帶過(guò)熱器啟動(dòng)保護(hù)的太陽(yáng)能熱發(fā)電自然循環(huán)吸熱器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種帶過(guò)熱器啟動(dòng)保護(hù)的太陽(yáng)能熱發(fā)電自然循環(huán)吸熱器，其水冷壁下聯(lián)箱(2)安裝在吸熱器的底部，水冷壁下聯(lián)箱(2)的一側(cè)連接下降管(13)，另一側(cè)連接水冷壁(3)。水冷壁(3)的頂部連接汽包(4)。下降管(13)與水冷壁(3)平行，位于水冷壁(3)的后面；下降管(13)的上端連接汽包(4)。汽包(4)位于吸熱器的頂部；汽包(4)的另一側(cè)連接水冷壁(3)。水冷壁下聯(lián)箱(2)、水冷壁(3)、汽包(4)和下降管(13)組成閉合回路。過(guò)熱器(5)與水冷壁(3)平行，位于水冷壁(3)的前面。吸熱器啟動(dòng)初期或汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，過(guò)熱器(5)通過(guò)與其進(jìn)口連接的輔助蒸汽引入管道，引入輔助鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行冷卻。
【專(zhuān)利說(shuō)明】帶過(guò)熱器啟動(dòng)保護(hù)的太陽(yáng)能熱發(fā)電自然循環(huán)吸熱器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能熱發(fā)電吸熱器。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能熱發(fā)電吸熱器在啟動(dòng)初期，由于水冷壁受熱面產(chǎn)生的蒸汽量不足以冷卻過(guò)熱器受熱面，可能造成過(guò)熱器受熱面干燒，受熱面管束超溫爆管的故障，這就限制了太陽(yáng)能熱發(fā)電吸熱器的啟動(dòng)速度。同時(shí)過(guò)熱器受熱面出口蒸汽品質(zhì)不能滿(mǎn)足汽輪機(jī)進(jìn)汽要求，不能送入汽輪機(jī)，只能作為排污排掉，造成大量工質(zhì)和熱量的損失。
[0003]常規(guī)太陽(yáng)能熱發(fā)電吸熱器在啟動(dòng)初期或汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，為了保護(hù)過(guò)熱器受熱面，通常采用給水冷卻和采用高等級(jí)金屬材料忍受干燒的方式。對(duì)于給水冷卻過(guò)熱器，給水在過(guò)熱器管束內(nèi)蒸發(fā)后，容易將攜帶的雜質(zhì)沉積在管壁上，導(dǎo)致積鹽結(jié)垢的現(xiàn)象，可能導(dǎo)致管束超溫爆管。同時(shí)給水帶入過(guò)熱器蛇形管的固體顆粒物，可能在吸熱器正常運(yùn)行時(shí)，被蒸汽帶入汽輪機(jī)，造成對(duì)汽輪機(jī)葉片和通流部分造成固體顆粒物侵蝕。并且，過(guò)熱器出口蒸汽由于沒(méi)有達(dá)到汽輪機(jī)進(jìn)汽要求，所以只能作為排污排掉，造成大量工質(zhì)和熱量的損失。所以常規(guī)太陽(yáng)能熱發(fā)電吸熱器難以有效滿(mǎn)足太陽(yáng)能熱發(fā)電吸熱器安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求。
[0004]現(xiàn)有關(guān)于太陽(yáng)能熱發(fā)電吸熱器的專(zhuān)利熱點(diǎn)多集中在防止高熱流密度下水冷壁受熱面的超溫、減小吸熱器散熱損失以及通過(guò)吸收涂層等方法對(duì)太陽(yáng)輻射能量吸收效率的提高上，對(duì)于吸熱器啟動(dòng)保護(hù)以及啟動(dòng)時(shí)工質(zhì)和熱量的回收利用，尚未見(jiàn)到相關(guān)報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有太陽(yáng)能熱發(fā)電吸熱器在啟動(dòng)初期或汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)過(guò)熱器受熱面存在超溫爆管的隱患，以及工質(zhì)和熱量的大量損耗，吸熱器啟動(dòng)速度慢，經(jīng)濟(jì)性差、安全性得不到保證的問(wèn)題，提出一種帶過(guò)熱器啟動(dòng)保護(hù)的太陽(yáng)能熱發(fā)電自然循環(huán)吸熱器。
