一种塔式太阳能熔盐与水工质混合吸热发电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种塔式太阳能熔盐与水工质混合吸热发电系统，该系统包括熔盐吸热器、上水工质吸热器、下水工质吸热器、回热加热器、调节阀，所述调节阀与下水工质吸热器、上水工质吸热器串联，并与回热加热器并联，熔盐吸热器布置于下水工质吸热与上水工质吸热器之间，该系统利用水工质吸热器吸收塔式系统中境场聚光的“溢光”及“弃光”，加热给水，减少用于回热加热器加热给水所需蒸汽透平抽汽量，从而提高蒸汽透平发电功率，提高系统效率，降低发电成本。

【技术实现步骤摘要】
一种塔式太阳能熔盐与水工质混合吸热发电系统
本技术涉及太阳能热利用，尤其涉及一种塔式太阳能熔盐与水工质混合吸热发电系统。
技术介绍
随着传统化石能源的巨大消耗，人们面对日益严峻的能源与环境问题。新的能源技术革命要从提高能源利用效率以及优化能源消费结构着手。提高非化石能源比例，特别是可再生能源比例对于未来的能源和环境有着重要的意义。目前可再生能源仅占12%左右，可再生能源已经被作为新一代能源技术的战略制高点。可再生能源包括了水能、风能、太阳能、生物质能、地热能和海洋能等。其中太阳能分布广泛，安全清洁，总量巨大，取之不尽用之不竭，受到了广泛关注，是可再生能源中的重要组成部分。太阳能热发电的原理是利用吸收器吸收太阳光作为高温热源，热工质吸收热，进入下一步动力循环，产生机械能，带动发电机组发电，常见形式有碟式、槽式和塔式系统等。太阳能光热发电可结合廉价储能，输出稳定，可承担基础负荷，调节迅速，又可作为调峰电源，可进一步提高其他非稳定可再生能源的上网消纳能力，在未来发展前景巨大。目前塔式热发电系统主要采用熔盐作为吸热和储热介质，熔盐吸热器多为裸露式，其外壁面同时为聚光接收面和大气交界面。熔盐吸热器的热流密度与塔式系统定日镜场布置方式和控制等直接相关。由于定日镜距离集热塔顶的吸热器距离较远，聚焦光斑位置存在一定误差。熔盐吸热器表面温度高且温度分布不均匀，为防止吸热器两端溢出的聚光对附件设备的损坏，在熔盐吸热器上下两侧有隔热防护装置，一般采用白色的耐温隔热材料。因此这部分溢出的聚光能量没有被吸收利用，造成“溢光”损失。该“溢光”损失可达10%左右。同时为了尽可能减少溢出损失，吸热器上的聚光能流又必须集中，更加容易造成局部超温。当发生云遮挡时，熔盐吸热器接受太阳辐射能量急剧减少，此时吸热器对外会一直散热，因此吸热器壁面温度将急剧下降，严重时可以导致吸热器中熔盐工质的凝固，对吸热器造成致命的损伤。综上，熔盐吸热器工作环境较恶劣，其温度高，温度梯度大，热应力敏感；每天至少启停一次，热疲劳影响严重。为了保证熔盐吸热器在太阳能辐射变化时能够及时调控，定日镜数目的设计留有一定余量。当太阳能光充足时，有部分定日镜的聚光焦点并没有投在熔盐吸热器上，而是在熔盐吸热器附近，随时准备。当熔盐吸热器温度过高时，则撤出部分定日聚光，作为预备；当吸热器温度降低时，投入预备的定日镜，使得吸热器温度稳定。这部分预备的定日镜聚光造成了“弃光”损失，可达10%以上。综上，“溢光”损失以及“弃光”损失总共可达20%以上，造成了巨大浪费，降低了效率，大幅提高了系统成本。
技术实现思路
本技术针以上塔式太阳能熔盐发电系统的“溢光”以及“弃光”损失，提出了一种塔式太阳能熔盐和水工质混合吸热发电系统，将“溢光”以及“弃光”采用水工质吸热器来吸收，并将所吸收的热量耦合进蒸汽朗肯循环发电系统，从而降低损失，提高输出功率，可将系统效率提高十分百分点。本技术的具体方案如下：一种塔式太阳能熔盐与水工质混合吸热发电系统，该系统包括水工质吸热器、熔盐吸热器、回热加热器、调节阀，其特征在于所述调节阀进口与回热加热器的给水进口相连，调节阀出口与水工质吸热器进口相连，水工质吸热器出口与回热加热器的给水出口相连，即回热加热器与水工质吸热器并联。