一种全负荷熔盐蒸汽发生系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种全负荷熔盐蒸汽发生系统，系统由预热器、蒸发器、汽包、过热器、高温熔盐罐、中温熔盐罐、低温熔盐罐、熔盐泵、阀门、测温装置和测流量装置组成，其中水工质按顺序通过预热器、蒸发器、汽包和过热器成为过热蒸汽；高温熔盐通过过热器换热，返回中温熔盐罐；中温熔盐分为两路，分别进入蒸发器或预热器；蒸发器出口熔盐也分为两路，分别进入低温熔盐罐或预热器。该系统将通过过热器、蒸发器和预热器中的换热过程解耦，在负荷变化时可以通过调节阀门开度分别控制通过过热器、蒸发器和预热器的熔盐流量，实现蒸汽参数稳定输出的同时大幅降低熔盐在预热器的凝固风险。

【技术实现步骤摘要】
一种全负荷熔盐蒸汽发生系统
本技术属于太阳能光热发电领域，具体涉及一种全负荷熔盐蒸汽发生系统。
技术介绍
太阳能光热发电是利用太阳能收集装置将太阳热能收集，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机，达到发电的目的。其中采用熔盐作为传热流体和储热介质的塔式和槽式光热发电系统具有大容量储能的特点，能够在夜间或者太阳资源不佳的情况下实现发电功率的稳定输出，因此具有非常广泛的应用前景。相较于光伏发电和风力发电，负荷可控是光热电站的一大优势，因此就需要汽轮机在不同负荷下运行时，熔盐蒸汽发生系统对负荷变化有较强的承受能力，能够稳定输出一定参数的过热蒸汽。图1是传统熔盐蒸汽发生系统的原理简图，给水自下而上依次通过预热器、蒸发器、汽包和过热器；热盐罐出口的热熔盐自上而下依次通过过热器、蒸发器、预热器后返回冷盐罐，给水通过和熔盐逆流换热后成为过热蒸汽，进入汽轮机做功。这种系统对负荷变化的适应性较弱，负荷变化时由于各设备端差要求熔盐流量不能随给水流量变化等比例变化，因此容易出现：1)过热器出口蒸汽超温；2)预热器出口熔盐温度过低的问题，导致熔盐在高温段热量盈余而在低温段热量不足。虽然已有一些专利(例如，中国专利，授权号：CN103511208B)报道了一些负荷变化情况下稳定输出的方法，但这些方法均是以牺牲熔盐有效换热量为代价，要么旁路掉部分进入过热器的熔盐；要么采用循环泵将汽包中的饱和水引入预热器，利用熔盐加热额外的水工质以提高给水温度。这些方法均造成了熔盐储热量的极大浪费，降低了熔盐利用率，单位熔盐可利用小时数降低，不利于带储热太阳能光热电站的经济性。因此，设计一种可在全负荷条件下安全高效运行，并实现稳定输出合格蒸汽的熔盐蒸汽发生系统是亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术目的在于提供一种全负荷熔盐蒸汽发生系统，可在全负荷条件下安全高效运行，并实现稳定输出合格蒸汽。为达到上述目的，本技术是采取如下技术方案予以实现的：一种全负荷熔盐蒸汽发生系统，包括预热器、蒸发器、汽包、过热器、高温熔盐罐、中温熔盐罐和低温熔盐罐；高温熔盐罐熔盐出口与过热器熔盐入口相连，过热器熔盐出口与中温熔盐罐熔盐入口相连，中温熔盐罐熔盐出口分为两路，一路与蒸发器熔盐入口相连，一路与预热器熔盐入口相连，蒸发器熔盐出口分为两路，一路与预热器熔盐入口相连，另一路与低温熔盐罐熔盐第一入口相连，预热器熔盐出口与低温熔盐罐熔盐第二入口相连；系统的水工质入口与预热器水工质入口相连，预热器水工质出口与蒸发器水工质入口相连，蒸发器饱和蒸汽出口与汽包饱和蒸汽入口相连，汽包饱和水出口与蒸发器饱和水入口相连，汽包饱和蒸汽出口与过热器饱和蒸汽入口相连，过热器过热蒸汽出口与汽轮机的入口相连；在高温熔盐罐熔盐出口至过热器熔盐入口的管道上设有第一阀门，用以调节进入过热器的高温熔盐流量；中温熔盐罐熔盐出口至蒸发器熔盐入口的管道上设有第二阀门，用以调节进入蒸发器的中温熔盐流量；中温熔盐罐熔盐出口至预热器熔盐入口的管道上设有第三阀门，用以调节进入预热器的中温熔盐流量；蒸发器熔盐出口至预热器熔盐入口的管道上设有第四阀门，用以调节由蒸发器进入预热器的熔盐流量；蒸发器熔盐出口至低温熔盐罐熔盐第一入口的管道上设有第五阀门，用以调节由蒸发器进入低温熔盐罐的熔盐流量；在高温熔盐罐内部、中温熔盐罐内部、低温熔盐罐内部、过热器熔盐入口和过热器熔盐出口、蒸发器熔盐入口和蒸发器熔盐出口、预热器熔盐入口和预热器熔盐出口均设有用以检测熔盐温度的测温装置；在第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门所处管道上靠近阀门的位置均设有用以检测熔盐流量的流量测量装置。