[0006]為實(shí)現(xiàn)所述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種帶過(guò)熱器啟動(dòng)保護(hù)的太陽(yáng)能熱發(fā)電自然循環(huán)吸熱器包括:水冷壁下聯(lián)箱、水冷壁、下降管、汽包和過(guò)熱器。
[0008]所述的水冷壁下聯(lián)箱安裝在吸熱器的底部，水冷壁下聯(lián)箱的一側(cè)連接下降管，另一側(cè)連接水冷壁。
[0009]所述的水冷壁垂直布置在吸熱器的中部。水冷壁的頂部連接汽包，底部連接水冷壁下聯(lián)箱。水冷壁的受熱面按照一定間距布置有多個(gè)并聯(lián)管路，組成水冷壁受熱面管束。
[0010]所述的下降管垂直布置在吸熱器的中部，與水冷壁平行，位于水冷壁的后面。下降管不接收太陽(yáng)輻射。下降管的上端連接汽包，下端連接水冷壁下聯(lián)箱。
[0011]所述的汽包位于吸熱器的頂部。汽包的底部一側(cè)連接下降管，另一側(cè)連接水冷壁。汽包頂部有蒸汽引出管連接過(guò)熱器，側(cè)面有給水管道連接太陽(yáng)能熱發(fā)電熱力系統(tǒng)的給水栗O
[0012]所述的過(guò)熱器垂直布置在吸熱器的中部，與水冷壁平行，位于水冷壁的前面。太陽(yáng)輻射首先投射到過(guò)熱器上，然后從過(guò)熱器的間隙投射到水冷壁上。過(guò)熱器的進(jìn)口分別連接太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的輔助蒸汽引入管道，輔助蒸汽引入管道的一端連接過(guò)熱器進(jìn)口，另一端連接電站輔助鍋爐或電站公用蒸汽管道。過(guò)熱器的出口連接主蒸汽管道，該主蒸汽管道分為兩路，一路通向汽輪機(jī)，將汽包引出的飽和蒸汽加熱為過(guò)熱蒸汽，送到汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，另外一路是旁路管道，旁路管道一端連接過(guò)熱器出口，一端連接汽輪機(jī)的凝汽器，將過(guò)熱器出口蒸汽引入凝汽器。在旁路管道上沿蒸汽流動(dòng)方向依次安裝有噴水減溫裝置和減壓裝置，將蒸汽減溫減壓后送入凝汽器，防止過(guò)熱器出口的高溫高壓蒸汽對(duì)凝汽器造成破壞。
[0013]過(guò)熱器的作用是通過(guò)水冷壁和過(guò)熱器受熱面接收太陽(yáng)輻射熱量，加熱水冷壁和過(guò)熱器受熱面內(nèi)的工質(zhì)，產(chǎn)生額定參數(shù)的蒸汽，送入汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
[0014]水冷壁下聯(lián)箱、水冷壁受熱面、下降管和汽包構(gòu)成一個(gè)循環(huán)回路。從電站熱力系統(tǒng)給水泵來(lái)的給水進(jìn)入汽包給汽包補(bǔ)水。水冷壁下聯(lián)箱和下降管不接收太陽(yáng)輻射熱量，汽包和水冷壁下聯(lián)箱起到聯(lián)箱的作用。水冷壁起到受熱面的作用。水從汽包進(jìn)入下降管，然后進(jìn)入水冷壁下聯(lián)箱，再進(jìn)入水冷壁。在水冷壁由下至上的流動(dòng)過(guò)程中不斷吸熱，逐漸由未飽和水變?yōu)轱柡退?，飽和水部分蒸發(fā)后形成汽水混合物，汽水混合物向上流動(dòng)進(jìn)入汽包，完成一個(gè)吸熱過(guò)程。此回路中工質(zhì)自然循環(huán)，其原理是下降管內(nèi)單相水的密度大，在水冷壁吸熱后，單相水變?yōu)槠旌衔铮涿芏刃∮谙陆倒軆?nèi)水的密度，二者之間的密度差提供循環(huán)推動(dòng)力，克服流動(dòng)阻力。汽水混合物沿水冷壁向上流動(dòng)送入汽包后進(jìn)行汽水分離。分離出的蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器，分離出的水通過(guò)下降管重新引入水冷壁再次循環(huán)吸熱。
