重力排盐型焦耳加热式光场及排盐方法与流程

本发明涉及光热电技术领域，特别是涉及一种重力排盐型焦耳加热式光场及排盐方法。

背景技术：

传统的槽式太阳能热发电系统为在太阳镜场布置集热器，集热器中的集热介质为导热油，因此，太阳镜场将太阳光汇聚到集热器中，从而将集热器中冷的导热油加热为高温导热油；从集热器输出的高温导热油流入到油水换热器，与冷却水进行热交换，将冷却水加热为过热蒸汽，从而驱动汽轮机做功发电；经油水换热器输出的冷的导热油被导热油循环泵重新输送回集热器中进行吸热。另外，当太阳光充足时，从集热器输出的高温导热油还部分输送到油盐换热器中，与储热介质熔融盐发生热交换，将熔融盐加热为高温熔融盐，并通过热储盐罐作为热源储存。由此可见，传统的槽式太阳能热发电系统，采用导热油作为集热介质，采用熔融盐作为蓄热介质，采用水蒸汽作为发电介质；由于导热油的温度上限为400度，从而制约了槽式太阳能热发电的蒸汽温度和压力参数，难以提高发电效率；另外，由于采用了三种介质，槽式太阳能热发电系统需要设置油盐换热器和油水换热器，增加了系统成本。

为解决上述问题，国际上也有研发机构开发采用熔融盐介质同时作为集热和蓄热介质的槽式太阳能热发电系统，然而，由于熔融盐的凝固点很高，因此，熔融盐非常容易凝固，从而为整个槽式太阳能热发电系统的循环带来灾难性事故。

cn105545618a公开了一种采用熔融盐介质的槽式太阳能热发电系统及热发电方法，系统包括槽式集热器、盐水换热器、汽轮发电机、低温蓄热罐、高温蓄热罐和排熔融盐系统；槽式集热器由多列独立的子槽式集热器组成，每个所述子槽式集热器由多个集热管按自下而上顺序串接；在每个所述子槽式集热器上开设至少一个排盐管路，该排盐管路的一端与所述子槽式集热器的腔体连通，该排盐管路的另一端连接储盐罐；在所述排盐管路靠近所述子槽式集热器的一端安装控制阀门；另外，每个所述子槽式集热器的底部还设置有进气口。

虽然上述技术实现了高温熔盐的排放，但是，多段集热管上分别增加排盐管路，导致系统结构复杂，成本高，而且不能保证排盐过程中不发生残留或凝固。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种重力排盐型焦耳加热式光场。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种重力排盐型焦耳加热式光场，所述的光场包括依次串联多个子槽式集热器、位于两侧的子槽式集热器的轴向外侧的两个输盐管，以及焦耳加热装置，

所述的子槽式集热器包括反射镜和被绝缘支撑的集热管以及用以感测集热管内熔盐温度的温度传感器，所述的集热管均与水平面保持夹角倾斜设置，位于高点侧的输盐管上旁接有进气机构，位于低点侧输盐管排盐管路，在排盐管路上设置有阀门，各子槽式集热器的集热管相串联且保持电导通，所述的输盐管接地；

焦耳加热装置包括与三相交流电对应的至少一个整流模部，所述的整流模部包括三个为一组的六个单相整流模块，同一组的三个单向整流模块的火线输入端分别与三相交流电的三相电连通，同一组的三个单相整流模的输出对应并联后作为整体正极和整体负极，一组单相整流模组的整体正极和另一组的整体负极并接后作为输出地极，其余的整体正极和整体负极分别作为输出正极和输出负极；

