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一种用于太阳能光热发电站的熔盐输送系统

2021-03-11 09:23:34

一种用于太阳能光热发电站的熔盐输送系统

  技术领域

  本发明属于太阳能热发电领域,具体涉及一种用于太阳能光热发电站的熔盐输送系统。

  背景技术

  太阳能利用方式多种多样,包括风能、潮汐能、光伏发电、光热发电等技术门类。太阳能光热发电从聚光镜面和集热器的结构形式不同又分为槽式、塔式、蝶式和线性菲涅尔。

  太阳能光热技术要想在众多发电技术中脱颖而出,且最终能在成本上有大幅突破,至少有两个问题需要解决,一个是设备的可靠性问题,一个是通过工艺的改进来优化系统结构,降低设备投资。

  无论是基于槽式、塔式、蝶式,还是线性菲涅尔技术的光热发电站,目前采用的储热介质均为二元硝酸熔盐(60%NaNO3+40%KNO3),采用大型立式拱顶储罐作为储热介质的存储容器,采用安装于储罐罐顶的立式长轴液下熔盐泵作为输送泵。但是,由于立式长轴液下熔盐泵的使用局限性,导致了两个问题:问题之一,由于立式长轴液下熔盐泵的使用局限性,导致高温熔盐储罐和低温熔盐储罐中各有大量的熔盐不能使用,造成熔盐采购成本和储罐制作成本的上升按照100MW蓄热12h规模的塔式光热电站,不能使用的熔盐量约为6000t,熔盐储罐的高度因此要各升高1m,造成的成本支出在2000万至3000万之多;问题二,立式长轴液下熔盐泵的设计、制造难度大,目前世界上能生产用于塔式太阳能电站使用的长轴熔盐泵的厂家屈指可数,且价格昂贵、供货周期长,此外,立式长轴液下泵的轴由多级组成且长达16m乃至18m,组装、吊装要求高,且需定期更换位于液下部分的轴瓦,一次检修时间可长达半月之久,潜在的运维成本和运行风险高,不利于太阳能光热发电行业发展。

  虽然,之前也有一些解决方案的提出,如利用大小罐设计,在小罐上安装熔盐泵,但并没有解决小罐的安全问题,如小罐的液位控制、小罐一旦密封失效的满液问题,如大小罐之间的热应力问题,并没有得到圆满的解决。因此,即使有方案的提出,也并没有被采纳(中国第一批光热发电示范项目中没有采用)。

  授权公告号CN103292485B的中国专利《用于太阳能热发电的熔盐储热及换热系统》,公开了了一种用于太阳能热发电的熔盐储热及换热系统,包括熔盐储热系统、熔盐换热系统,所述熔盐储热系统包括低温储罐和高温储罐,在低温储罐的底部管道上设有用于调节进入太阳能加热器熔盐流量的低温熔盐泵,在高温储罐的底部设有用于调节进入换热系统熔盐流量的高温熔盐泵;低温熔盐泵和高温熔盐泵均采用罐底卧式安装,且其安装位置低于地平面;熔盐换热系统的设备采用蛇形换热管结构。

  上述发明虽然避免使用了立式长轴液下熔盐泵,但该发明没有解决不可用盐量大造成的成本上升问题,同时没有消除高、低位罐结合带来的不安全因素。

  因此,寻找一种稳妥的解决方案,既能妥善解决立式长轴液下熔盐泵带来的造价、运维成本上升和潜在地运行安全风险问题,又能规避大小罐或高低罐设计存在的安全隐患,是本专利需要解决的问题。

  发明内容

  针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种用于太阳能光热发电站的熔盐输送系统。本发明的技术方案如下:

  一种用于太阳能光热发电站的熔盐输送系统,包括:高位罐子系统、熔盐吸热子系统、熔盐换热子系统,所述高位罐子系统包括:高温熔盐储罐、低温熔盐储罐,其特征在于,还包括熔盐传输子系统,所述熔盐传输子系统包括高温熔盐传输子系统和/或低温熔盐传输子系统;

  所述高位罐子系统与所述熔盐传输子系统连接;

  所述高温熔盐传输子系统与所述高温熔盐储罐对应设置;所述高温熔盐传输子系统包括高温熔盐低位罐;所述高温熔盐低位罐的安装高度低于所述高温熔盐储罐;所述高温熔盐低位罐的体积小于所述高温熔盐储罐的体积;所述高温熔盐可部分或全部从所述高温熔盐储罐进入所述高温熔盐低位罐,所述高温熔盐低位罐上设置有高温熔盐输送泵,所述高温熔盐从所述高温熔盐低位罐泵入所述熔盐换热子系统;