[0015]汽水混和物在汽包內(nèi)進(jìn)行汽水分離，分離出的水重新進(jìn)入下降管進(jìn)行循環(huán)加熱，分離出的蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器繼續(xù)受熱，變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽后引入汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，或者通過(guò)旁路管道上的噴水減溫裝置和減壓裝置減溫減壓后引入汽輪機(jī)的凝汽器進(jìn)行工質(zhì)和熱量的回收。
[0016]吸熱器正常運(yùn)行時(shí)，過(guò)熱器出口的主蒸汽管道將過(guò)熱器出口蒸汽引入汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
[0017]在吸熱器啟動(dòng)初期，過(guò)熱器接受太陽(yáng)輻射熱量較大，而水冷壁由于工質(zhì)初始溫度低，產(chǎn)生的汽水混和物少，在汽包內(nèi)分離出的蒸汽量小，導(dǎo)致進(jìn)入過(guò)熱器的蒸汽量少，不足以對(duì)過(guò)熱器進(jìn)行冷卻，可能導(dǎo)致過(guò)熱器超溫?fù)p壞。這時(shí)把太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)輔助鍋爐產(chǎn)生蒸汽或公用蒸汽從輔助蒸汽引入管道引入過(guò)熱器，對(duì)過(guò)熱器進(jìn)行冷卻，然后從過(guò)熱器出口經(jīng)旁路管道將蒸汽引入汽輪機(jī)的凝汽器，進(jìn)行工質(zhì)和熱量的回收。這樣就實(shí)現(xiàn)了在吸熱器啟動(dòng)初期保護(hù)過(guò)熱器的目的。
[0018]本發(fā)明具有以下特征:
[0019]1.采用輔助鍋爐來(lái)的蒸汽在啟動(dòng)初期對(duì)過(guò)熱器受熱面進(jìn)行保護(hù)，防止過(guò)熱器受熱面超溫。避免利用給水冷卻過(guò)熱器受熱面導(dǎo)致的管束積鹽和汽輪機(jī)固體顆粒物侵蝕等現(xiàn)象的發(fā)生。
[0020]2.采用旁路管道將啟動(dòng)初期保護(hù)過(guò)熱器受熱面的蒸汽引入凝汽器，對(duì)工質(zhì)和熱量進(jìn)行回收。
[0021]3.采用旁路管道在汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，將過(guò)熱器受熱面出口蒸汽引入凝汽器，對(duì)工質(zhì)和熱量進(jìn)行回收。
[0022]4.在旁路管道上加裝減溫減壓裝置防止進(jìn)入凝汽器的蒸汽超溫超壓。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成示意圖，圖中:1太陽(yáng)能熱發(fā)電吸熱器，2水冷壁下聯(lián)箱，3水冷壁，4汽包，5過(guò)熱器，6噴水減溫裝置，7減壓裝置，8凝汽器，9凝結(jié)水泵，10除氧器，11給水泵，12給水管道，13下降管；
[0024]圖2吸熱器水汽流程圖。
[0025]具體實(shí)時(shí)方式
[0026]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明帶過(guò)熱器啟動(dòng)保護(hù)的太陽(yáng)能熱發(fā)電自然循環(huán)吸熱器I包括:水冷壁下聯(lián)箱2、水冷壁3、下降管13、汽包4和過(guò)熱器5。
[0028]所述的水冷壁下聯(lián)箱2安裝在吸熱器的底部，水冷壁下聯(lián)箱2的一側(cè)連接下降管13，另一側(cè)連接水冷壁3。
[0029]所述的水冷壁3垂直布置在吸熱器的中部。水冷壁3的頂部連接汽包4，底部連接水冷壁下聯(lián)箱2。水冷壁3的受熱面按照一定間距布置有多個(gè)并聯(lián)管路，組成水冷壁受熱面管束。
[0030]所述的下降管13垂直布置在吸熱器的中部，與水冷壁3平行，位于水冷壁3的后面。下降管13不接收太陽(yáng)輻射。下降管13的上端連接汽包4，下端連接水冷壁下聯(lián)箱2。
[0031]所述的汽包4位于吸熱器的頂部。汽包4的底部一側(cè)連接下降管13，另一側(cè)連接水冷壁3。汽包4的頂部有蒸汽引出管連接過(guò)熱器5，側(cè)面有給水管道12連接電站熱力系統(tǒng)的給水泵11。