相对于并联方式，回热加热器与水工质吸热器可以采用串联的方式，由于回热加热器与水工质吸热的先后顺序关系，存在两种连接方式：所述回热加热器的给水出口与水工质吸热器进口相连，即给水先经过回热加热器，再经过水工质吸热器，回热加热器的给水出口与水工质吸热器出口通过所述旁通阀A相连；或者所述水工质吸热器出口与所述回热加热器进口相连，即给水先经过水工质吸热器，再经过所述回热加热器，水工质吸热器进口通过旁通阀B与回热加热器的进口相连。所述水工质吸热器分为上水工质吸热器与下水工质吸热器，所述上水工质吸热器位于熔盐吸热器上端，下水工质吸热器位于熔盐吸热器下端，即所述熔盐吸热器位于上水工质吸热器与下水工质吸热器中间。所述的上水工质吸热器与下水工质吸热器采用串联或者并联的方式连接。串联方式为给水依次通过下水工质吸热器再通过上水工质吸热器或者给水依次通过上工质吸热器再通过下水工质吸热器。并联方式为给水分成两路，分别通过上水工质吸热器和下水工质吸热器，给水各自出来后又并从一路。进一步的，上水工质吸热器与下水工质吸热器各自分成至少两部分，每部分通过串联或者并联的方式连接。所述上水工质吸热器与下水工质吸热器吸收塔式系统定日镜在熔盐吸热器两端的“溢光”，并可将预备状态的定日镜“弃光”投射在水工质吸热器上，用于加热朗肯循环中的给水。当水工质吸热器与回热加热器并联时，调节所述调节阀的开度，调整进入回热加热器以及水工质吸热器的给水量。当太阳能光照充足时，调节所述调节阀，使得进入水工质加热器的给水量增多，进入回热加热器的给水量减小。由于进入回热加热器的给水量减少，因此回热加热器所需的从蒸汽透平出来的蒸汽抽汽量减少，从而提高了蒸汽透平的做功功率。当没有太阳光时，关闭调节阀，使得给水全部进入回热加热器，与传统的发电流程一致。作为优选，在所述的调节阀前增设调节水泵，即调节水泵进口与所述回热加热器的给水进口相连，调节水泵出口与所述调节阀进口相连。回热加热器和水工质吸热器的阻力特性不同，因此通过调节水泵的转速和压比，可以根据太阳能光强更灵活的调节给水在水工质吸热器以及回热加热器中的分配比例，使得水工质吸热器出口温度更加稳定。当水工质吸热器与回热加热器串联时，通过旁通阀A或者旁通阀B可根据太阳光强调节进入水工质吸热器的给水量，进而调节水工质吸热器出口给水的温度。进一步增设蒸汽发生器、蒸汽透平、凝汽器，所述水工质吸热器出口或者回热加热器的给水出口与所述蒸汽发生器的冷侧进口相连，所述蒸汽发生器的冷侧出口与所述蒸汽透平进口相连，蒸汽透平出口与所述凝汽器进口相连。所述蒸汽发生器利用热侧的加热工质加热冷侧的水工质以产生高温高压水蒸气，水蒸气再进入蒸汽透平做功，从蒸汽透平出来的水蒸气进入凝汽器冷凝成为液态水。所述熔盐吸热器出口与所述蒸汽发生器的热侧进口相连，所述蒸汽发生器的热侧出口与熔盐吸热器进口相连。即选用熔盐作为蒸汽发生器的热侧加热工质。熔盐在熔盐吸热器中被太阳光加热，高温熔盐进入蒸汽发生器加热给水产生高温高压的水蒸气。作为优选，增设高温熔盐罐和低温熔盐罐，所述熔盐吸热器出口与高温熔盐罐进口相连，高温熔盐罐出口与所述蒸汽发生器的热侧进口相连，所述蒸汽发生器的热侧出口与低温熔盐罐进口相连，低温熔盐罐出口与所述熔盐吸热的进口相连。高温熔盐储罐所存储的高温熔盐能够根据需求在蒸汽发生器中产生相应量的蒸汽，缓解太阳光的波动影响。进一步，增设凝结水泵、低压回热加热器、除氧器、给水泵，所述凝汽器的凝结水出口连接所述凝结水泵进口，所述凝结水泵出口连接低压回热加热器的给水进口，低压回热加热器的给水出口连接所述除氧器的给水进口，除氧器的给水出口连接所述回热加热器的给水进口或者水工质吸热器进口，所述回热加热器的疏水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塔式太阳能熔盐与水工质混合吸热发电系统，其特征在于：该系统包括水工质吸热器、熔盐吸热器、回热加热器、调节阀，所述调节阀进口与回热加热器的给水进口相连，调节阀出口与水工质吸热器进口相连，水工质吸热器出口与回热加热器的给水出口相连，即回热加热器与水工质加热器并联；所述水工质吸热器分为上水工质吸热器与下水工质吸热器，所述上水工质吸热器位于熔盐吸热器上端，下水工质吸热器位于熔盐吸热器下端，即所述熔盐吸热器位于上水工质吸热器与下水工质吸热器的中间。/n

