槽式太阳能热发电防凝结构及槽式太阳能热发电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型为一种槽式太阳能热发电防凝结构及槽式太阳能热发电系统，在集热子系统的管路上包含依次设置的膨胀油箱和导热油泵，膨胀油箱顶部设减压阀，其出口与导热油泵出口连接，还包含储油箱，其相对膨胀油箱低位布置，其两端分别通过导热油疏放管路连接于膨胀油箱的进口和出口，导热油疏放管路上分别设疏放阀门，膨胀油箱与储油箱之间还连接有注油泵，与集热子系统并联设置有储热子系统、蒸汽发生子系统，蒸汽子系统与发电子系统连接，本实用新型的防凝结构可大幅降低槽式太阳能热发电系统内的导热油在夜间循环过程中的热损失，明显降低槽式太阳能热发电站辅助系统的天然气耗量。
【专利说明】
槽式太阳能热发电防凝结构及槽式太阳能热发电系统
技术领域
[0001]本实用新型有关于一种新型槽式太阳能热发电导热油防凝结构及设置该防凝结构的槽式太阳能热发电系统。【背景技术】
[0002]槽式太阳能热发电全称为“槽式抛物面聚光太阳能热发电”，其装置是一种借助槽式抛物面反光镜将太阳光反射并聚焦到集热管上，加热集热管中的导热流体，管中导热流体通过换热系统将水加热成水蒸汽，驱动汽轮发电机组发电的清洁能源利用装置。
[0003]现有槽式太阳能热发电系统主要包括以下五个子系统。
[0004](1)集热子系统，是系统的核心，由槽式抛物面反光镜、接收器和跟踪装置构成。热接收器采用真空管式;跟踪方式采用一维跟踪，有南北、东西布置方式。
[0005](2)蒸汽发生子系统，由预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器组成。当工质为导热油时，采用双回路，即接收器中导热油被加热后，进入蒸汽发生子系统中产生过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电子系统发电。采用水为工质，可以直接产生水蒸汽。
[0006](3)发电子系统，基本组成与常规发电设备类似，但需要配置一种专用控制装置， 用于太阳能加热系统与辅助能源系统之间的切换，或用于太阳能加热系统与辅助能源加热系统混合工作。
[0007](4)储热子系统，在夜间情况下，太阳能热发电系统可以依靠热储能系统储存的能量维持系统正常运行一定的时间。
[0008](5)辅助能源子系统。在夜间、阴天或其他无太阳光照射的情况下，可以采用辅助能源系统供热。[〇〇〇9]槽式太阳能热发电技术是目前世界上最成熟的，也是目前唯一实现商业化运行的太阳能热发电技术。槽式太阳能热发电技术的优势在于:系统结构紧凑，其太阳能热辐射收集装置占地面积比塔式系统要小30%_50%;槽式抛物面集热装置的制造所需的构件形式不多，容易实现标准化，适合批量生产；用于聚焦太阳光的槽式抛物面聚光器加工简单，制造成本较低;太阳能槽式发电不需太高的建筑，其跟踪系统只需一维同轴跟踪即可实现多个集热器的实时跟踪，减少跟踪系统难度和费用。[〇〇1〇]目前，槽式太阳能热发电技术的主要技术制约难点是吸热传热工质(导热油)受材料特性限制，只能加热至390°C左右，产生的蒸汽温度为370°C左右，其凝固点为12°C，在电站运行期间，应保持全厂导热油不发生凝固现象。如图1所示，在太阳能集热场夜间停运且气候寒冷时，通过导热油防凝加热锅炉1与导热油防凝栗2配合，以达到管路内导热油防凝作用。当系统内导热油温度达到50°C时，启动导热油防凝模式，通过导热油防凝栗2驱动导热油通过导热油防凝加热锅炉1，将导热油逐步提温至150°C。当导热油温度达到约150°C 时，则退出导热油防凝模式。同时现有的系统中还在回流管路上设置膨胀油箱3及配合使用的导热油栗4。
[0011]但是上述现有槽式太阳能热发电导热油防凝系统中导热油在系统内不断循环，系统热损失较大，还需要依靠燃烧天然气为导热油升温以防止导热油凝固，消耗大量的天然气能源，发电厂成本高。【实用新型内容】
[0012]本实用新型所解决的技术问题即在提供一种槽式太阳能热发电防凝结构及采用该防凝结构的槽式太阳能热发电系统。
[0013]本实用新型所采用的技术手段如下所述。
[0014]—种槽式太阳能热发电防凝结构，管路上包含依次设置的膨胀油箱和导热油栗， 所述膨胀油箱顶部设减压阀，该减压阀的出口与导热油栗出口连接，还包含储油箱，其两端分别通过导热油疏放管路连接于膨胀油箱的进口和出口，导热油疏放管路上各设疏放阀门，所述膨胀油箱与储油箱之间还连接有注油栗。
[0015]所述储油箱为低位布置。
[0016]—种包含上述防凝结构的槽式太阳能热发电系统，该发电系统包含集热子系统及与其并联设置的储热子系统、蒸汽发生子系统，蒸汽子系统还与发电子系统连接，所述槽式太阳能热发电防凝结构设置于集热子系统的导热油管路上，以设置于集热镜场管路入口之前为最佳。
[0017]本实用新型所产生的技术效果:可以大幅降低循环过程中导热油的热损失，同时在储油箱内的导热油由于保温措施其散热量也极低，明显有效降低槽式太阳能热发电站辅助系统的天然气耗量。