  所述低温熔盐传输子系统与所述低温熔盐储罐对应设置;所述低温熔盐传输子系统包括低温熔盐低位罐;所述低温熔盐低位罐的安装高度低于所述低温熔盐储罐;所述低温熔盐低位罐的体积小于所述低温熔盐储罐的体积;所述低温熔盐可部分或全部从所述低温熔盐储罐进入所述低温熔盐低位罐,所述低温熔盐低位罐上设置有低温熔盐输送泵,所述低温熔盐从所述低温熔盐低位罐泵入所述熔盐吸热子系统。

  可选地,所述高温熔盐传输子系统还包括:高温熔盐输送泵出口阀、高温熔盐输送泵出口再循环阀;其中:

  所述高温熔盐低位罐与所述熔盐换热子系统通过管道连接,二者之间的连接管道形成第一管路,所述高温熔盐可沿第一管路由所述高温熔盐低位罐泵入所述熔盐换热子系统;

  所述高温熔盐低位罐与所述高温熔盐储罐通过管道连接,二者之间的连接管道形成第二管路,所述高温熔盐可沿第二管路由所述高温熔盐低位罐泵入所述高温熔盐储罐,以调节进入熔盐换热子系统的高温熔盐量;所述高温熔盐输送泵出口再循环阀设置于第二管路上;

  所述高温熔盐输送泵出口阀对应所述高温熔盐输送泵设置,其可同时设置在第一管路和第二管路上,用于控制由所述高温熔盐低位罐泵入所述熔盐换热子系统和所述高温熔盐储罐的高温熔盐量。

  可选地,所述高温熔盐传输子系统还包括:

  不间断压缩气体源、高温熔盐风冷冷冻器、高温柔性连接器、高温熔盐高低位罐隔离阀、高温熔盐风冷冷却器温度调节阀、高温熔盐风冷冷却器温度传感器;其中:

  所述不间断气体源与所述高温熔盐风冷冷冻器连接;所述高温熔盐储罐与高温熔盐低位罐之间依次串联安装有高温熔盐风冷冷冻器、高温熔盐高低位罐隔离阀和高温柔性连接器;

  所述高温熔盐风冷冷冻器上安装有高温熔盐风冷冷却器温度传感器;所述高温熔盐风冷冷却器连接有一与大气相通的管道,所述高温熔盐风冷冷却器温度调节阀设置于该管道上。

  可选地,所述高温熔盐传输子系统还包括:高温熔盐低位罐充气液位调节阀、高温熔盐低位罐放气液位调节阀、高温熔盐低位罐液位传感器;其中:

  所述高温熔盐低位罐上安装有高温熔盐低位罐液位传感器;

  所述不间断压缩气体源通过气源管道与高温熔盐低位罐的气相空间连通,所述气源管道上设有高温熔盐低位罐充气液位调节阀;

  所述高温熔盐低位罐设置有一与大气相通的管道,所述高温熔盐低位罐放气液位调节阀设置于该述管道上。

  可选地,所述低温熔盐传输子系统还包括:低温熔盐输送泵出口阀、低温熔盐输送泵出口再循环阀;其中:

  所述低温熔盐低位罐与所述熔盐吸热子系统通过管道连接,二者之间的连接管道形成第三管路,所述低温熔盐可沿第三管路由所述低温熔盐低位罐泵入所述熔盐吸热子系统;

  所述低温熔盐低位罐与所述低温熔盐储罐通过管道连接,二者之间的连接管道形成第四管路,所述低温熔盐可沿第四管路由所述低温熔盐低位罐泵入所述低温熔盐储罐,以调节进入熔盐吸热子系统的低温熔盐量;所述低温熔盐输送泵出口再循环阀设置于第四管路上;

  所述低温熔盐输送泵出口阀对应所述低温熔盐输送泵设置,其可同时设置在第三管路和第四管路上,用于控制由所述低温熔盐低位罐泵入所述熔盐吸热子系统和所述低温熔盐储罐的低温熔盐量。

  可选地,所述低温熔盐传输子系统还包括:

  不间断压缩气体源、低温熔盐风冷冷冻器、低温柔性连接器、低温熔盐高低位罐隔离阀、低温熔盐风冷冷却器温度调节阀、低温熔盐风冷冷却器温度传感器;其中:

  所述不间断气体源与所述低温熔盐风冷冷冻器连接;所述低温熔盐储罐与低温熔盐低位罐之间依次串联安装有低温熔盐风冷冷冻器、低温熔盐高低位罐隔离阀和低温柔性连接器;