[0032]所述的過(guò)熱器5垂直布置在吸熱器的中部，與水冷壁3平行，位于水冷壁3的前面。太陽(yáng)輻射首先投射到過(guò)熱器5上，然后從過(guò)熱器5的間隙投射到水冷壁3上。過(guò)熱器5的進(jìn)口分別連接汽包4和太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的輔助蒸汽引入管道，所述的輔助蒸汽引入管道的一端連接過(guò)熱器5的進(jìn)口，另一端連接電站輔助鍋爐或電站公用蒸汽管道。過(guò)熱器5的出口連接主蒸汽管道，該主蒸汽管道分為兩路，一路通向汽輪機(jī)，將汽包4引出的飽和蒸汽加熱為過(guò)熱蒸汽，送到汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，另外一路是旁路管道，通向凝汽器，將過(guò)熱器出口蒸汽引入凝汽器。在旁路管道上沿蒸汽流動(dòng)方向依次安裝有噴水減溫裝置6和減壓裝置7。
[0033]吸熱器主要受熱面為水冷壁3和過(guò)熱器5。所述的水冷壁下聯(lián)箱2、水冷壁3、汽包4和下降管13組成一個(gè)閉合回路。
[0034]本發(fā)明的工作過(guò)程如下:
[0035]太陽(yáng)能發(fā)電熱力系統(tǒng)的凝汽器8內(nèi)的凝結(jié)水通過(guò)凝結(jié)水泵9升壓后進(jìn)入除氧器10，經(jīng)過(guò)除氧后成為給水，在給水泵11的作用下升壓，送入吸熱器I。在吸熱器I內(nèi)經(jīng)過(guò)預(yù)熱、蒸發(fā)、過(guò)熱后由未飽和水變?yōu)闈M(mǎn)足汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)要求的過(guò)熱蒸汽，送入汽輪機(jī)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。做功后的蒸汽進(jìn)入凝汽器8凝結(jié)，成為凝結(jié)水。本發(fā)明吸熱器正常運(yùn)行時(shí)，過(guò)熱器5將汽包4分離出的飽和蒸汽進(jìn)一步加熱成為一定參數(shù)的過(guò)熱蒸汽，送入汽輪機(jī)做功。在吸熱器啟動(dòng)初期，汽包4沒(méi)有足夠的飽和蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器，但是過(guò)熱器5仍然會(huì)吸收太陽(yáng)輻射熱量，可能造成過(guò)熱器超溫。此時(shí)從電站輔助鍋爐或公用蒸汽系統(tǒng)引入蒸汽，進(jìn)入過(guò)熱器5，對(duì)過(guò)熱器進(jìn)行冷卻保護(hù)。過(guò)熱器5出口蒸汽通過(guò)旁路管道，經(jīng)過(guò)噴水減溫裝置6和減壓裝置7后，進(jìn)入凝汽器8，進(jìn)行工質(zhì)和熱量的回收。在汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，將過(guò)熱器5引出的蒸汽通過(guò)噴水減溫裝置6和減壓裝置7的旁路管道，引入凝汽器8進(jìn)行工質(zhì)和熱量的回收。
[0036]如圖2所示，吸熱器I的具體工作過(guò)程為:來(lái)自冷凝器8的給水送入汽包4，與汽包4內(nèi)飽和水混合后成為未飽和水，通過(guò)下降管13進(jìn)入水冷壁下聯(lián)箱2后，分別進(jìn)入水冷壁3的水冷壁管束，吸收太陽(yáng)輻射熱量，產(chǎn)生蒸汽，單相水變?yōu)槠旌衔铮旌衔锝?jīng)水冷壁3的出口引入至汽包4，完成一個(gè)吸熱過(guò)程。汽水混合物在汽包4內(nèi)進(jìn)行汽水分離，分離出的飽和蒸汽通過(guò)汽包上部的蒸汽引出管送入過(guò)熱器5繼續(xù)加熱，分離出的飽和水與給水泵來(lái)的給水混合后，重新通過(guò)下降管13進(jìn)入水冷壁下聯(lián)箱2，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)吸熱。
