一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置及预热方法

摘要

本发明涉及一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置及预热方法，其中，预热装置包括风机、空气预热器、冷盐罐空气预热系统和热盐罐空气预热系统，空气预热器依次与冷盐罐空气预热系统和热盐罐空气预热系统连接后，再分别与蒸汽发生系统和吸热系统连接后，最后再与空气预热器形成预热循环回路，流经熔融盐储热系统、蒸汽发生系统和吸热系统的空气经空气预热器对风机鼓出的常温空气预热后排入大气。本发明采用储罐内的热量直接对管道及设备进行预热，避免了现有采用电伴热预热的方式，减少了能源消耗，降低了吸热系统的启动成本，同时增加了系统的可靠性。

权利要求

1.一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置，所述太阳能光热电站包括熔融盐储热系统、吸热系统和蒸汽发生系统，所述熔融盐储热系统包括冷盐罐和热盐罐，其特征在于，所述预热装置包括风机、空气预热器、冷盐罐空气预热系统和热盐罐空气预热系统：所述风机通过管道经所述空气预热器依次与所述冷盐罐空气预热系统和热盐罐空气预热系统连接，所述冷盐罐空气预热系统包括冷盐罐空气换热器和冷盐罐空气换热器旁路管道，所述冷盐罐空气换热器与冷盐罐空气换热器旁路管道并联，所述冷盐罐空气换热器设置在所述冷盐罐内，所述冷盐罐空气换热器旁路管道设置在所述冷盐罐外，所述冷盐罐空气换热器旁路管道以及冷盐罐空气换热器的空气进出口管道上均设有阀门；

所述热盐罐空气预热系统包括热盐罐空气换热器和热盐罐空气换热器旁路管道，所述热盐罐空气换热器与热盐罐空气换热器旁路管道并联，所述热盐罐空气换热器设置在所述热盐罐内，所述热盐罐空气换热器旁路管道设置在所述热盐罐外，所述热盐罐空气换热器旁路管道以及热盐罐空气换热器的空气进出口管道上均设有阀门；

所述空气预热器依次与所述冷盐罐空气预热系统和热盐罐空气预热系统连接后，再分别与蒸汽发生系统和吸热系统连接后，最后再与所述空气预热器形成预热循环回路，流经所述熔融盐储热系统、蒸汽发生系统和吸热系统的空气经所述空气预热器对所述风机鼓出的常温空气预热后排入大气。

2.如权利要求1所述的一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置，其特征在于，所述冷盐罐通过熔融盐上升管道与所述吸热系统连接，所述熔融盐上升管道上设置一阀门，此阀门位于所述冷盐罐的熔融盐出口端；所述热盐罐通过熔融盐下降管道与所述吸热系统连接，所述熔融盐下降管道上设置一阀门，此阀门位于所述热盐罐的熔融盐进口端；

所述热盐罐空气预热系统的空气出口通过预热管道与所述熔融盐下降管道连接，此预热管道上设有阀门；所述熔融盐上升管道通过管道与所述空气预热器的进口连接，此管道上设有阀门；或所述热盐罐空气预热系统的空气出口通过管道与所述熔融盐上升管道连接，此管道上设有阀门；所述熔融盐下降管道通过管道与所述空气预热器的进口连接，此管道上设有阀门。

3.如权利要求2所述的一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置，其特征在于，所述熔融盐上升管道与所述吸热系统之间还设置一入口缓冲罐，所述熔融盐下降管道与所述吸热系统之间还设置一出口缓冲罐，所述出口缓冲罐的进口通过管道与所述入口缓冲罐的出口连接，所述出口缓冲罐的出口通过管道与所述入口缓冲罐的进口连接，所述吸热系统的上集箱和下集箱并联设置在这两管道之间，且这两管道的进口端和出口端均设有阀门。

4.如权利要求1所述的一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置，其特征在于，所述热盐罐空气预热系统的空气出口通过管道与所述蒸汽发生系统的熔盐管道进口连接，此管道上设有阀门；