  所述低温熔盐风冷冷冻器上安装有低温熔盐风冷冷却器温度传感器;所述低温熔盐风冷冷却器连接有一与大气相通的管道,所述低温熔盐风冷冷却器温度调节阀设置于该管道上。

  可选地,所述低温熔盐传输子系统还包括:低温熔盐低位罐充气液位调节阀、低温熔盐低位罐放气液位调节阀、低温熔盐低位罐液位传感器;其中:

  所述低温熔盐低位罐上安装有低温熔盐低位罐液位传感器;

  所述不间断压缩气体源通过气源管道与低温熔盐低位罐的气相空间连通,该述气源管道上设有低温熔盐低位罐充气液位调节阀;

  所述低温熔盐低位罐设置有一与大气相通的管道,所述低温熔盐低位罐放气液位调节阀设置于该述管道上。

  与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:

  1、本发明通过高低罐的设计解决了常规太阳能电站中采用长轴熔盐泵带来的成本高、设计制造难度大、故障率高、维护频繁的问题,以及不可用盐量大造成的成本上升问题。

  2、本发明通过设计一套压缩气体液位调节系统、一套防故障泄漏系统和采用柔性连接器技术来保障高位罐和低位罐的运行安全,消除了高、低位罐结合带来的不安全因素。

  3、本发明通过柔性连接器来确保低温熔盐储罐和/或高温熔盐储罐与对应的低位罐之间的热应力得到充分释放,确保了本质上的安全(由于熔盐储罐在运行过程中,冷热状态发生变化时会产生较大的热膨胀位移)。

  4、本发明以不间断压缩气体源、风冷冷冻器、风冷冷却器温度调节阀、高低位罐隔离阀、风冷冷却器温度传感器及其之间的连接管道组成了本系统的防故障泄漏系统,通过防故障泄漏系统保证需要隔离时的安全隔离,如低位罐需要维修时,柔性连接器需要更换时,不间断压缩气体源故障时。

  5、本发明以不间断压缩气体源、低位罐充气液位调节阀、低位罐放气液位调节阀作为本系统的压缩气体液位调节系统,保证了在运行过程中低位罐的液位可以实现自由调节。

  附图说明

  通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:

  图1是本发明第一实施例的一种用于太阳能光热发电站的熔盐输送系统的示意图;

  图2是本发明第二实施例一种用于太阳能光热发电站的熔盐输送系统的示意图;

  图3是本发明第三实施例一种用于太阳能光热发电站的熔盐输送系统的示意图。

  具体实施方式

  下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

  实施例一:

  如附图1所示,一种用于太阳能光热发电站的熔盐输送系统,包括:高位罐子系统、熔盐吸热子系统12、熔盐换热子系统13、熔盐传输子系统;

  所述高位罐子系统包括:低温熔盐储罐01、高温熔盐储罐02;

  所述熔盐传输子系统包括高温熔盐传输子系统。

  所述高温熔盐传输子系统与所述高温熔盐储罐02对应设置;所述高温熔盐传输子系统包括高温熔盐低位罐04;所述高温熔盐低位罐04的安装高度低于所述高温熔盐储罐02;所述高温熔盐低位罐04的体积小于所述高温熔盐储罐02的体积;所述高温熔盐可部分或全部从所述高温熔盐储罐02进入所述高温熔盐低位罐04,所述高温熔盐低位罐04上设置有高温熔盐输送泵11,所述高温熔盐从所述高温熔盐低位罐04泵入所述熔盐换热子系统13。

  所述熔盐换热子系统13包括换热器,其通过管道分别连接低温熔盐储罐01和高温熔盐传输子系统,所述换热器两端的连接管道上均设置有阀门。

  所述熔盐吸热子系统12包括吸热器、吸热器入口缓冲罐、吸热器出口缓冲罐;所述吸热器分别与吸热器入口缓冲罐和吸热器出口缓冲罐连接;所述吸热器入口缓冲罐与所述低温熔盐储罐01连接,二者的连接管道上设置有阀门;所述吸热器出口缓冲罐与所述高温熔盐储罐02相连,二者的连接管道上设置有阀门。

  所述高温熔盐传输子系统还包括:不间断压缩气体源05、高温熔盐风冷冷冻器07、高温柔性连接器09、高温熔盐低位罐充气液位调节阀103、高温熔盐低位罐放气液位调节阀104、高温熔盐高低位罐隔离阀107、高温熔盐风冷冷却器温度调节阀108、高温熔盐输送泵出口阀111、高温熔盐输送泵出口再循环阀112、高温熔盐低位罐液位传感器203和高温熔盐风冷冷却器温度传感器204;其中:

