應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)，涉及一種儲熱系統(tǒng)。為了解決目前的太陽能儲熱系統(tǒng)在瞬間有云天氣中不能發(fā)電而必須采用化石燃料補充的情況下連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，以至于儲熱系統(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個融鹽泵和16個電加熱器；雙向換熱器的一端同時與4個融鹽泵的輸出端連通，所述4個融鹽泵設置在冷鹽罐內(nèi)；雙向換熱器的另一端同時與3個融鹽泵的輸出端連通，所述3個融鹽泵設置在熱鹽罐內(nèi)；在冷鹽罐和熱鹽罐內(nèi)2各設置8個電加熱器；所述雙向換熱器為由6個油鹽雙向換熱器串聯(lián)連接而成。它用于槽式太陽能光熱發(fā)電站儲熱。
【專利說明】應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種儲熱系統(tǒng)，特別涉及一種應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]太陽能熱發(fā)電技術在國內(nèi)剛剛起步，許多技術處于探索階段。太陽能電站的能源來自于太陽輻射，對天氣依賴性很強。短暫有云天氣會導致電力輸出波動，日落以后無法繼續(xù)供電。目前的儲熱系統(tǒng)在瞬間有云天氣中不能發(fā)電而必須采用化石燃料補充的情況下連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，以至于儲熱系統(tǒng)工作效率低且使用不便。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是為了解決目前的太陽能儲熱系統(tǒng)在瞬間有云天氣中不能發(fā)電而必須采用化石燃料補充的情況下連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，以至于儲熱系統(tǒng)工作效率低且使用不便的問題，本實用新型提供一種應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)。
[0004]本實用新型的應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)，
[0005]它包括冷鹽罐和熱鹽罐，
[0006]它還包括雙向換熱器、7個融鹽泵和16個電加熱器；
[0007]雙向換熱器的一端同時與4個融鹽泵的輸出端連通，所述4個融鹽泵設置在冷鹽罐內(nèi)；雙向換熱器的另一端同時與3個融鹽泵的輸出端連通，所述3個融鹽泵設置在熱鹽罐內(nèi)；在冷鹽罐和熱鹽罐內(nèi)2各設置8個電加熱器；所述雙向換熱器為由6個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熱介質(zhì)，所述儲熱介質(zhì)為熔融鹽。
[0009]所述8個電加熱器在罐底徑向等間距設置，且所述8個電加熱器均沿罐壁深入罐內(nèi)設置。
[0010]所述融鹽泵采用長軸液下泵，所述長軸液下泵的泵體設置在罐頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)上，長軸液下泵的液下軸設置在罐的底部，所述長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]本實用新型的優(yōu)點在于，雙向換熱儲熱系統(tǒng)的作用是延長發(fā)電時間，平緩電力輸出。當光照充足，鏡場能夠提供過剩熱能時，通過油鹽換熱器將熱能儲存于熱鹽罐中。在有云天氣或傍晚時啟動儲熱發(fā)電模式，反向運行油鹽換熱器，以儲能發(fā)電，使用更方便。本實用新型針對現(xiàn)有的儲熱系統(tǒng)的工作效率提高了 50%。同時冷鹽罐采用4個融鹽泵，熱鹽罐采用3個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】

【附圖說明】
[0013]圖1為【具體實施方式】一所述的應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0014]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(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個融鹽泵4和16個電加熱器5 ；
[0016]雙向換熱器3的一端同時與4個融鹽泵4的輸出端連通，所述4個融鹽泵4設置在冷鹽罐I內(nèi)；雙向換熱器3的另一端同時與3個融鹽泵4的輸出端連通，所述3個融鹽泵4設置在熱鹽罐內(nèi)；在冷鹽罐I和熱鹽罐內(nèi)2各設置8個電加熱器5 ;所述雙向換熱器3為由6個油鹽雙向換熱器串聯(lián)連接而成。
[0017]儲鹽罐外部設計厚保溫層，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]本實施方式中冷鹽罐I采用4個融鹽泵4，熱鹽罐2采用3個融鹽泵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，動力島需要150MWh，則儲熱系統(tǒng)儲熱的熱流量在112— 262MWh之間，這就是冷罐泵數(shù)量較多的原因。且每個4個融鹽泵4各設置一個電機6，帶動其工作。
[0019]本實施方式的儲熱系統(tǒng)在工作過程中有三種運行模式:熱量存儲，熱量釋放，防凝保護。
[0020]( I)熱量存儲運行模式:
[0021]光照充足，鏡場能提供盈余熱能時啟動。首先啟動融鹽泵4，這時熱導熱油和冷鹽就會進入油一鹽雙向換熱器3。使用變頻設備控制冷鹽的流量，以保證雙向換熱器3出口的熔融鹽溫度。儲熱運行直至儲熱系統(tǒng)儲滿能量或者鏡場系統(tǒng)沒有盈余熱量，儲熱系統(tǒng)停止儲熱。
[0022]( 2 )熱量釋放運行模式:
[0023]鏡場系統(tǒng)收集的熱量低于汽輪機運行的最低標準，且熱罐中有充足的熔融鹽時啟動。首先啟動融鹽泵4，這時熱鹽進入油鹽換熱器中來和導熱油進行換熱，然后進入冷罐中。同樣使用變頻設備來控制熱熔融鹽的流量，保證雙向換熱器3出口的導熱油溫度。熱量釋放模式運行直至儲熱系統(tǒng)能量放完，或者太陽能輻射充足能夠單獨供給汽輪機系統(tǒng)，儲熱系統(tǒng)停止放熱。
[0024](3)防凝運行模式
[0025]熔融鹽的凝點是221°C。任何情況下都不允許熔鹽凝結(jié)，因此防凝保護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熱油完成。在這種方式下，導熱油就會通過油鹽換熱器來加熱冷罐中的熔鹽，之后熔鹽進入熱罐，能夠使鹽的溫度在凝結(jié)溫度之上，不會發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象。如果不能通過導熱油防凝方式來防止熔融鹽的凝結(jié)，此時使用儲罐安裝的電加熱器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]【具體實施方式】二:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)的進一步限定，所述冷鹽罐I和熱鹽罐2均用于盛裝儲熱介質(zhì)，所述儲熱介質(zhì)為熔融鹽。
[0028]儲熱系統(tǒng)采用的儲熱介質(zhì)為熔融鹽，是60%硝酸鈉和40%硝酸鉀的混合物。熔融鹽置于儲鹽罐中，冷罐溫度為300°C，熱罐溫度為386°C。
[0029]【具體實施方式】三:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)的進一步限定，所述8個電加熱器5在罐底徑向等間距設置，且所述8個電加熱器5均沿罐壁深入罐內(nèi)設置。
[0030]為防止熔融鹽凝固，在罐底徑向等圓周開8個孔，電加熱器5沿罐壁深入罐內(nèi)。儲鹽罐要進行充氮，并在運行中適時補充和排放，氮氣由氮氣系統(tǒng)提供。
[0031]【具體實施方式】四:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)的進一步限定，所述融鹽泵4采用長軸液下泵，所述長軸液下泵的泵體設置在罐頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)上，長軸液下泵的液下軸設置在罐的底部，所述長軸液下泵裝有變頻裝置。
[0032]長軸液下泵的電機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。泵不工作的時候，里面的鹽會由于重力作用而自動流下來。
[0033]【具體實施方式】五:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)的進一步限定，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，來實現(xiàn)儲熱和放熱的轉(zhuǎn)換；
[0035]儲熱系統(tǒng)油鹽雙向換熱器由6臺臥式管殼式雙向換熱器串聯(lián)組成，實現(xiàn)導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，即將冷鹽罐來的鹽與熱的導熱油換熱后儲存在熱鹽罐中，或者將熱鹽罐來的鹽與冷油換熱，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。油鹽雙向換熱器設計壽命為25年。具有安全性高，密封性好，啟動快速，可適應頻繁啟停的特性。
[0036]7-1為導熱油輸入端,7-2為導熱油輸出端。
【權利要求】
1.應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(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個融鹽泵(4)和16個電加熱器(5)； 雙向換熱器(3)的一端同時與4個融鹽泵(4)的輸出端連通，所述4個融鹽泵(4)設置在冷鹽罐(I)內(nèi)；雙向換熱器(3)的另一端同時與3個融鹽泵(4)的輸出端連通，所述3個融鹽泵(4)設置在熱鹽罐內(nèi)；在冷鹽罐(I)和熱鹽罐(2)內(nèi)各設置8個電加熱器(5);所述雙向換熱器(3)為由6個油鹽雙向換熱器串聯(lián)連接而成。
2.根據(jù)權利要求1所述的應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)，其特征在于，所述冷鹽罐(I)和熱鹽罐(2 )均用于盛裝儲熱介質(zhì)，所述儲熱介質(zhì)為熔融鹽。
3.根據(jù)權利要求1所述的應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)，其特征在于，所述8個電加熱器(5)在罐底徑向等間距設置，且所述8個電加熱器(5)均沿罐壁深入罐內(nèi)設置。
4.根據(jù)權利要求1所述的應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(tǒng)，其特征在于，所述融鹽泵(4)采用長軸液下泵，所述長軸液下泵的泵體設置在罐頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)上，長軸液下泵的液下軸設置在罐的底部，所述長軸液下泵裝有變頻裝置。
5.根據(jù)權利要求1所述的應用于槽式太陽能光熱發(fā)電的雙向換熱儲熱系統(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】F24J2/34GK203518282SQ201320685411
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權日:2013年11月1日
【發(fā)明者】楊鎮(zhèn)海, 呂光陽, 孫志強, 郭麗萍, 滕飛, 陳玲, 栗磊 申請人:哈爾濱汽輪機廠有限責任公司