所述蒸汽发生系统的熔盐管道出口通过管道与所述空气预热器的进口连接，此管道上设有阀门。

5.如权利要求1所述的一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置，其特征在于，所述冷盐罐空气换热器和热盐罐空气换热器的进出口上均设有温度传感器。

6.如权利要求1至5任一项所述的一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置的预热方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、空气从风机鼓出经空气预热器初步加热后进入冷盐罐空气预热系统，若经空气预热器初步加热的空气温度小于冷盐罐内盐的温度，则空气进入冷盐罐空气换热器内继续加热；若经所述空气预热器初步加热的空气温度大于所述冷盐罐内盐的温度，则空气进入冷盐罐空气换热器旁路管道；

S2、从所述冷盐罐空气预热系统出来的空气进入热盐罐空气预热系统，若从所述冷盐罐空气预热系统出来的空气温度满足要求，则空气通过所述热盐罐空气换热器旁路管道分别进入蒸汽发生系统和吸热系统的管道进行预热；若从所述冷盐罐空气预热系统出来的空气温度不满足要求，则空气先进入热盐罐空气换热器继续加热后再分别进入蒸汽发生系统和吸热系统进行预热；

S3、流经所述熔融盐储热系统、蒸汽发生系统和吸热系统的空气经所述空气预热器对所述风机鼓出的常温空气预热后排入大气。

说明书

一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置及预热方法

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能光热电站技术领域，特别涉及一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置及预热方法。

背景技术

[0002] 太阳能热发电技术使用太阳能来产生电力，是太阳能大规模利用的一个重要方向，其最具竞争力的优点是易于与储热系统结合在一起，通过储热系统，可以摆脱太阳能不稳定带来的影响。熔融盐有使用温度高、温度范围宽、流动特性好、热容量大等特性，可用于太阳能光热电站的大规模储热，是目前应用最广的太阳能集热和储热介质。

[0003] 目前，太阳能熔融盐塔式发电系统包括集热系统和发电系统，其中，集热系统主要是通过将冷盐罐中的熔融盐经由熔融盐上升管道输送至吸热系统中，冷熔融盐在吸热系统中通过吸收光能转换而来的热能得到热熔融盐，热熔融盐通过熔融盐下降管道输送到热盐罐中进行储存热量；发电系统主要是将热盐罐中的热量用于加热水得到热蒸汽以用于驱动发电机进行发电，最后以电能的形式输出。

[0004] 但是，太阳能熔融盐塔式发电系统是以凝固点较高的熔融盐作为热介质对吸热塔中的热能进行热量传输的，当停止集热系统运行后，存在着熔盐凝固堵塞管路的风险。因此，在太阳能光热电站启动前需要对系统中的设备及管道进行预热。目前主要采取的预热方式为电伴热的预热方式，其存在电伴热使用量较大、电伴热故障率较高易损伤等缺点，同时其预热过程中消耗电量较大，预热时间长，造成电站厂用电居高不下。

发明内容

[0005] 为了解决上述问题，本发明提供了一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置，所述太阳能光热电站包括熔融盐储热系统、吸热系统和蒸汽发生系统，所述熔融盐储热系统包括冷盐罐和热盐罐，所述预热装置包括风机、空气预热器、冷盐罐空气预热系统和热盐罐空气预热系统：

[0006] 所述风机通过管道经所述空气预热器依次与所述冷盐罐空气预热系统和热盐罐空气预热系统连接，所述冷盐罐空气预热系统包括冷盐罐空气换热器和冷盐罐空气换热器旁路管道，所述冷盐罐空气换热器与冷盐罐空气换热器旁路管道并联，所述冷盐罐空气换热器设置在所述冷盐罐内，所述冷盐罐空气换热器旁路管道设置在所述冷盐罐外，所述冷盐罐空气换热器旁路管道以及冷盐罐空气换热器的空气进出口管道上均设有阀门；