所述的输出正极接入串联且导通的集热管中部，所述的输出负极接入所述的串联且导通的集热管两端。

两端的输盐管上分别缠绕有与输出正极和输出负极并接的伴热带。

倾斜设置角度在4°-10°。

所述的槽式集热器设置在斜坡上或者高度依次变化的架台上以使各子槽式集热器的集热管保持相同倾角设置。

包括2-4个整流模部，所述的整流模部的输入并接至三相电，输出对应并接至输出地极、输出正极和输出负极。

在所述的排盐管路端部设置有收集罐，所述的收集罐设置有保温层。

一种重力排盐型焦耳加热式光场的排盐方法，其特征在于，

开启排盐管路和进气机构，在重力下集热管和输盐管中的熔盐回流然后经排盐管路排出；

当因集热管内熔盐减少导致温度降低超过低温阈值时，启动焦耳加热装置对集热管和输盐管的电加热。

在开启排盐管路和进气机构前还有散焦步骤，所述的散焦是指同步旋转各子槽式收集器使其开口朝下。

当高温熔盐排放流量减小或者预定时间后，从高端向低端逐步抬高各子槽式收集器的集热管的高度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的重力排盐型焦耳加热式光场的集热器由多个子槽式集热器构成，各集热管构成倾斜的通道，正常工作时，熔盐从低端流向高端并被各子槽式集热器逐步加热，满足后续的热电要求，当出现意外停机时，首先停止熔盐的主动输出，进入回收状态，利用倾斜的角度使熔盐回流回收，同时，因为回流时高温盐向低温端流动，能有效集热管中熔盐的温度，提高热利用效率，减少中间凝固的可能。本发明直接采用三相交流电转化为直流电进行电加热，因为两组单相整流模块输出的并接将负荷均匀的分布到三相上，故无论加热过程中同时启动多少焦耳加热器，都不会引起电源的三相不平衡。因此对于选择作为电源的柴油发电机有极大优势，基本消除了相间不平衡对发电机的危害。

附图说明

图1所示为本发明的光热装置的结构示意图；

图2所示为集热管的结构示意图。

图3所示为本发明的光场的电加热装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图所示，本发明的重力排盐型焦耳加热式光场，包括依次串联多个，如四个或6个子槽式集热器和位于两侧的子槽式集热器的轴向外侧的两个输盐管，以及焦耳加热装置，所述的子槽式集热器包括反射镜和集热管以及用以感测集热管内熔盐温度的温度传感器，所述的集热管1均与水平面保持夹角倾斜设置，位于高点侧的输盐管上旁接有进气机构3，位于低点侧输盐管排盐管路，在排盐管路3上设置有阀门4，如电磁阀，各子槽式集热器的集热管相串联且保持电导通，所述的输盐管接地；其中，一个光场有两组分别串联的多个子槽式集热器构成，两组子槽式集热器一端分别和热罐5、冷罐6连接，另一端经连接管连通构成整个回路。

同时，为便于排盐的收集，在所述的排盐管路端部设置有收集罐7，所述的收集罐设置有保温层，采用最低端一个收集罐，做到了集中收存，而且保温设计，便于收集罐内熔盐进一步回流至冷罐或热罐。

焦耳加热装置包括与三相交流电对应的至少一个整流模部，所述的整流模部包括三个为一组的六个单相整流模块，同一组的三个单向整流模块的火线输入端分别与三相交流电的三相电连通，同一组的三个单相整流模的输出对应并联后作为整体正极和整体负极，一组单相整流模组的整体正极和另一组的整体负极并接后作为输出地极，其余的整体正极和整体负极分别作为输出正极和输出负极。所述的输出负极、输出正极和输出地极对应接入断路器的输入端以作为最终输出控制。如，所述的单相整流模组为recgspcs，其火线输入端对应接入三相交流电的l1、l2或l3，零线输入端接入三相交流电的n极，各pe极接地，单项整流模的正极输出为+45.2v，负极为-42.5v以满足安全使用需求。

本发明的集热器，由多个子槽式集热器构成，各集热管构成倾斜的通道，正常工作时，熔盐从低端流向高端并被各子槽式集热器逐步加热，满足后续的热电要求，当出现意外停机时，首先停止熔盐的主动输出，进入回收状态，利用倾斜的角度使熔盐回流回收，同时，因为回流时高温盐向低温端流动，能有效集热管中熔盐的温度，提高热利用效率，减少中间凝固的可能。本发明直接采用三相交流电转化为直流电进行电加热，三相电的电压范围：270vac-502vac，频率范围45hz-65hz，直流输出对地电压42.5v，而原来方案中使用的为交流42.5v，其峰值电压达60v，相比较直流电压更低更安全。因为两组单相整流模块输出的并接将负荷均匀的分布到三相上，故无论加热过程中同时启动多少焦耳加热器，都不会引起电源的三相不平衡。因此对于选择作为电源的柴油发电机有极大优势，基本消除了相间不平衡对发电机的危害。

