一种新型塔式太阳能光热电站熔盐吸热器制造技术

本发明专利技术属于太阳能热发电领域，涉及一种新型塔式太阳能光热电站熔盐吸热器，包括若干受热面，每个受热面分为上、中、下三级，受热面的上、下以及内部布置若干汇集集箱，用于汇集各级受热面以及单个受热面的进、出熔盐，各级受热面通过汇集集箱之间的管道连接以实现熔盐在各级受热面间的传质，每级受热面由若干管屏组成，每个管屏由若干根受热管和上下两端的集箱组成，每根受热管与上下集箱相互连通。本发明专利技术通过受热面分级和优化工质流程的方法，解决了吸热器受热面热负荷分布不均导致的受热管壁温过高以及热应力过大的问题，由此有效的保证了吸热器的安全运行，延长了吸热器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种新型塔式太阳能光热电站熔盐吸热器
本专利技术涉及一种新型的塔式太阳能光热电站熔盐吸热器，属于塔式太阳能热发电领域。
技术介绍
根据聚焦方式的不同，太阳能热发电可分为蝶式、槽式、塔式三种技术方向。在2016年9月国家能源局批准的20个光热电站示范项目中，塔式项目占据9个名额，其中有7个项目均采用熔盐工质。这也预示着熔盐塔式光热发电技术将成为我国发展光热发电产业的主流技术。熔盐塔式太阳能光热发电系统是在空旷的地面上建立一个高大的中央吸收塔，塔顶上安装固定吸热器，塔的周围地面上布置一定数量的定日镜，定日镜将太阳光聚集到塔顶的吸热器受热面上，熔盐在受热面管内被加热为高温流体，高温熔盐通过管道传递到位于地面的换热器，产生高压过热蒸汽，由高温高压蒸汽冲转汽轮机，带动发电机组发电。由塔式太阳能光热发电系统的原理以及现有的光场定日镜控制技术的局限性可知，塔顶吸热器受热面热强度分布极为不均，热负荷集中在受热面中间部位，在极端情况下其最大热强度可达受热面边缘处的5-6倍，受热面中间部位极大的热负荷产生巨大的热应力，严重影响吸热器的安全运行。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种新型的塔式太阳能光热电站熔盐吸热器结构，并通过优化工质流程，解决受热面热负荷分布不均导致的受热面局部温度过高，进而引发受热面局部热应力过大影响吸热器安全运行的问题。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种新型塔式太阳能光热电站熔盐吸热器，吸热器受热面四面布置，分别为东、西、南、北墙，根据光场热负荷的强弱分布情况，将每面墙又分为上、中、下三级受热面，上、下级受热面处于热负荷较低区域，中间级受热面处于热负荷最大区域。传统的熔盐流程为简单的从下至上或从上至下，在经过若干受热面后，熔盐将达到很高温度，此时高温熔盐仍然要通过热负荷最强区域，这将导致处于该区域的受热管壁温超过其安全许用温度，较高的壁温也会增加熔盐分解的危险，严重影响吸热器的安全运行和使用寿命。而受热面分级之后，熔盐可先依次通过四面墙热负荷最强的中间级受热面，再依次通过四面墙热负荷较低的上、下级受热面。让处于温度较低的熔盐通过热负荷最强的中间级受热面可有效的降低受热管的壁温，使中间级受热面温度低于安全运行温度，有效的避免熔盐因高温而造成的分解，受热面运行温度的降低又可保证吸热器的使用寿命。作为优选，每级受热面由若干个管屏紧密排列组成，每个管屏包括上、下集箱和连接上、下集箱的若干根管子。吸热器上、下以及内部布置若干汇集集箱，用于汇集各级受热面以及单面墙的进、出熔盐。各级受热面通过汇集集箱之间的管道连接，以实现熔盐在各级受热面间的传质；单面受热面之间也通过汇集集箱之间的管道连接，以实现受热面间的熔盐传质。作为优选，所述管屏由上、下集箱以及若干根中间受热管组成，受热管两头分别插入上、下集箱，受热管“肩并肩”紧密排列，受热管之间不焊接，以避免焊接之后受热管之间温度不均产生热应力，影响受热管使用寿命。为避免受热管向两侧膨胀影响吸热器安全运行，受热面一侧管子固定，其他受热管可向另一侧横向膨胀，从而避免受热面向两侧膨胀引起的碰撞问题。作为优选，管屏集箱出口管道两侧增加支管路，支管路的作用是辅助进、出盐以及在停运时用作集箱疏盐管路，支管路上不设阀门，吸热器运行时支管路内熔盐流动，避免传统吸热器设单独疏盐管路导致的结晶堵塞疏盐管问题。作为优选，受热面之间连接管道具有一定倾斜角度，以方便熔盐在吸热器停运后可以流回集箱，进而通过疏盐管路流出吸热器。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过受热面分级和优化工质流程的方法，解决了吸热器受热面热负荷分布不均导致的受热管壁温过高以及热应力过大的问题，由此有效的保证了吸热器的安全运行，延长了吸热器的使用寿命。