[0037]在吸熱器啟動(dòng)初期，汽包4沒(méi)有足夠的飽和蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器5，但是過(guò)熱器5仍然會(huì)吸收太陽(yáng)輻射熱量，可能造成過(guò)熱器超溫。利用輔助鍋爐或公用蒸汽系統(tǒng)引入蒸汽，通過(guò)輔助蒸汽管道進(jìn)入過(guò)熱器5，對(duì)過(guò)熱器5進(jìn)行冷卻。過(guò)熱器出口排出的蒸汽經(jīng)旁路管道通過(guò)減溫裝置6和減壓裝置7后，進(jìn)入凝汽器8，進(jìn)行工質(zhì)和熱量的回收。在汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，同樣可以將過(guò)熱器5引出的蒸汽通過(guò)旁路管道引入凝汽器8進(jìn)行工質(zhì)和熱量的回收。
【權(quán)利要求】
1.一種帶過(guò)熱器啟動(dòng)保護(hù)的太陽(yáng)能熱發(fā)電自然循環(huán)吸熱器，其特征在于，所述的吸熱器包括:水冷壁下聯(lián)箱(2)、水冷壁(3)、汽包(4)和過(guò)熱器(5); 所述的水冷壁下聯(lián)箱(2)安裝在吸熱器的底部，水冷壁下聯(lián)箱(2)的一側(cè)連接下降管(13)，另一側(cè)連接水冷壁(3)； 所述的水冷壁(3)垂直布置在吸熱器的中部；水冷壁(3)的頂部連接汽包(4)，底部連接水冷壁下聯(lián)箱(2); 所述的下降管(13)垂直布置在吸熱器的中部，與水冷壁(3)平行，位于水冷壁(3)的后面；下降管(13)的上端連接汽包(4)，下端連接水冷壁下聯(lián)箱(2); 所述的汽包(4)位于吸熱器的頂部；汽包(4)的底部一側(cè)連接下降管(13)，另一側(cè)連接水冷壁⑶； 所述的水冷壁下聯(lián)箱(2)、水冷壁(3)、汽包(4)和下降管(13)組成閉合回路； 所述的過(guò)熱器(5)垂直布置在吸熱器的中部，與水冷壁(3)平行，位于水冷壁(3)的前面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶過(guò)熱器啟動(dòng)保護(hù)的太陽(yáng)能熱發(fā)電自然循環(huán)吸熱器，其特征在于，所述的汽包(4)的頂部有蒸汽引出管連接過(guò)熱器(5)，側(cè)面有給水管道(12)連接太陽(yáng)能熱發(fā)電熱力系統(tǒng)的給水泵(11);所述過(guò)熱器(5)的進(jìn)口分別連接汽包(4)和太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的輔助蒸汽引入管道，所述的輔助蒸汽引入管道的另一端連接太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)輔助鍋爐或公用蒸汽管道；過(guò)熱器(5)的出口連接主蒸汽管道，該主蒸汽管道分為兩路，一路通向汽輪機(jī)，將汽包⑷引出的飽和蒸汽加熱為過(guò)熱蒸汽，送到汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，另外一路是旁路管道，通向凝汽器，將過(guò)熱器出口排出的蒸汽引入凝汽器；在旁路管道上沿蒸汽流動(dòng)方向依次安裝有噴水減溫裝置(6)和減壓裝置(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶過(guò)熱器啟動(dòng)保護(hù)的太陽(yáng)能熱發(fā)電自然循環(huán)吸熱器，其特征在于吸熱器啟動(dòng)初期或汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，過(guò)熱器(5)通過(guò)所述的輔助蒸汽引入管道引入輔助鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶過(guò)熱器啟動(dòng)保護(hù)的太陽(yáng)能熱發(fā)電自然循環(huán)吸熱器，其特征在于，所述的水冷壁(3)的受熱面按照一定間距布置有多個(gè)并聯(lián)管路，組成水冷壁受熱面管束。
【文檔編號(hào)】F22G5/14GK104482528SQ201410800275
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】徐二樹(shù), 李鈞 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所