  所述高温熔盐储罐02与高温熔盐低位罐04之间依次串联安装有高温熔盐风冷冷冻器07、高温熔盐高低位罐隔离阀107和高温柔性连接器09。

  所述高温熔盐低位罐04上安装有高温熔盐输送泵11、高温熔盐低位罐液位传感器203;所述不间断气体源05与所述高温熔盐风冷冷冻器07连接。

  所述高温熔盐风冷冷冻器07上安装有高温熔盐风冷冷却器温度传感器204;所述高温熔盐风冷冷却器07连接有一与大气相通的管道,所述高温熔盐风冷冷却器温度调节阀108设置于该管道上。

  所述不间断压缩气体源05通过气源管道与高温熔盐低位罐04的气相空间连通,所述气源管道上设有高温熔盐低位罐充气液位调节阀103。

  所述高温熔盐低位罐04设置有一与大气相通的管道,所述高温熔盐低位罐放气液位调节阀104设置于该述管道上。

  所述高温熔盐低位罐04与所述熔盐换热子系统13通过管道连接,二者之间的连接管道形成第一管路,所述高温熔盐可沿第一管路由所述高温熔盐低位罐04泵入所述熔盐换热子系统13。

  所述高温熔盐低位罐04与所述高温熔盐储罐02通过管道连接,二者之间的连接管道形成第二管路,所述高温熔盐可沿第二管路由所述高温熔盐低位罐04泵入所述高温熔盐储罐02,以调节进入熔盐换热子系统13的高温熔盐量;所述高温熔盐输送泵出口再循环阀112设置于第二管路上。

  所述高温熔盐输送泵出口阀111对应所述高温熔盐输送泵11设置,其可同时设置在第一管路和第二管路上,用于控制由所述高温熔盐低位罐04泵入所述熔盐换热子系统13和所述高温熔盐储罐02的高温熔盐量。

  其中,所述高温熔盐低位罐04的安装位置要低于所述高温熔盐储罐02的安装位置,使得所述高温熔盐储罐02的最低运行液位高于高温熔盐输送泵11的最低运行液位。

  其中,所述系统还包括长轴液下低温熔盐输送泵10、长轴液下低温熔盐输送泵的出口阀109、长轴液下低温熔盐输送泵的出口再循环阀110。

  该述长轴液下低温熔盐输送泵10安装于低温熔盐储罐01上;所述出口阀109设置在所述低温熔盐储罐01和所述熔盐吸热子系统12的连接管道上;从前述管道上分出一条支线管道再与所述低温熔盐储罐01连接,所述出口再循环阀110设置在该支线管道上。

  所述的高温熔盐储罐02为高温熔盐的主要存储容器,高温熔盐低位罐04为高温熔盐的临时存储容器,其安装高度低于高温熔盐储罐02。高温熔盐储罐02和高温熔盐低位罐04之间通过管道连接,由高温熔盐储罐02到低温熔盐低位罐04之间的连接管道上依次串联安装有高温熔盐风冷冷冻器07、高温熔盐高、低位罐隔离阀107和高温柔性连接器09。特别地,该高温柔性连接器09可以为波纹管,其功能是实现高温熔盐储罐02和高温熔盐低位罐04的柔性连接,当高温熔盐储罐02因温度变化发生热胀冷缩时,降低高温熔盐储罐02和高温熔盐低位罐04之间的热应力。

  所述的低温熔盐储罐01为低温熔盐的主要存储容器,所述的长轴液下低温熔盐输送泵10安装于低温熔盐储罐01上,其功能是将低温熔盐储罐01中的低温熔盐泵出,一方面通过管道回到低温熔盐储罐01中,另一方面通过管道送至吸热子系统12中。

  所述的高温熔盐输送泵11安装在高温熔盐低位罐04上,其功能是将高温熔盐低位罐04中的高温熔盐送出,一方面通过管道回到高温熔盐储罐02,一方面通过管道输送至熔盐换热子系统13。因高温熔盐低位罐04高度及体积相对于高温熔盐储罐02非常小,故相对于使用长轴液下熔盐泵可减少设备成本及提高系统可靠性,又因高温熔盐低位罐04安装高度低于高温熔盐储罐02,故又可减少高温熔盐储罐02中因使用长轴液下熔盐泵而导致无法利用的熔盐量。

