主要涉及产生并存储来自太阳的热能用于如热脱盐等工艺或发电的系统。通常，太阳能接收器是太阳热能生成系统的部件，由此，来自太阳的辐射(即太阳光)被用作热源。来自太阳的辐射和热能被集中在太阳能接收器上并传递至流动通过接收器的热传递流体(HTF)，所述热传递流体可以被存储并用于生成用于工艺或发电或两者(热电联产)的蒸汽。接收器通常是永久地安装在高架支撑塔的顶部上的大单元，所述高架支撑塔策略性地放置在定日镜或反射镜的场中，所述定日镜或反射镜收集太阳光线并将那些光线反射并集中到接收器的管屏上。一种用于这种系统的有效、紧凑太阳能接收器将是期望的：所述太阳能接收器使用熔盐或类似HTF并且设计简单、模块化、结构坚固并且在制造、装运和安装方面是经济的。当前风力发电机和太阳能光伏发电机不具有经济的能量存储能力。在没有能量存储的情况下，由于变化的风、云以及夜晚的黑暗，电网的波动是不可避免的。熔盐太阳能电厂能够有效地将所收集的太阳能存储为热能，这允许所述工艺或发电与能量收集解耦合。所述工艺或发电厂然后可以根据接收器塔的数量和热存储系统相对于所述工艺或电力循环所需要的能量的尺寸如所需要的(如在云层覆盖期间和夜晚)继续操作一些时间量。简要说明本公开主要涉及太阳热能生成系统，所述太阳热能生成系统使用用于吸收太阳能的太阳能接收器和用于存储HTF的某些存储罐结构，以便提供用于工艺和/或发电的热能。优选地，系统使用熔盐作为HTF和存储流体。各种实施例中公开的是操作太阳热能生成和存储系统的方法。HTF(例如，熔盐)从成组的冷存储罐泵送至太阳能接收器。HTF被加热到约850°F的最高温度，并且然后在重力作用下流向成组的热存储罐。经加热流体然后被泵送至蒸汽生成系统，以便提供用于生成用于工艺的蒸汽和/或用于驱动涡轮机并发电的热能。特别被设计成用于产生电的熔盐系统使用需要满足传统公用电站级蒸汽涡轮机所需要的蒸汽温度以及提供更有效的电力循环的更高温度的熔盐(典型地，1050°F)。然而，如热脱盐等工艺不需要高温度工作流体。因此，本公开中的HTF(熔盐)的最高温度被选择为小于能够达到的温度，从而使得太阳能接收器、热盐管道、热盐存储罐、热盐管道和蒸汽生成系统(SGS)热交换器可以由更低级的合金制成，由此降低了电厂的成本。替代地，热能可以用来生成用于驱动涡轮机并产生电的蒸汽，但是由于更低的盐温度引起的更低的蒸汽温度，因此具有更低的电力循环效率。其他实施例中公开的是包括一个或多个垂直接收器塔太阳热能生成和存储系统。所述至少一个太阳能接收器包括支撑多个管屏的垂直支撑结构，所述多个管屏可以被安排在象限中。所述管屏被流体地连接以便形成至少一个流动路径。多个定日镜被安排在垂直塔周围。成组的冷存储罐被配置成用于向(多个)太阳能接收器供应“冷”HTF。成组的热存储罐被配置成用于从(多个)太阳能接收器接收“热”HTF。以下更加具体的描述了本公开的这些和其他非限制性方面和/或目标。附图说明以下是附图的简要说明，其是为了展示本文中所公开的示例性实施例的目的而呈现的，并非为了限制所述示例性实施例。图1是本公开的熔盐太阳热能生成、热存储和蒸汽生成系统的示意图。图2是具有位于中心的热存储系统、蒸汽生成系统、和在约1050°F的温度下操作的发电系统和十个定日镜场的传统熔盐发电厂的示意图。图3是本公开的在约850°F或更低温度下操作的用于工艺应用的熔盐太阳热能生成系统的示意图。图4是本公开的在约850°F或更低温度下操作的用于发电的熔盐太阳热能生成系统的示意图。图5是本公开的在约850°F或更低温度下操作的用于热电联产的熔盐太阳热能生成系统的示意图。图6是用于本公开的模块化熔盐太阳热能生成系统的另一个普通电厂布局的顶视示意图，所述另一个普通电厂布局使用布置在展示具有两个热和冷模块化存储罐组的熔盐管道的两行中的十个定日镜场。图7是本公开的模块化熔盐太阳热能生成系统的另一个普通电厂布局的顶视示意图，所述另一个普通电厂布局使用布置在展示具有三个热和冷模块化存储罐组的熔盐管道的矩形中的十个定日镜场。图8是流程图，示出了使用图1的熔盐太阳热能生成、热存储和蒸汽生成系统的示例性方法。图9是可以在本公开的系统中使用的组装的太阳能接收器的外部透视图。此视图展示了外部的热传递表面(管屏)的安排。图10是图9的组装的太阳能接收器的内部透视图，并且示出了热传递表面的安排以及被提供用于顶部支撑热传递表面的垂直支撑结构。图11是图9的组装的太阳能接收器的管道的图解视图，为清晰起见将太阳能接收器的各个部分移除。图12是示意图，示出了本公开的太阳能接收器的两个平行独立的熔盐流动路径之一。图13是示意图，示出了可以与本公开的熔盐太阳热能生成系统一起使用的蒸汽生成系统的部件。具体实施方式可以参照附图来获得本文中所公开的工艺和装置的更完整地理解。这些图基于展示现有技术和/或当前发展的便利性和容易度而仅是示意性表示并且因此不旨在指示其组件或部件的相对尺寸和规格。尽管为了清晰的目的在以下描述中使用特定术语，但是这些术语旨在仅仅指实施例的选择用于在附图中说明的特定结构，而不旨在限定或限制本公开的范围。在附图和以下描述中，将理解的是，相同的数字符号指具有相同功能的部件。单数形式“一个(a)”、“一种(an)”以及“所述(the)”包括复数指示物，除非上下文清楚地另外指明。