本發(fā)明涉及一種帶保護(hù)系統(tǒng)的塔式太陽(yáng)能接收器，屬于太陽(yáng)能光熱發(fā)電應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體用于控制塔式太陽(yáng)能接收器的應(yīng)急過(guò)熱保護(hù)。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能光熱發(fā)電是指利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽(yáng)熱能，通過(guò)導(dǎo)熱介質(zhì)帶走，并由換熱裝置產(chǎn)生蒸汽，結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)的工藝，從而達(dá)到發(fā)電的目的。塔式太陽(yáng)能發(fā)電是重要的光熱發(fā)電模式，也是最有大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用前景的模式之一。

塔式太陽(yáng)能電站的接收器位于接收塔頂部，通過(guò)泵將低溫熔鹽輸送至接收器，加熱后流下來(lái)。在運(yùn)行過(guò)程中，熔鹽泵有可能會(huì)發(fā)生意外故障，加上傳輸路程較遠(yuǎn)，也可能發(fā)生爆管，熔鹽外泄的情況，只要這兩種情況之一出現(xiàn)，都有可能使得低溫熔鹽供不到接收器上，造成接收器無(wú)法帶走熱量而發(fā)生過(guò)熱燒毀。由于定日鏡驅(qū)動(dòng)需要一定時(shí)間，才能將反射光移開(kāi)，加上系統(tǒng)監(jiān)控和協(xié)調(diào)也有一定時(shí)間，雖然時(shí)間都不長(zhǎng)，但由于接收器接受的能量巨大，幾秒鐘的干燒，也可能使得接收器過(guò)熱，甚至發(fā)生爆裂或扭曲。接收器是塔式太陽(yáng)能發(fā)電的核心部件，一旦出問(wèn)題，整個(gè)電站癱瘓，維修期間將無(wú)法發(fā)電，電站將蒙受巨大損失。因此，需要有比較可靠而便捷的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接收器的保護(hù)。現(xiàn)在一般做法是啟用旁路的備用熔鹽泵，理論上可以作為一個(gè)備選方案，但是由于熔鹽泵啟動(dòng)速度較慢，價(jià)格昂貴，加上管道距離較遠(yuǎn)，無(wú)法迅速正常運(yùn)作，極有可能在定日鏡還沒(méi)有來(lái)得及移開(kāi)的時(shí)候，出現(xiàn)沒(méi)有流體流過(guò)接收器的情況，一旦出現(xiàn)干燒，接收器很容易燒毀。如果是熔鹽泵下游的管道出了問(wèn)題，那備用的泵更是無(wú)能為力。目前還沒(méi)有一種工藝簡(jiǎn)單，便捷迅速的可靠方法對(duì)接收器這種突發(fā)事件進(jìn)行預(yù)防和保護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中啟用旁路的備用熔鹽泵存在的啟動(dòng)速度慢、價(jià)格昂貴，無(wú)法提供及時(shí)保護(hù)的問(wèn)題，提供一種工藝簡(jiǎn)單，便捷可行的帶保護(hù)系統(tǒng)的塔式太陽(yáng)能接收器，包括集熱板、上流管道、下流管道、熔鹽泵、熔鹽保護(hù)罐、控制閥、增壓泵、空氣腔、連通閥，所述熔鹽泵與集熱板相連，所述上流管道與增壓泵之間依次連接有控制閥、熔鹽保護(hù)罐、連通閥、空氣腔。上流管道上設(shè)置有止回閥，位于控制閥與熔鹽泵之間，這樣設(shè)計(jì)可以防止在熔鹽泵壓力不足的情況下，出現(xiàn)熔鹽逆流的問(wèn)題。以熔鹽作為介質(zhì)的塔式太陽(yáng)能系統(tǒng)為例，接收器可以是單個(gè)的集熱板，但實(shí)際應(yīng)用中，一般由多塊集熱板組成，每一塊集熱板布滿了管道，接收來(lái)自定日鏡反射的能量。每塊集熱板的管路彼此相互并聯(lián)，獨(dú)自形成一個(gè)支路，熔鹽流經(jīng)各集熱板加熱后匯流，由下流管道流到地面的儲(chǔ)鹽罐。本發(fā)明所提供的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征在于，在每分支管道上，另有一分支通過(guò)控制閥接到熔鹽保護(hù)罐，所述的熔鹽保護(hù)罐另一端通過(guò)連通閥與空氣腔相連。當(dāng)塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)開(kāi)始工作，管道充分預(yù)熱后，熔鹽泵啟動(dòng)，低溫熔鹽沿著上流熔鹽主管道進(jìn)入接收器，分成多支分別進(jìn)入各個(gè)集熱板，除了沿著常規(guī)的集熱管路流動(dòng)外，還有部分熔鹽穿過(guò)控制閥進(jìn)入熔鹽保護(hù)罐中，待熔鹽充滿保護(hù)罐，關(guān)閉控制閥；同時(shí)，啟動(dòng)增壓泵，對(duì)空氣腔的空氣做功，待達(dá)到一定壓力后，切斷空氣腔與增壓泵的連接，打開(kāi)空氣腔與熔鹽保護(hù)罐之間的連通閥，使得熔鹽保護(hù)罐處于較高壓力狀態(tài)；當(dāng)熔鹽泵或中途管道泄漏發(fā)生事故，無(wú)法向接收器提供上流熔鹽的動(dòng)力的時(shí)候，迅速打開(kāi)控制閥，此時(shí)高壓的熔鹽沿著上流管道進(jìn)入接收器，維持接收器短時(shí)間內(nèi)的正常運(yùn)作，同時(shí)迅速啟動(dòng)各定日鏡的驅(qū)動(dòng)裝置，把定日鏡反射的光斑從接收器上移走，避免接收器干燒過(guò)熱的情況。這種工作方式在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，就同時(shí)進(jìn)行啟動(dòng)，簡(jiǎn)便易行；每塊集熱板可配一個(gè)熔鹽保護(hù)罐，也可多個(gè)集熱板共用一個(gè)熔鹽保護(hù)罐，具體熔鹽保護(hù)罐容量大小根據(jù)集熱板的能流密度及定日鏡移開(kāi)的時(shí)間而定，價(jià)格也相對(duì)低廉，同時(shí)能夠迅速保護(hù)集熱器。除此以外，水蒸氣作為介質(zhì)也可以。

