應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，涉及一種儲(chǔ)熱系統(tǒng)。為了解決目前的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱系統(tǒng)在瞬間有云天氣中不能發(fā)電而必須采用化石燃料補(bǔ)充的情況下連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，以至于儲(chǔ)熱系統(tǒng)工作效率低且使用不便的問題。它包括冷鹽罐和熱鹽罐，它還包括雙向換熱器、7個(gè)融鹽泵和16個(gè)電加熱器；雙向換熱器的一端同時(shí)與4個(gè)融鹽泵的輸出端連通，所述4個(gè)融鹽泵設(shè)置在冷鹽罐內(nèi)；雙向換熱器的另一端同時(shí)與3個(gè)融鹽泵的輸出端連通，所述3個(gè)融鹽泵設(shè)置在熱鹽罐內(nèi)；在冷鹽罐和熱鹽罐內(nèi)2各設(shè)置8個(gè)電加熱器；所述雙向換熱器為由6個(gè)油鹽雙向換熱器串聯(lián)連接而成。它用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電站儲(chǔ)熱。
【專利說(shuō)明】應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種儲(chǔ)熱系統(tǒng)，特別涉及一種應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)在國(guó)內(nèi)剛剛起步，許多技術(shù)處于探索階段。太陽(yáng)能電站的能源來(lái)自于太陽(yáng)輻射，對(duì)天氣依賴性很強(qiáng)。短暫有云天氣會(huì)導(dǎo)致電力輸出波動(dòng)，日落以后無(wú)法繼續(xù)供電。目前的儲(chǔ)熱系統(tǒng)在瞬間有云天氣中不能發(fā)電而必須采用化石燃料補(bǔ)充的情況下連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，以至于儲(chǔ)熱系統(tǒng)工作效率低且使用不便。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了解決目前的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱系統(tǒng)在瞬間有云天氣中不能發(fā)電而必須采用化石燃料補(bǔ)充的情況下連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，以至于儲(chǔ)熱系統(tǒng)工作效率低且使用不便的問題，本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型的應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，
[0005]它包括冷鹽罐和熱鹽罐，
[0006]它還包括雙向換熱器、7個(gè)融鹽泵和16個(gè)電加熱器；
[0007]雙向換熱器的一端同時(shí)與4個(gè)融鹽泵的輸出端連通，所述4個(gè)融鹽泵設(shè)置在冷鹽罐內(nèi)；雙向換熱器的另一端同時(shí)與3個(gè)融鹽泵的輸出端連通，所述3個(gè)融鹽泵設(shè)置在熱鹽罐內(nèi)；在冷鹽罐和熱鹽罐內(nèi)2各設(shè)置8個(gè)電加熱器；所述雙向換熱器為由6個(gè)油鹽雙向換熱器串聯(lián)連接而成。
[0008]所述冷鹽罐和熱鹽罐均用于盛裝儲(chǔ)熱介質(zhì)，所述儲(chǔ)熱介質(zhì)為熔融鹽。
[0009]所述8個(gè)電加熱器在罐底徑向等間距設(shè)置，且所述8個(gè)電加熱器均沿罐壁深入罐內(nèi)設(shè)置。
[0010]所述融鹽泵采用長(zhǎng)軸液下泵，所述長(zhǎng)軸液下泵的泵體設(shè)置在罐頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)上，長(zhǎng)軸液下泵的液下軸設(shè)置在罐的底部，所述長(zhǎng)軸液下泵裝有變頻裝置。
[0011]所述油鹽雙向換熱器為臥式U型管殼式雙向換熱器。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的作用是延長(zhǎng)發(fā)電時(shí)間，平緩電力輸出。當(dāng)光照充足，鏡場(chǎng)能夠提供過剩熱能時(shí)，通過油鹽換熱器將熱能儲(chǔ)存于熱鹽罐中。在有云天氣或傍晚時(shí)啟動(dòng)儲(chǔ)熱發(fā)電模式，反向運(yùn)行油鹽換熱器，以儲(chǔ)能發(fā)電，使用更方便。本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有的儲(chǔ)熱系統(tǒng)的工作效率提高了 50%。同時(shí)冷鹽罐采用4個(gè)融鹽泵，熱鹽罐采用3個(gè)融鹽泵的好處在于由于蓄熱過程和放熱過程鹽所需的流量不同，這樣的設(shè)置是資源的最優(yōu)化配置，在能夠保證使用流量的情況下節(jié)約成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為【具體實(shí)施方式】一所述的應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，它包括冷鹽罐I和熱鹽罐2，