【技术特征摘要】
1.一种塔式太阳能熔盐与水工质混合吸热发电系统，其特征在于：该系统包括水工质吸热器、熔盐吸热器、回热加热器、调节阀，所述调节阀进口与回热加热器的给水进口相连，调节阀出口与水工质吸热器进口相连，水工质吸热器出口与回热加热器的给水出口相连，即回热加热器与水工质加热器并联；所述水工质吸热器分为上水工质吸热器与下水工质吸热器，所述上水工质吸热器位于熔盐吸热器上端，下水工质吸热器位于熔盐吸热器下端，即所述熔盐吸热器位于上水工质吸热器与下水工质吸热器的中间。


2.根据权利要求1所述的一种塔式太阳能熔盐与水工质混合吸热发电系统，其特征在于所述的调节阀前增设调节水泵，即调节水泵进口与所述回热加热器的给水进口相连，调节水泵出口与所述调节阀进口相连。


3.根据权利要求1所述的一种塔式太阳能熔盐与水工质混合吸热发电系统，其特征在于所述的调节阀为三通阀，所述三通阀的一个给水出口与回热加热器的给水进口相连，所述三通阀的另一个给水出口与水工质吸热器进口相连，水工质吸热器出口与回热加热器的给水出口相连。


4.一种塔式太阳能熔盐与水工质混合吸热发电系统，其特征在于：该系统包括水工质吸热器、熔盐吸热器、回热加热器、旁通阀A，所述回热加热器的给水出口与水工质吸热器进口相连，即回热加热器与水工质吸热器串联；回热加热器的给水出口与水工质吸热器出口通过所述旁通阀A相连；所述水工质吸热器分为上水工质吸热器与下水工质吸热器，所述上水工质吸热器位于熔盐吸热器上端，下水工质吸热器位于熔盐吸热器下端，即所述熔盐吸热器位于上水工质吸热器与下水工质吸热器的中间。


5.一种塔式太阳能熔盐与水工质混合吸热发电系统，其特征在于：该系统包括水工质吸热器、熔盐吸热器、回热加热器、旁通阀B，所述水工质吸热器出口与所述回热加热器的给水进口相连，即水工质吸热器与回热加热器串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨上锋，梁鹏锋，林诚乾，杨浩仁，
申请(专利权)人：杭州明晟新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33