附图说明图1是本专利技术一种吸热器单面受热面结构示意图。图2是本专利技术中间级管屏结构示意图。图3是本专利技术熔盐流程示意图。图4是本专利技术受热面管子横向膨胀示意图。图5是本专利技术的集箱支管路示意图。图6是本专利技术中间级受热面熔盐流程示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术涉及一种新型塔式太阳能光热电站熔盐吸热器，其受热面按东、西、南、北四面布置，高宽比为4:3，其单面受热面结构示意图如图1所示。每个方向的受热面分上、中、下三级，每级受热面由6片管屏组成，每个管屏由70根外径28mm、壁厚3mm的不锈钢受热管排列组成，受热管两头分三排错开与集箱焊接。对于中间级受热面，其管屏集箱均在其内部，其结构示意图如图2所示。由于管屏集箱在受热面内部，对于受热面边上的管屏，为避免其集箱与相邻受热面管屏集箱位置冲突，故受热面边上管屏与其他管屏错开一定距离。如图3所示，熔盐介质由其中一个方向的中间级受热面集箱进入，经过该受热面的管屏后由另一个集箱流出，然后依次经过其他几个方向的中间级受热面，即四个方向的中间级受热面的熔盐管路呈串联布置，在本实施例中，按照受热面的热负荷布置，熔盐由北面的受热面进入，依次经过东、西、南四个方向，由南受热面的中间级流出后再流入北受热面的上级，四个方向的上级受热面也通过管路串联起来，熔盐从南受热面的上级流出后流入北受热面的下级，四个方向的下级受热面通过管路串联起来，最后由热负荷最低的下级受热面的集箱流出。每级受热面设三个支吊点，管屏重量集中在中间支吊点，中间支吊点不可上、下移动，上下支吊点可上、下移动，以便受热管可以自由伸缩。每个方向的受热面一侧受热管固定，其他受热管可向另一侧横向膨胀，以防止受热管膨胀后碰撞，其膨胀示意图如图4所示。熔盐常温下为固态，为防止停运后熔盐堵塞管路，设备停运后，吸热器内的所有熔盐应当全部通过疏盐管路流出吸热器，回到地面上的储盐罐。为简化集箱疏盐管路，在集箱和出盐管路连接处加装支管路，其结构示意图如图5所示。为强化换热，熔盐通过中间级受热面时分为两个回程，熔盐从受热面一侧的集箱进入与集箱对应的三个并联管屏，经过三个并联管屏后再进入上部集箱，由上部集箱进入受热面另一侧的三个并联管屏，最后由该侧受热面下级集箱流出再进入另一面墙的中间级受热面。其流程示意图如图6所示。对于中间级受热面，其工质流程分为两回程，以增强对流换热强度，在工质流量一定的情况下，回程数越多，工质流速越高，其强化对流换热效果越好。相应地，中间级受热面也可分为三回程、四回程等。以上所述仅为本专利技术的一种较佳实现方案而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术原则范围内所做的非根本性修改、替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型塔式太阳能光热电站熔盐吸热器，其特征在于：包括若干受热面，每个受热面分为上、中、下三级，受热面的上、下以及内部布置若干汇集集箱，用于汇集各级受热面以及单个受热面的进、出熔盐，各级受热面通过汇集集箱之间的管道连接以实现熔盐在各级受热面间的传质，每级受热面由若干管屏组成，每个管屏由若干根受热管和上下两端的集箱组成，每根受热管与上下集箱相互连通。

【技术特征摘要】
1.一种新型塔式太阳能光热电站熔盐吸热器，其特征在于：包括若干受热面，每个受热面分为上、中、下三级，受热面的上、下以及内部布置若干汇集集箱，用于汇集各级受热面以及单个受热面的进、出熔盐，各级受热面通过汇集集箱之间的管道连接以实现熔盐在各级受热面间的传质，每级受热面由若干管屏组成，每个管屏由若干根受热管和上下两端的集箱组成，每根受热管与上下集箱相互连通。2.根据权利要求1所述的一种新型塔式太阳能光热电站熔盐吸热器，其特征在于：每个受热面一侧的受热管固定，其他受热管可向另一侧横向膨胀，且受热管之间相互紧密排列。3.根据权利要求1或2所述的一种新型塔式太阳能光热电站熔盐吸热器，其特征在于：每个受热面的同级之间通过管道相互串联起来，不同级之间也通过管道相互串联起来，熔盐管道进口安装于其中任一受热面的中间级，出口安装在该受热面的上级或下级。4.根据权利要求3所述的一种新型塔式太阳能光热电站熔盐吸热器，其特征在于：所述熔盐管道进口安装在热负荷最大的中间级受热面处，熔盐管道出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王康，杨天亮，雷钦祥，施春荣，刘建明，潘聚峰，
申请(专利权)人：江苏双良锅炉有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32