[0018]以采用现有防凝模式的50MW常规槽式太阳能热电项目为例，每年用于采暖及机组启动所需消耗的天然气量为60万Nm3,而用于系统导热油防凝的天然气耗量约240?300万 Nm3,由此可见，常规槽式太阳能热发电年项目中导热油防凝天然气消耗占全部天然气消耗的80%以上。通过采用本实用新型的防凝系统，每年可省去用于导热油防凝所需的天然气耗量，极大的减少了槽式太阳能热发电项目对辅助天然气的依赖以及槽式发电厂的成本。【附图说明】
[0019]图1为现有槽式太阳能热发电系统及防凝装置示意图。
[0020]图2为本实用新型槽式太阳能热发电系统及防凝结构的最佳实施例示意图。【具体实施方式】
[0021]本实用新型涉及的槽式太阳能热发电防凝结构，在导热油管路上包含依次设置的膨胀油箱3和导热油栗4,所述膨胀油箱3顶部设减压阀5,减压阀5的管路出口与导热油栗4 出口连接。还包含有储油箱6,其两端分别通过导热油疏放管路连接于膨胀油箱3的进口和出口，导热油疏放管路上分别设疏放阀门71、72，膨胀油箱3与储油箱6之间还连接有注油栗 8〇
[0022]上述防凝结构，应用于槽式太阳能热发电系统中，如图2所示，包含集热子系统A及与其并联设置的储热子系统B、蒸汽发生子系统C，蒸汽子系统C还与发电子系统D连接。上述防凝结构设置于集热子系统A的管路上。储热子系统B可采用如图中所示的通过冷熔融盐罐、热熔融盐罐和导热油-熔融盐换热器组成的，或者采用现有的其他熔融盐储热结构。蒸汽发生子系统C如图中所示，包含依次连接的过热器、蒸发器和预热器，以及单独设置的再热器。发电子系统D如图中所示，包含依顺序设置的汽轮机、冷凝设备和凝结水栗。
[0023]以现有的槽式太阳能热发电系统来说，上述槽式太阳能热发电防凝结构一般设置于集热子系统A的集热镜场管路入口之前，当然，设置于其他的位置，只要可以达到本实用新型的目的和效果，均在本实用新型的保护范围之内。
[0024]以下简述本实用新型的防凝结构最佳实施案例的防凝过程。[〇〇25]在系统正常运行时，膨胀油箱3顶部被不低于1.2MPa的保护氮气覆盖，用于防止导热油在正常运行时发生气化。在夜间全厂停运后，膨胀油箱3内留有一定量导热油，导热油温度约为290°C。通过调节安装于膨胀油箱3顶部的减压阀5,逐渐降低膨胀油箱3内氮气压力，随着膨胀油箱3内氮气压力的降低，根据道尔顿分压定律，膨胀油箱3内导热油逐渐气化变为导热油蒸气。导热油蒸气通过管路输送至集热镜场、蒸汽发生子系统C及储热子系统B 的导热油管路内，液态导热油则在导热油蒸气的推动下经导热油疏放管路进入低位布置的储油箱6内，由于储油箱低位设置的缘故，液态的导热油随着自然坡度自流至储油箱6内。为了维持膨胀油箱3内导热油液位，一小部分被输送至储油箱6内的导热油通过注油栗8栗入膨胀油箱3内继续变为导热油蒸气，直至系统内全部液态导热油被送至储油箱6内。储油箱内导热油做好相应的保温措施，可加入电加热器进行系统防凝。当导热油管路内全部变为导热油蒸气后，关断管路上全部阀门，将导热油蒸气封存在管路内，随着夜间温度的降低， 导热油蒸气逐渐冷凝为少量液态导热油，覆盖在管路底部。随着温度的持续降低，导热油温度低于12°C则凝结为固态。由于系统内不存在液态导热油循环，大大减少了循环过程中导热油的热损失，同时在储油箱内的导热油由于保温措施其散热量也极低，可大大减少夜间系统防凝所需消耗的天然气耗量。
[0026]在次日机组启动时，关闭膨胀油箱3上的减压阀5及导热油疏放阀71、72,逐渐增大膨胀油箱3内氮气压力，通过注油栗8将液态导热油逐渐打入膨胀油箱3内，通过导热油栗4 栗入全厂导热油系统管路内。随着高温导热油被栗入系统内，覆盖在管路底部的少量液态或固态导热油逐渐升温，随着系统内的大量高温导热油继续循环。
【主权项】
1.一种槽式太阳能热发电防凝结构，管路上包含依次设置的膨胀油箱(3)和导热油栗 (4)，其特征在于，所述膨胀油箱(3)顶部设减压阀(5)，该减压阀(5)的出口与导热油栗(4) 出口连接，还包含储油箱(6)，其两端分别通过导热油疏放管路连接于膨胀油箱(3)的进口 和出口，导热油疏放管路上各设疏放阀门(71、72)，所述膨胀油箱(3)与储油箱(6)之间还连 接有注油栗(8)。2.如权利要求1所述的槽式太阳能热发电防凝结构，其特征在于，所述储油箱(6)为低 位布置。3.—种包含权利要求1或2的防凝结构的槽式太阳能热发电系统，其特征在于，包含集 热子系统(A)及与其并联设置的储热子系统(B)、蒸汽发生子系统(C)，蒸汽子系统(C)还与 发电子系统(D)连接，所述槽式太阳能热发电防凝结构设置于集热子系统(A)的导热油管路上。4.如权利要求3所述的槽式太阳能热发电系统，其特征在于，所述槽式太阳能热发电防 凝结构设置于集热子系统(A)的集热镜场管路入口之前。
【文档编号】F03G6/00GK205714612SQ201620539903
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】田增华, 李惠民, 魏春岭, 田景奎, 张钧, 武耀勇, 吴真
【申请人】中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司