结合数量使用的修饰词“约”包括所陈述的数值并且具有上下文所要求的含义(例如，至少包括与特定数量的测量相关联的误差程度)。当使用特定值时，还应当考虑为公开所述值。例如，术语“约2”还公开了值“2”，以及范围“从约2到约4”还公开了范围“从2到4”。应注意的是，本文中所使用的术语中的许多术语是相对术语。例如，术语“入口”和“出口”是相对于流动的方向，并且不应被解释为需要结构的特定方向或位置。术语“上游的”和“下游的”是相对于流体流动通过各个部件的方向，即在流动通过下游部件之前流体流动通过上游部件。应注意的是，在回路中，可以将第一部件描述为第二部件的上游和下游两者。类似地，术语“上”和“下”是相对于彼此的位置，即上部件位于比下部件更高的海拔。此外，术语“北”和“南”用于指示彼此相反的位置，如“东”和“西”。这些方向性术语是相对于彼此的，并且不应被解释为指参考地球的地理或磁北极的绝对方向。术语“水平的”和“垂直的”用于指示相对于绝对参考(即地平面)的方向。然而，这些术语不应被解释为需要彼此绝对平行或绝对垂直的结构。例如，第一垂直结构和第二垂直结构不需要彼此平行。术语“顶部”和“底部”或术语“顶面”和“地面”用于指顶部/顶面相对于绝对参考(即地球表面)通常高于底部/地面的位置/表面。术语“向上”和“向下”也是相对于绝对参考的，向上流动通常违反地球的重力。术语“平面”在本文中通常用于指普通水平面，并且应被解释为指体积而不是平整表面。在给定压力下处于超过流体的饱和温度的温度的流体被认为是“过热的”。在不改变流体相位的情况下，过热的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作太阳热能生成和存储系统的方法，所述方法包括：将热传递流体从成组的冷存储罐泵送至太阳能接收器；将所述热传递流体加热到约850°F或更低的经加热温度；将经加热的所述热传递流体发送至成组的热存储罐；以及将经加热的所述热传递流体泵送至蒸汽生成系统并返回至所述成组的冷存储罐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.06 US 62/060,5611.一种操作太阳热能生成和存储系统的方法，所述方法包括：将热传递流体从成组的冷存储罐泵送至太阳能接收器；将所述热传递流体加热到约850°F或更低的经加热温度；将经加热的所述热传递流体发送至成组的热存储罐；以及将经加热的所述热传递流体泵送至蒸汽生成系统并返回至所述成组的冷存储罐。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述成组的冷存储罐包括至少一个冷流体存储罐和至少一个冷流体泵罐，所述至少一个冷流体泵罐具有至少一个泵以将所述热传递流体发送至所述太阳能接收器。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述成组的热存储罐包括至少一个热流体存储罐和至少一个热流体泵罐，所述至少一个热流体泵罐具有至少一个泵以将经加热的所述热传递流体发送至所述蒸汽生成系统。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述冷存储罐和所述热存储罐各自具有约100英尺或更小的高度、以及约14英尺或更小的直径，从而使得所述罐可以被卡车装运。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述热传递流体是具有288°F或更低凝固点的盐，并且还具有按重量计0.40％或更少的氯化物含量。6.如权利要求1所述的方法，其中，所述蒸汽生成系统产生饱和蒸汽或过热蒸汽。7.如权利要求6所述的方法，其中，由所述蒸汽生成系统产生的所述蒸汽具有适合操作高压涡轮机的温度。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述太阳能接收器的管屏由奥氏体不锈钢或比高镍基超合金低等级的金属制成。9.一种太阳热能生成和存储系统，包括：多个定日镜场，所述多个定日镜场围绕中心位置，其中，每个定日镜场包括：太阳能接收器，所述太阳能接收器包括被安排在支撑结构外部的多个管屏，所述管屏被流体地连接以便形成至少一个流动路径；以及第一多个定日镜，所述第一多个定日镜被安排在所述太阳能接收器周围；第一组冷存储罐，所述第一组冷存储罐被配置成用于向所述多个定日镜场中的至少一个太阳能接收器供应热传递流体；以及第一组热存储罐，所述第一组热存储罐被配置成用于从所述多个定日镜场中的至少一个太阳能接收器接收热传递流体。10.如权利要求9所述的系统，进一步包括从所述第一组热存储罐接收热传递流体的蒸汽生成系统。11.如权利要求9所述的系统，其中，所述第一组冷存储罐包括至少一个冷流体存储罐和至少一个冷流体泵罐，所述至少一个冷流体泵罐具有至少一个泵以将所述热传递流体发送至所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·T·瓦西卢克，K·C·亚历山大，K·L·桑特尔曼，J·M·马歇尔，
申请(专利权)人：巴布考克及威尔考克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US