優(yōu)選的是，在保護(hù)系統(tǒng)中還包括噴液腔、噴射閥和噴嘴，在噴液腔中含有噴射液。如果在熔鹽保護(hù)罐中的熔鹽即將耗盡，溫度還在升高，則采取另一套保護(hù)方案，即噴嘴噴出霧狀液體，擋在定日鏡反射光到接收器的光路上；噴嘴所噴射的液體預(yù)先儲(chǔ)備在噴液腔中，通過(guò)增壓泵事先增壓，待發(fā)生事故時(shí)候，打開(kāi)噴嘴閥門(mén)噴出。噴液腔里的噴射液可以是水或者其他可以霧化的液體，也可以添加一些顆?；蛱砑觿?，增加光線散射或吸收的效果，進(jìn)一步起到保護(hù)接收器的作用。

優(yōu)選的是，還包括有液流監(jiān)控裝置，除了在接收器入口的止回閥附近設(shè)置液流監(jiān)控外，在管道回路各流量計(jì)上也要設(shè)置監(jiān)控，一旦出現(xiàn)流量較為明顯的變化，即刻做出反應(yīng)。

在塔式太陽(yáng)能系統(tǒng)啟動(dòng)的同時(shí)，就開(kāi)始儲(chǔ)備用于應(yīng)急的熔鹽和噴液，并對(duì)其加壓，在塔式太陽(yáng)能正常運(yùn)行階段，監(jiān)控熔鹽保護(hù)罐和噴液腔的壓力，隨時(shí)以備意外。

作為優(yōu)選，每塊集熱板可配一個(gè)熔鹽保護(hù)罐，也可多個(gè)集熱板共用一個(gè)熔鹽保護(hù)罐，具體熔鹽保護(hù)罐容量大小根據(jù)集熱板的能流密度及定日鏡移開(kāi)的時(shí)間而定。

意外發(fā)生時(shí)候，流出熔鹽保護(hù)罐的熔鹽流量根據(jù)出口溫度反饋而定。在實(shí)際應(yīng)用中，不同規(guī)模的項(xiàng)目，不同的輻射強(qiáng)度，熔鹽流量都不一樣，需根據(jù)需求計(jì)算，無(wú)法具體化。盡量使得熔鹽達(dá)到正常時(shí)候熱鹽溫度，既可節(jié)省流出熔鹽保護(hù)罐的熔鹽量，又可使所加熱的熔鹽能直接進(jìn)入熱鹽罐。

熔鹽保護(hù)罐的熔鹽量大約能夠支持接收器運(yùn)行一分鐘，既確保系統(tǒng)能收到反饋，并驅(qū)動(dòng)定日鏡使得反射光能移離接收器的時(shí)間。熔鹽保護(hù)罐及噴液腔的位置都放置在接收器下方不遠(yuǎn)的接收塔內(nèi)，即保證反應(yīng)迅速，又不被接收器的高溫影響正常工作。