进一步，所述熔盐工质是硝酸钠和硝酸钾按一定比例混合的二元熔盐。进一步，所述预热器、蒸发器和过热器为U型管壳式换热器，对于预热器和过热器，熔盐工质走壳侧，水工质走管侧；对于蒸发器，熔盐工质走管侧，水工质走壳侧。进一步，所述汽包为具有汽水分离装置和连续排污装置的汽包。进一步，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门为蝶阀、隔膜阀、止回阀、截止阀、节流阀、球阀、旋塞阀、闸阀中的任意一种。与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：1.在熔盐蒸汽发生系统中引入中温熔盐罐，彻底将过热器、蒸发器和预热器中的换热过程解耦，负荷变化时3个换热器不受上下游影响，利于参数的控制，充分利用熔盐热量；2.负荷在高负荷和低负荷间变化时，从中温熔盐罐引出部分中温熔盐，与预热器入口熔盐进行掺混，提高预热器入口熔盐温度，能够避免预热器出口熔盐温度过低，大幅降低熔盐在预热器中的凝固风险；3.在低负荷条件下，蒸发器出口的熔盐温度已经较低，将这部分熔盐直接返回低温熔盐罐，同时从中温熔盐罐引出部分中温熔盐进入预热器，与水工质进行换热，大幅降低低负荷条件下预热器内熔盐的凝固风险；4.进入低温熔盐罐的熔盐温度在全负荷下均得到有效控制，避免低温熔盐罐中的熔盐温度过低，减少了低温熔盐罐电伴热的投运时间，降低厂用电率，提高电站经济性。【附图说明】图1为现有技术中熔盐蒸汽发生系统的示意图；图2为本技术系统示意图；上述图中各部件及相应标记为：1-预热器；2-蒸发器；3-汽包；4-过热器；5-高温熔盐罐；6-中温熔盐罐；7-低温熔盐罐；8-高温熔盐泵；9-中温熔盐泵；10-水工质入口；11-汽轮机；12-第一阀门；13-第二阀门；14-第三阀门；15-第四阀门；16-第五阀门；21-蒸发器熔盐入口；22-蒸发器熔盐出口；23-蒸发器水工质入口；24-蒸发器饱和蒸汽出口；25-蒸发器饱和水入口；31-汽包饱和蒸汽入口；32-汽包饱和水出口；33-汽包饱和蒸汽出口；41-过热器熔盐入口；42-过热器熔盐出口；43-过热器饱和蒸汽入口；44-过热器过热蒸汽出口；51-高温熔盐罐熔盐出口；61-中温熔盐罐熔盐入口；62-中温熔盐罐熔盐出口；71-低温熔盐罐熔盐第一入口；72-低温熔盐罐熔盐第二入口；111-预热器熔盐入口；112-预热器熔盐出口；113-预热器水工质入口；114-预热器水工质出口。【具体实施方式】下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，本文所描述的实施例仅仅为本技术的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本技术保护范围。如图2所示，本技术提供了一种全负荷熔盐蒸汽发生系统，由预热器1、蒸发器2、汽包3、过热器4、高温熔盐罐5、中温熔盐罐6、低温熔盐罐7以及熔盐泵、阀门、管道、汽轮机、温度测量装置和流量测量装置组成。其中，高温熔盐罐熔盐出口51与过热器熔盐入口41相连，过热器熔盐出口42与中温熔盐罐熔盐入口61相连，中温熔盐罐熔盐出口62分为两路，一路与蒸发器熔盐入口21相连，一路与预热器熔盐入口111相连，蒸发器熔盐出口22分为两路，一路与预热器熔盐入口111相连，另一路与低温熔盐罐熔盐第一入口71相连，预热器熔盐出口112与低温熔盐罐熔盐第二入口72相连；水工质入口10与预热器水工质入口113相连，预热器水工质出口114与蒸发器水工质入口23相连，蒸发器饱和蒸汽出口24与汽包饱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