[0007] 所述热盐罐空气预热系统包括热盐罐空气换热器和热盐罐空气换热器旁路管道，所述热盐罐空气换热器与热盐罐空气换热器旁路管道并联，所述热盐罐空气换热器设置在所述热盐罐内，所述热盐罐空气换热器旁路管道设置在所述热盐罐外，所述热盐罐空气换热器旁路管道以及热盐罐空气换热器的空气进出口管道上均设有阀门；

[0008] 所述空气预热器依次与所述冷盐罐空气预热系统和热盐罐空气预热系统连接后，再分别与蒸汽发生系统和吸热系统连接后，最后再与所述空气预热器形成预热循环回路，流经所述熔融盐储热系统、蒸汽发生系统和吸热系统的空气经所述空气预热器对所述风机鼓出的常温空气预热后排入大气。

[0009] 较佳的，所述冷盐罐通过熔融盐上升管道与所述吸热系统连接，所述熔融盐上升管道上设置一阀门，此阀门位于所述冷盐罐的熔融盐出口端；所述热盐罐通过熔融盐下降管道与所述吸热系统连接，所述熔融盐下降管道上设置一阀门，此阀门位于所述热盐罐的熔融盐进口端；

[0010] 所述热盐罐空气预热系统的空气出口通过预热管道与所述熔融盐下降管道连接，此预热管道上设有阀门；所述熔融盐上升管道通过管道与所述空气预热器的进口连接，此管道上设有阀门；或

[0011] 所述热盐罐空气预热系统的空气出口通过管道与所述熔融盐上升管道连接，此管道上设有阀门；所述熔融盐下降管道通过管道与所述空气预热器的进口连接，此管道上设有阀门。

[0012] 较佳的，所述熔融盐上升管道与所述吸热系统之间还设置一入口缓冲罐，所述熔融盐下降管道与所述吸热系统之间还设置一出口缓冲罐，所述出口缓冲罐的进口通过管道与所述入口缓冲罐的出口连接，所述出口缓冲罐的出口通过管道与所述入口缓冲罐的进口连接，所述吸热系统的上集箱和下集箱并联设置在这两管道之间，且这两管道的进口端和出口端均设有阀门。

[0013] 较佳的，所述热盐罐空气预热系统的空气出口通过管道与所述蒸汽发生系统的熔盐管道进口连接，此管道上设有阀门；

[0014] 所述蒸汽发生系统的熔盐管道出口通过管道与所述空气预热器的进口连接，此管道上设有阀门。

[0015] 较佳的，所述冷盐罐空气换热器和热盐罐空气换热器的进出口上均设有温度传感器。

[0016] 本发明还提供了一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热方法，包括以下步骤：

[0017] S1、空气从风机鼓出经空气预热器初步加热后进入冷盐罐空气预热系统，若经空气预热器初步加热的空气温度小于冷盐罐内盐的温度，则空气进入冷盐罐空气换热器内继续加热；若经所述空气预热器初步加热的空气温度大于所述冷盐罐内盐的温度，则空气进入冷盐罐空气换热器旁路管道；

[0018] S2、从所述冷盐罐空气预热系统出来的空气进入热盐罐空气预热系统，若从所述冷盐罐空气预热系统出来的空气温度满足要求，则空气通过所述热盐罐空气换热器旁路管道分别进入蒸汽发生系统和吸热系统的管道进行预热；若从所述冷盐罐空气预热系统出来的空气温度不满足要求，则空气先进入热盐罐空气换热器继续加热后再分别进入蒸汽发生系统和吸热系统进行预热；

[0019] S3、流经所述熔融盐储热系统、蒸汽发生系统和吸热系统的空气经所述空气预热器对所述风机鼓出的常温空气预热后排入大气。

[0020] 与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

[0021] 在本发明中，空气预热器依次与冷盐罐空气预热系统和热盐罐空气预热系统连接后，再分别与蒸汽发生系统和吸热系统连接后，最后再与空气预热器形成预热循环回路，流经熔融盐储热系统、蒸汽发生系统和吸热系统的空气经空气预热器对风机鼓出的常温空气预热后排入大气，本发明替换了原有的预热模式，采用储罐内的热量直接对管道及设备进行预热，避免了电伴热预热方式的超温或损坏对系统造成的影响，增加了系统的可靠性，同时减少了能源消耗，降低了吸热系统的启动成本，提供了系统的效率及经济性。