[0015]它還包括雙向換熱器3、7個(gè)融鹽泵4和16個(gè)電加熱器5 ；
[0016]雙向換熱器3的一端同時(shí)與4個(gè)融鹽泵4的輸出端連通，所述4個(gè)融鹽泵4設(shè)置在冷鹽罐I內(nèi)；雙向換熱器3的另一端同時(shí)與3個(gè)融鹽泵4的輸出端連通，所述3個(gè)融鹽泵4設(shè)置在熱鹽罐內(nèi)；在冷鹽罐I和熱鹽罐內(nèi)2各設(shè)置8個(gè)電加熱器5 ;所述雙向換熱器3為由6個(gè)油鹽雙向換熱器串聯(lián)連接而成。
[0017]儲(chǔ)鹽罐外部設(shè)計(jì)厚保溫層，罐壁和罐頂分別采用石棉和硅酸鈣塊絕熱。地基由鋼板、耐火磚、玻璃棉、耐火混凝土和混凝土板構(gòu)成，混凝土板內(nèi)部有兩層直徑為16 — 25_的鋼筋管，板厚度在20— 30cm左右，用于承重。
[0018]本實(shí)施方式中冷鹽罐I采用4個(gè)融鹽泵4，熱鹽罐2采用3個(gè)融鹽泵4的好處在于由于蓄熱過程和放熱過程鹽所需的流量不同，這樣的設(shè)置是資源的最優(yōu)化配置，在能夠保證使用流量的情況下節(jié)約成本。例如Mandasol電站，最大系統(tǒng)熱流量為262MWh，動(dòng)力島需要150MWh，則儲(chǔ)熱系統(tǒng)儲(chǔ)熱的熱流量在112— 262MWh之間，這就是冷罐泵數(shù)量較多的原因。且每個(gè)4個(gè)融鹽泵4各設(shè)置一個(gè)電機(jī)6，帶動(dòng)其工作。
[0019]本實(shí)施方式的儲(chǔ)熱系統(tǒng)在工作過程中有三種運(yùn)行模式:熱量存儲(chǔ)，熱量釋放，防凝保護(hù)。
[0020]( I)熱量存儲(chǔ)運(yùn)行模式:
[0021]光照充足，鏡場(chǎng)能提供盈余熱能時(shí)啟動(dòng)。首先啟動(dòng)融鹽泵4，這時(shí)熱導(dǎo)熱油和冷鹽就會(huì)進(jìn)入油一鹽雙向換熱器3。使用變頻設(shè)備控制冷鹽的流量，以保證雙向換熱器3出口的熔融鹽溫度。儲(chǔ)熱運(yùn)行直至儲(chǔ)熱系統(tǒng)儲(chǔ)滿能量或者鏡場(chǎng)系統(tǒng)沒有盈余熱量，儲(chǔ)熱系統(tǒng)停止儲(chǔ)熱。
[0022]( 2 )熱量釋放運(yùn)行模式:
[0023]鏡場(chǎng)系統(tǒng)收集的熱量低于汽輪機(jī)運(yùn)行的最低標(biāo)準(zhǔn)，且熱罐中有充足的熔融鹽時(shí)啟動(dòng)。首先啟動(dòng)融鹽泵4，這時(shí)熱鹽進(jìn)入油鹽換熱器中來(lái)和導(dǎo)熱油進(jìn)行換熱，然后進(jìn)入冷罐中。同樣使用變頻設(shè)備來(lái)控制熱熔融鹽的流量，保證雙向換熱器3出口的導(dǎo)熱油溫度。熱量釋放模式運(yùn)行直至儲(chǔ)熱系統(tǒng)能量放完，或者太陽(yáng)能輻射充足能夠單獨(dú)供給汽輪機(jī)系統(tǒng)，儲(chǔ)熱系統(tǒng)停止放熱。
[0024](3)防凝運(yùn)行模式
[0025]熔融鹽的凝點(diǎn)是221°C。任何情況下都不允許熔鹽凝結(jié)，因此防凝保護(hù)工作模式就是要保持熔融鹽溫度高于260°C。
[0026]熔融鹽的防凝可以通過高溫導(dǎo)熱油完成。在這種方式下，導(dǎo)熱油就會(huì)通過油鹽換熱器來(lái)加熱冷罐中的熔鹽，之后熔鹽進(jìn)入熱罐，能夠使鹽的溫度在凝結(jié)溫度之上，不會(huì)發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象。如果不能通過導(dǎo)熱油防凝方式來(lái)防止熔融鹽的凝結(jié)，此時(shí)使用儲(chǔ)罐安裝的電加熱器5。管道、接頭和熱交換器將配有電子溫度控制裝置，以防止鹽的凝固。
[0027]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的進(jìn)一步限定，所述冷鹽罐I和熱鹽罐2均用于盛裝儲(chǔ)熱介質(zhì)，所述儲(chǔ)熱介質(zhì)為熔融鹽。
[0028]儲(chǔ)熱系統(tǒng)采用的儲(chǔ)熱介質(zhì)為熔融鹽，是60%硝酸鈉和40%硝酸鉀的混合物。熔融鹽置于儲(chǔ)鹽罐中，冷罐溫度為300°C，熱罐溫度為386°C。
[0029]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的進(jìn)一步限定，所述8個(gè)電加熱器5在罐底徑向等間距設(shè)置，且所述8個(gè)電加熱器5均沿罐壁深入罐內(nèi)設(shè)置。