全负荷熔盐蒸汽发生系统，其特征在于：包括预热器(1)、蒸发器(2)、汽包(3)、过热器(4)、高温熔盐罐(5)、中温熔盐罐(6)和低温熔盐罐(7)；高温熔盐罐熔盐出口(51)与过热器熔盐入口(41)相连，过热器熔盐出口(42)与中温熔盐罐熔盐入口(61)相连，中温熔盐罐熔盐出口(62)分为两路，一路与蒸发器熔盐入口(21)相连，一路与预热器熔盐入口(111)相连，蒸发器熔盐出口(22)分为两路，一路与预热器熔盐入口(111)相连，另一路与低温熔盐罐熔盐第一入口(71)相连，预热器熔盐出口(112)与低温熔盐罐熔盐第二入口(72)相连；系统的水工质入口(10)与预热器水工质入口(113)相连，预热器水工质出口(114)与蒸发器水工质入口(23)相连，蒸发器饱和蒸汽出口(24)与汽包饱和蒸汽入口(31)相连，汽包饱和水出口(32)与蒸发器饱和水入口(25)相连，汽包饱和蒸汽出口(33)与过热器饱和蒸汽入口(43)相连，过热器过热蒸汽出口(44)与汽轮机(11)的入口相连；在高温熔盐罐熔盐出口(51)至过热器熔盐入口(41)的管道上设有第一阀门(12)，用以调节进入过热器(4)的高温熔盐流量；中温熔盐罐熔盐出口(62)至蒸发器熔盐入口(21)的管道上设有第二阀门(13)，用以调节进入蒸发器(2)的中温熔盐流量；中温熔盐罐熔盐出口(62)至预热器熔盐入口(111)的管道上设有第三阀门(14)，用以调节进入预热器(1)的中温熔盐流量；蒸发器熔盐出口(22)至预热器熔盐入口(111)的管道上设有第四阀门(15)，用以调节由蒸发器(2)进入预热器(1)的熔盐流量；蒸发器熔盐出口(22)至低温熔盐罐熔盐第一入口(71)的管道上设有第五阀门(16)，用以调节由蒸发器(2)进入低温熔盐罐(7)的熔盐流量；在高温熔盐罐(5)内部、中温熔盐罐(6)内部、低温熔盐罐(7)内部、过热器熔盐入口(41)和过热器熔盐出口(42)、蒸发器熔盐入口(21)和蒸发器熔盐出口(22)、预热器熔盐入口(111)和预热器熔盐出口(112)均设有用以检测熔盐温度的测温装置；在第一阀门(12)、第二阀门(13)、第三阀门(14)、第四阀门(15)、第五阀门(16)所处管道上靠近阀门的位置均设有用以检测熔盐流量的流量测量装置。...

【技术特征摘要】
1.一种全负荷熔盐蒸汽发生系统，其特征在于：包括预热器(1)、蒸发器(2)、汽包(3)、过热器(4)、高温熔盐罐(5)、中温熔盐罐(6)和低温熔盐罐(7)；高温熔盐罐熔盐出口(51)与过热器熔盐入口(41)相连，过热器熔盐出口(42)与中温熔盐罐熔盐入口(61)相连，中温熔盐罐熔盐出口(62)分为两路，一路与蒸发器熔盐入口(21)相连，一路与预热器熔盐入口(111)相连，蒸发器熔盐出口(22)分为两路，一路与预热器熔盐入口(111)相连，另一路与低温熔盐罐熔盐第一入口(71)相连，预热器熔盐出口(112)与低温熔盐罐熔盐第二入口(72)相连；系统的水工质入口(10)与预热器水工质入口(113)相连，预热器水工质出口(114)与蒸发器水工质入口(23)相连，蒸发器饱和蒸汽出口(24)与汽包饱和蒸汽入口(31)相连，汽包饱和水出口(32)与蒸发器饱和水入口(25)相连，汽包饱和蒸汽出口(33)与过热器饱和蒸汽入口(43)相连，过热器过热蒸汽出口(44)与汽轮机(11)的入口相连；在高温熔盐罐熔盐出口(51)至过热器熔盐入口(41)的管道上设有第一阀门(12)，用以调节进入过热器(4)的高温熔盐流量；中温熔盐罐熔盐出口(62)至蒸发器熔盐入口(21)的管道上设有第二阀门(13)，用以调节进入蒸发器(2)的中温熔盐流量；中温熔盐罐熔盐出口(62)至预热器熔盐入口(111)的管道上设有第三阀门(14)，用以调节进入预热器(1)的中温熔盐流量；蒸发器熔盐出口(22)至预热器熔盐入口(111)的管道上设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智博，赵晓辉，韩伟，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61