附图说明

[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

[0023] 图1为本发明的一种实施例提供的太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置的结构示意图；

[0024] 图2为本发明的另一种实施例提供的太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置的结构示意图。

具体实施方式

[0025] 以下将结合图1至图2对本发明提供的一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置进行详细的描述，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。

[0026] 实施例1

[0027] 请参考图1和图2，本发明的目的在于，再次启动太阳能光热电站前对系统内的熔盐管路进行预热。熔融盐塔式太阳能光热电站包括吸热系统08、熔融盐储热系统、蒸汽发生系统10和发电系统，熔融盐储热系统分别与吸热系统08和蒸汽发生系统10连接，熔融盐储热系统包括冷盐罐04和热盐罐06，冷盐罐04用于存储低温熔盐，热盐罐06用于存储高温熔盐，通过将冷盐罐04中的熔融盐经由熔融盐上升管道输送至吸热系统08中，冷熔融盐在吸热系统08中通过吸收光能转换而来的热能得到热熔融盐，热熔融盐通过熔融盐下降管道输送到热盐罐06中进行储存热量；所述蒸汽发生系统10内的水和蒸汽通过与所述熔盐蓄热系统的高温熔盐换热产生高温高压蒸汽并推动汽轮机转动，所述汽轮机连接发电机，并带动所述发电机发电。

[0028] 熔融盐塔式太阳能光热电站的吸热系统08、熔融盐储热系统、蒸汽发生系统10和发电系统均为现有常规技术，是本领域技术人员可以得知的，其具体连接方式也是本领域技术人员知道的，因此，本发明对吸热系统08、熔融盐储热系统、蒸汽发生系统10和发电系统的具体结构以及连接关系不做具体限制。

[0029] 本发明是对吸热系统08、熔融盐储热系统和蒸汽发生系统10这几个系统内的熔盐管路以及各系统之间的熔融盐管路进行预热，本发明采用的是通过热空气对各熔盐管路进行预热，具体结构如下：

[0030] 太阳能光热电站的熔融盐管路预热装置包括风机01、空气预热器02、冷盐罐空气预热系统和热盐罐空气预热系统：

[0031] 所述风机01通过管道经所述空气预热器02依次与所述冷盐罐空气预热系统和热盐罐空气预热系统连接，所述冷盐罐空气预热系统包括冷盐罐空气换热器03和冷盐罐空气换热器旁路管道，所述冷盐罐空气换热器03与冷盐罐空气换热器旁路管道并联，所述冷盐罐空气换热器03设置在所述冷盐罐04内，所述冷盐罐空气换热器旁路管道设置在所述冷盐罐04外，冷盐罐空气换热器03的空气进口管道上设置阀门A101，冷盐罐空气换热器03的空气出口管道上设置阀门B103，冷盐罐空气换热器旁路管道上设置阀门C102。在本实施例中，冷盐罐空气换热器03的两换热介质分别为空气和冷盐罐04内的盐，当从空气预热器02出来的空气温度大于冷盐罐04内的盐温时，则空气经冷盐罐空气换热器旁路管道流入热盐罐空气预热系统，因此，阀门A101和阀门B103关闭，阀门C102打开。当从空气预热器02出来的空气温度小于冷盐罐04内的盐温时，则空气经冷盐罐空气换热器03加热后流入热盐罐空气预热系统，因此，阀门A101和阀门B103打开，阀门C102关闭。