优选地，本发明的焦耳加热装置包括2-4个整流模部，所述的整流模部的输入并接至三相电，输出对应并接至输出地极、输出正极和输出负极。多个并联设置，可引入备用提高整体设备使用的稳定性，而且提高输出功率，提高加热效果。同时，为提高整体的安全性，还包括并联在所述的三相交流电侧的防雷单元。而且，三相交流电经前级断路器后输入整流模部以作为前端控制。从整体来说，本发明的焦耳加热装置包括交流配电单元，整流单元和直流配电单元，交流配电单元包括防雷单元和市电输入断路器，直流配电单元即将各单相整流模块的输入并接作为整体输出的断路器。

同时还包括与所述的单相整流模块、防雷单元通讯连结的监控模块，其功能为1.控制：使整流器可接收就地或远程的启停、调压指令；2.检测：检测各整流模块、避雷器的工作状态以及输出电流；3.保护：检测到输出电流过大、过小、不均衡时发出指令，关闭模块输出。同时，输出正极和输出地极对应的输入侧还分别串接有fl1、fl2两个检流器，利用检流器可检测输出电流。

具体说，为防止回流过程中熔盐凝固，同时也便于初始时对管道进行加热，所述的集热管相对所述的反射镜绝缘设置且各子槽式集热器的集热管相互电连接，两端的输盐管上分别缠绕有伴热带且接地，各集热管与加热电源保持电连通。对集热管采用串联，如利用金属软管进行连接，保持各集热管串联以便进行统一加热的同时，赋予两相邻集热管间可发生一定的相对转动容差性，有效提高了整体的控制效果。即。所述的多个子槽式集热器通过金属软管或者旋转接头等进行连接，采用多段设置，便于独立分别追踪驱动控制，多个子槽式集热器串行设置，熔盐在各段集热管流动过程中逐步被加热以实现预定的温度要求。

其中，倾斜设置角度在4°-10°，如5°-8°，优选为6°，以有效利用重力进行排盐，所述的槽式集热器设置在斜坡上或者高度依次变化的架台上以使各子槽式集热器的集热管保持相同倾角或者由底端向高端倾角逐步增大设置。即，本发明的槽式集热器，将各级集热管呈倾斜设置，可采用各子槽式集热器同轴式倾斜设计，也可以采用各子槽式集热器的集热管呈阶梯式设置。

当出现问题，停止各子槽式集热器的熔盐流动驱动时，即整体停机后，本发明的重力排盐型焦耳加热式光场的排盐方法，开启排盐管路和进气机构，在重力下集热管和输盐管中的熔盐回流然后经排盐管路排出。利用温度高的熔盐向温度低的熔盐流动，温度低的首先排出，有效减少管内凝固的现象，同时，为避免排盐过程中，因集热管内熔盐减少导致温度超过高温阈值时，在初始时首先将各子槽式集热器进行散焦。所述的散焦是指同步旋转各子槽式收集器使其开口朝下，即与竖直方面夹角为120°，有效防止过程中温度过高导致的汽化，甚至爆管等不良。因为排盐过程中几乎不再吸收光热，当集热管内温度降低低于低温阈值时，则启动焦耳加热装置和电伴热以保持管内温度。

进一步地，当高温熔盐排放流量减小或者预定时间后，排放速度会降低，此时依次控制各子槽式集热器旋转从高端向低端逐步回转，即抬高各子槽式收集器的集热管的高度。即在有倾角的同时，增大两个相邻子槽式集热器的高度差，能进一步提高排放速度，即排放到最后时各子槽式集热器成台阶状分布。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。