[0030]為防止熔融鹽凝固，在罐底徑向等圓周開8個(gè)孔，電加熱器5沿罐壁深入罐內(nèi)。儲(chǔ)鹽罐要進(jìn)行充氮，并在運(yùn)行中適時(shí)補(bǔ)充和排放，氮?dú)庥傻獨(dú)庀到y(tǒng)提供。
[0031]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的進(jìn)一步限定，所述融鹽泵4采用長(zhǎng)軸液下泵，所述長(zhǎng)軸液下泵的泵體設(shè)置在罐頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)上，長(zhǎng)軸液下泵的液下軸設(shè)置在罐的底部，所述長(zhǎng)軸液下泵裝有變頻裝置。
[0032]長(zhǎng)軸液下泵的電機(jī)位于鹽罐上方的支架上。液下軸伸入罐的底部將底部熔鹽泵入雙向換熱器3中。由于長(zhǎng)軸液下泵的吸入壓力限制，罐中的熔融鹽不可完全泵出，底部留有500mm高的余量。泵不工作的時(shí)候，里面的鹽會(huì)由于重力作用而自動(dòng)流下來(lái)。
[0033]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的進(jìn)一步限定，所述油鹽雙向換熱器為臥式U型管殼式雙向換熱器。
[0034]雙向換熱器3由6臺(tái)臥式管殼式雙向換熱器3串聯(lián)組成，通過改變?nèi)廴邴}的流向，來(lái)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱和放熱的轉(zhuǎn)換；
[0035]儲(chǔ)熱系統(tǒng)油鹽雙向換熱器由6臺(tái)臥式管殼式雙向換熱器串聯(lián)組成，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱油與熔融鹽之間的熱量交換。所述油鹽雙向換熱器的功能是雙向的，即將冷鹽罐來(lái)的鹽與熱的導(dǎo)熱油換熱后儲(chǔ)存在熱鹽罐中，或者將熱鹽罐來(lái)的鹽與冷油換熱，提高油溫，冷卻的鹽匯入到冷鹽罐中。所述油鹽雙向換熱器為臥式U型管型換熱器，換熱器的管側(cè)工質(zhì)為導(dǎo)熱油，換熱器的殼側(cè)工質(zhì)為熔鹽。所述換熱器的管子和殼體均選用碳鋼材料。管束按照正三角形排列。油鹽雙向換熱器設(shè)計(jì)壽命為25年。具有安全性高，密封性好，啟動(dòng)快速，可適應(yīng)頻繁啟停的特性。
[0036]7-1為導(dǎo)熱油輸入端,7-2為導(dǎo)熱油輸出端。
【權(quán)利要求】
1.應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，它包括冷鹽罐(I)和熱鹽罐(2)，其特征在于， 它還包括雙向換熱器(3)、7個(gè)融鹽泵(4)和16個(gè)電加熱器(5)； 雙向換熱器(3)的一端同時(shí)與4個(gè)融鹽泵(4)的輸出端連通，所述4個(gè)融鹽泵(4)設(shè)置在冷鹽罐(I)內(nèi)；雙向換熱器(3)的另一端同時(shí)與3個(gè)融鹽泵(4)的輸出端連通，所述3個(gè)融鹽泵(4)設(shè)置在熱鹽罐內(nèi)；在冷鹽罐(I)和熱鹽罐(2)內(nèi)各設(shè)置8個(gè)電加熱器(5);所述雙向換熱器(3)為由6個(gè)油鹽雙向換熱器串聯(lián)連接而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，其特征在于，所述冷鹽罐(I)和熱鹽罐(2 )均用于盛裝儲(chǔ)熱介質(zhì)，所述儲(chǔ)熱介質(zhì)為熔融鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，其特征在于，所述8個(gè)電加熱器(5)在罐底徑向等間距設(shè)置，且所述8個(gè)電加熱器(5)均沿罐壁深入罐內(nèi)設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，其特征在于，所述融鹽泵(4)采用長(zhǎng)軸液下泵，所述長(zhǎng)軸液下泵的泵體設(shè)置在罐頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)上，長(zhǎng)軸液下泵的液下軸設(shè)置在罐的底部，所述長(zhǎng)軸液下泵裝有變頻裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的雙向換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，其特征在于，所述油鹽雙向換熱器為臥式U型管殼式雙向換熱器。
【文檔編號(hào)】F24J2/34GK203518282SQ201320685411
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】楊鎮(zhèn)海, 呂光陽(yáng), 孫志強(qiáng), 郭麗萍, 滕飛, 陳玲, 栗磊 申請(qǐng)人:哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司