[0032] 所述热盐罐空气预热系统包括热盐罐空气换热器05和热盐罐空气换热器旁路管道，所述热盐罐空气换热器05与热盐罐空气换热器旁路管道并联，所述热盐罐空气换热器05设置在所述热盐罐06内，所述热盐罐空气换热器旁路管道设置在所述热盐罐06外，热盐罐空气换热器旁路管道上设置阀门D105，热盐罐空气换热器05的空气进口管道上设置阀门E104，热盐罐空气换热器05的空气出口管道上设置阀门F106。在本实施例中，热盐罐空气换热器05的两换热介质分别为空气和热盐罐06内的盐，当从冷盐罐空气预热系统出来的空气温度满足要求时，则空气经热盐罐空气换热器旁路管道流出，因此，阀门E104和阀门F106关闭，阀门D105打开；当从冷盐罐空气预热系统出来的空气温度不满足时，则空气经热盐罐空气换热器05加热后流出，因此，阀门E104和阀门F106打开，阀门D105关闭。

[0033] 冷盐罐04通过熔融盐上升管道与所述吸热系统08连接，所述熔融盐上升管道上设置一阀门G113，此阀门G113位于所述冷盐罐04的熔融盐出口端；所述热盐罐06通过熔融盐下降管道与所述吸热系统08连接，所述熔融盐下降管道上设置一阀门H107，此阀门H107位于所述热盐罐06的熔融盐进口端；

[0034] 在本实施例中，从热盐罐空气预热系统出来的空气可通过两种实施例流经所述吸热系统08后与空气预热器02的进口连接，这两种实施方案可选取其一。

[0035] 请参考图1，作为一种实施例，所述热盐罐空气预热系统的空气出口通过管道与所述熔融盐下降管道连接，此管道上设有阀门I116；所述熔融盐上升管道再通过管道与所述空气预热器02的进口连接，此管道上设有阀门J112。在本实施例中，打开阀门I116和阀门J112，从热盐罐空气预热系统出来的热空气经熔融盐下降管道流入吸热系统08后，再通过熔融盐上升管道流入空气预热器02中。

[0036] 请参考图2，作为另外一种实施例，所述热盐罐空气预热系统的空气出口通过管道与所述熔融盐上升管道连接，此管道上设有阀门I116；所述熔融盐下降管道通过管道与所述空气预热器02的进口连接，此预热管道上设有阀门J112。在本实施例中，打开阀门I116和阀门J112，从热盐罐空气预热系统出来的热空气经熔融盐上升管道流入吸热系统08后，在通过熔融盐下降管道流入空气预热器02中。

[0037] 在本实施例中，空气预热器02有两个空气进口和两个空气出口，空气预热器02的一个空气进口与风机01连接，另一个空气进口与从吸热系统08和蒸汽发生系统10的空气出口连接。空气预热器02的一个空气出口与大气连接，另一个空气出口与冷盐罐空气预热系统的空气进口连接。

[0038] 在本实施例中，所述热盐罐空气预热系统的空气出口通过管道与所述蒸汽发生系统10的熔盐管道进口连接，此管道上设有阀门K115；

[0039] 所述蒸汽发生系统10的熔盐管道出口通过管道与所述空气预热器02的进口连接，此管道上设有阀门L114；

[0040] 打开阀门K115和阀门L114，从热盐罐空气预热系统出来的热空气经蒸汽发生系统10流入至空气预热器02。

[0041] 在本发明中，所述空气预热器02依次与所述冷盐罐空气预热系统和热盐罐空气预热系统连接后，再分别与蒸汽发生系统10和吸热系统08连接，最后再与空气预热器02形成预热循环回路，流经所述熔融盐储热系统、蒸汽发生系统10和吸热系统08的空气经所述空气预热器02对所述风机01鼓出的常温空气预热后排入大气。