作為優(yōu)選，噴嘴設(shè)置的疏密與接收器環(huán)向分布的能量密度相關(guān)，即在接收器正北方向設(shè)置最多，南面設(shè)置較少。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：1、提前做好準(zhǔn)備，反應(yīng)迅速，可靠性和可控性很高。本發(fā)明通過(guò)熔鹽保護(hù)罐及空氣腔自身儲(chǔ)存的壓力，使熔鹽在沒(méi)有外來(lái)驅(qū)動(dòng)力的情況下仍能沿著管路流動(dòng)，這比臨時(shí)啟動(dòng)增壓泵要迅速，且可靠性及可控性都更高；2、由于距離近，保護(hù)系統(tǒng)爆管的概率比長(zhǎng)管路傳輸小得多；3、增壓泵是以空氣為介質(zhì)，無(wú)需使用昂貴而繁瑣的熔鹽泵，節(jié)約了成本，也提高了可靠性；4、還有噴霧作為應(yīng)急保護(hù)雙保險(xiǎn)，確保給定日鏡移動(dòng)贏得寶貴時(shí)間，從而保護(hù)接收器不發(fā)生過(guò)熱燒毀。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的描述，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)技術(shù)方案進(jìn)行簡(jiǎn)單變形或者名稱變化，或者是采取慣用手段，也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中帶保護(hù)系統(tǒng)的塔式太陽(yáng)能接收器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1—集熱板；2—上流管道；3—下流管道；4—熔鹽泵；5—止回閥；6—控制閥；7—熔鹽保護(hù)罐；8—連通閥；9—空氣腔；10—增壓泵；11—噴液腔；12—噴射閥；13—噴嘴。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1

參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例中帶保護(hù)系統(tǒng)的塔式太陽(yáng)能接收器結(jié)構(gòu)包括集熱板1、上流管道2、下流管道3、熔鹽泵4、止回閥5、控制閥6、熔鹽保護(hù)罐7、連通閥8、空氣腔9、增壓泵10、噴液腔11、噴射閥12、噴嘴13。在本實(shí)施例中，接收器僅由1塊集熱板1組成，集熱板1的上流管道2的熔鹽分岔流入，爾后從下流管道3流到熔鹽罐，并換熱發(fā)電。當(dāng)塔式太陽(yáng)能發(fā)電站開(kāi)始運(yùn)作的時(shí)候，熔鹽泵4將低溫熔鹽沿著上流管道2上流，輸送到集熱板1，上流管道2有一止回閥5，一支管路連接到熔鹽保護(hù)罐7，當(dāng)?shù)蜏厝埯}上流進(jìn)入集熱板1的時(shí)候，也進(jìn)入了熔鹽保護(hù)罐7，待低溫熔鹽充滿了熔鹽保護(hù)罐7后，關(guān)閉控制閥6，將熔鹽保護(hù)罐7和上流管道2隔離；同時(shí)，通過(guò)增壓泵10對(duì)空氣腔9內(nèi)的空氣壓縮，待達(dá)到指定壓力后，斷開(kāi)與增壓泵10的連接，打開(kāi)連通閥8，使得空氣腔9和熔鹽保護(hù)罐7連通，這樣熔鹽保護(hù)罐7里的熔鹽處于高壓力狀態(tài)。一旦出現(xiàn)熔鹽泵4出問(wèn)題，或者中途爆管，使得上流管道2沒(méi)有低溫熔鹽經(jīng)過(guò)的時(shí)候，迅速打開(kāi)控制閥6，使得熔鹽保護(hù)罐7中的熔鹽進(jìn)入集熱板1，維持正常的運(yùn)行，為控制系統(tǒng)反饋及定日鏡移動(dòng)贏得時(shí)間，避免集熱板1出現(xiàn)過(guò)熱的情況。熔鹽流量根據(jù)流出集熱板1出口的溫度而定，并通過(guò)控制閥6控制。如果在熔鹽保護(hù)罐里的熔鹽即將耗盡，定日鏡的光斑還沒(méi)有能完全移開(kāi)的情況下，采用高壓噴霧的方案，減少定日鏡反射到集熱板1的光。噴嘴13所噴射的液體，儲(chǔ)存在噴液腔11，事先通過(guò)增壓泵加壓，需要時(shí)候開(kāi)啟噴射閥12。噴液腔11的液體是加有顆?；蛘咂渌砑觿┑乃?，這樣提高散射或吸收光的效果。

本發(fā)明通過(guò)增設(shè)了集熱板1的保護(hù)系統(tǒng)，在熔鹽泵4出故障或爆管，無(wú)法將熔鹽輸送到集熱板1的時(shí)候，熔鹽保護(hù)罐7中的熔鹽，起到了備用熔鹽的效果，延續(xù)了系統(tǒng)正常的運(yùn)作，為控制系統(tǒng)反饋及定日鏡移動(dòng)贏得時(shí)間，避免集熱板1出現(xiàn)過(guò)熱燒毀的情況。高壓噴霧系統(tǒng)是應(yīng)急時(shí)候的保護(hù)措施，作為雙保險(xiǎn)，也是本發(fā)明所提供的保護(hù)系統(tǒng)的一部分。集熱板1得以在意外中保全，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，從而推動(dòng)塔式太陽(yáng)能發(fā)電商業(yè)化的發(fā)展。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，任何熟悉該項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)所作的變動(dòng)與潤(rùn)飾，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。