[0042] 在本实施例中，所述熔融盐上升管道与所述吸热系统08之间还设置一入口缓冲罐09，所述熔融盐下降管道与所述吸热系统08之间还设置一出口缓冲罐07，所述出口缓冲罐
07的进口通过管道与所述入口缓冲罐09的出口连接，所述出口缓冲罐07的出口通过管道与所述入口缓冲罐09的进口连接，所述吸热系统08的上集箱和下集箱并联设置在这两管道之间，且这两管道的进口端和出口端均设有阀门。由于从热盐罐空气预热系统出来的空气可通过两种实施方案流经所述吸热系统08后与空气预热器02的进口连接，因此，根据这两种实施方案详细描述下空气的流通路径：

[0043] 作为一种实施例，请参考图1，在本实施例里具有若干种空气流通路径，以下列举几个路径简单描述一下，但本实施例并不局限以下几种路径：

[0044] 1、打开阀门108和阀门110、关闭阀门109和阀门111，则空气不会流入入口缓冲罐09、出口缓冲罐07以及吸热系统08的上集箱和下集箱；

[0045] 2、打开阀门109和阀门111、关闭阀门108和阀门110，则从热盐罐空气预热系统出来的空气依次流经出口缓冲罐07和入口缓冲罐09至空气预热器02；

[0046] 3、打开阀门108和阀门111、关闭阀门109和阀门110，则从热盐罐空气预热系统出来的空气从吸热系统08的上集箱、下集箱流经入口缓冲罐09至空气预热器02；

[0047] 4、打开阀门109和阀门110、关闭阀门108和阀门111，则从热盐罐空气预热系统出来的空气从出口缓冲罐07流经吸热系统08的上集箱、下集箱至空气预热器02。

[0048] 作为另外一种实施例，请参考图2，在本实施例里具有若干种空气流通路径，以下列举几个路径简单描述一下，但本实施例并不局限以下几种路径：

[0049] 1、打开阀门110和阀门108、关闭阀门111和阀门109，则空气不会流入入口缓冲罐09、出口缓冲罐07以及吸热系统08的上集箱和下集箱；

[0050] 2、打开阀门111和阀门109、关闭阀门110和阀门108，则从热盐罐空气预热系统出来的空气依次流经入口缓冲罐09和出口缓冲罐07至空气预热器02；

[0051] 3、打开阀门111和阀门108、关闭阀门110和阀门109，则从热盐罐空气预热系统出来的空气从入口缓冲罐09流经吸热系统08的上集箱、下集箱至空气预热器02；

[0052] 4、打开阀门110和阀门109、关闭阀门111和阀门108，则从热盐罐空气预热系统出来的空气从吸热系统08的上集箱、下集箱流经出口缓冲罐07至空气预热器02。

[0053] 在本实施例中，所述冷盐罐空气换热器03和热盐罐空气换热器05的进出口上均设有温度传感器。

[0054] 实施例2

[0055] 本发明还提供一种太阳能光热电站的熔融盐管路预热方法，包括以下步骤：

[0056] S1、空气从风机01鼓出经空气预热器02初步加热后进入冷盐罐空气预热系统，若经空气预热器02初步加热的空气温度小于冷盐罐04内盐的温度，则空气进入冷盐罐空气换热器03内继续加热；若经所述空气预热器02初步加热的空气温度大于所述冷盐罐04内盐的温度，则空气进入冷盐罐空气换热器旁路管道；

[0057] S2、从所述冷盐罐空气预热系统出来的空气进入热盐罐空气预热系统，若从所述冷盐罐空气预热系统出来的空气温度满足要求，则空气通过所述热盐罐空气换热器旁路管道分别进入蒸汽发生系统10和吸热系统08的管道进行预热；若从所述冷盐罐空气预热系统出来的空气温度不满足要求，则空气先进入热盐罐空气换热器05继续加热后再分别进入蒸汽发生系统10和吸热系统08进行预热；

[0058] S3、流经所述熔融盐储热系统、蒸汽发生系统10和吸热系统08的空气经所述空气预热器02对所述风机01鼓出的常温空气预热后排入大气。

[0059] 上述几个步骤的具体空气流通路径见实施例1中所述，本实施例不再赘述。

[0060] 以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。