  所述的高温熔盐低位罐04上安装有高温熔盐低位罐液位传感器203,该液位传感器用于测量高温熔盐低位罐04中的熔盐液位。

  所述的高温熔盐风冷冷冻器07上安装有高温熔盐风冷冷却器温度传感器204。

  所述的不间断压缩气体源05为一种压缩气体供应系统,一般可包括气体压缩机、气体缓存罐和气体干燥和过滤器。

  高温熔盐储罐02和高温熔盐低位罐04之间通过管道连接,连接管道上安装有高温熔盐风冷冷冻器07和高温熔盐高、低位罐隔离阀107,当高温熔盐低位罐04需要切断与高温熔盐储罐02之间的熔盐流动时,先通过关闭高温熔盐高、低位罐隔离阀107来切断熔盐的快速流动,然后通过气源管道由不间断压缩气体源05向高温熔盐风冷冷冻器07中送入压缩气体,通过对流传热来冷却高温熔盐储罐02和高温熔盐低位罐04之间一段连接管道的熔盐,使这一段管道的熔盐完全凝固不流动,并通过高温熔盐风冷冷却器温度调节阀108来调节被冷却部分熔盐管道的温度,高温熔盐风冷冷却器温度调节阀108的开度与安装于被冷却部分熔盐管道上的温度测点高温熔盐风冷冷却器温度传感器204的温度关联,控制高温熔盐风冷冷却器温度传感器204的温度不超过熔盐的凝固温度,确保熔盐不会熔化。

  不间断压缩气体源05还通过气源管道与高温熔盐低位罐04的气相空间连通,连通管路上设有高温熔盐低位罐充气液位调节阀103和高温熔盐低位罐放气液位调节阀104。当高温熔盐低位罐液位传感器203发出低液位报警时则通过开启高温熔盐低位罐放气液位调节阀104来提高高温熔盐低位罐04的液位,使其处于正常操作液位水平;当高温熔盐低位罐液位传感器203发出高液位报警时则通过开启高温熔盐低位罐充气液位调节阀103来降低高温熔盐低位罐04的液位,使其处于正常操作液位水平。

  所述高温熔盐储罐与高温熔盐低位罐之间通过若干条管道连接,每一条管道上从所述高温熔盐储罐至所述高温熔盐低位罐之间依次串联安装有高温熔盐风冷冷冻器、高温熔盐高低位罐隔离阀和高温柔性连接器。

  实施例二:

  如附图2所示,一种用于太阳能光热发电站的熔盐输送系统,包括:高位罐子系统、熔盐吸热子系统12、熔盐换热子系统13、熔盐传输子系统。

  所述高位罐子系统包括:低温熔盐储罐01、高温熔盐储罐02;

  所述熔盐传输子系统包括低温熔盐传输子系统。

  所述低温熔盐传输子系统与所述低温熔盐储罐01对应设置;所述低温熔盐传输子系统包括低温熔盐低位罐03;所述低温熔盐低位罐03的安装高度低于所述低温熔盐储罐01;所述低温熔盐低位罐03的体积小于所述低温熔盐储罐01的体积;所述低温熔盐可部分或全部从所述低温熔盐储罐01进入所述低温熔盐低位罐03,所述低温熔盐低位罐上设置有低温熔盐输送泵10,所述低温熔盐从所述低温熔盐低位罐03泵入所述熔盐吸热子系统12。

  所述熔盐换热子系统13包括换热器,其通过管道分别连接低温熔盐储罐01和高温熔盐储罐02,所述换热器两端的连接管道上均设置有阀门。

  所述熔盐吸热子系统12包括吸热器、吸热器入口缓冲罐、吸热器出口缓冲罐;所述吸热器分别与吸热器入口缓冲罐和吸热器出口缓冲罐连接;所述吸热器入口缓冲罐与所述低温熔盐传输子系统连接,二者的连接管道上设置有阀门;所述吸热器出口缓冲罐与所述高温熔盐储罐02相连,二者的连接管道上设置有阀门。

  所述低温熔盐传输子系统还包括:不间断压缩气体源05、低温熔盐风冷冷冻器06、低温柔性连接器08、低温熔盐低位罐充气液位调节阀101、低温熔盐低位罐放气液位调节阀102、低温熔盐高低位罐隔离阀105、低温熔盐风冷冷却器温度调节阀106、低温熔盐输送泵出口阀109、低温熔盐输送泵出口再循环阀110、低温熔盐低位罐液位传感器201和低温熔盐风冷冷却器温度传感器202;其中:

  所述低温熔盐储罐01与低温熔盐低位罐03之间依次串联安装有低温熔盐风冷冷冻器06、低温熔盐高低位罐隔离阀105和低温柔性连接器08。

  所述低温熔盐低位罐03上安装有低温熔盐输送泵10、低温熔盐低位罐液位传感器201;

  所述低温熔盐风冷冷冻器06上安装有低温熔盐风冷冷却器温度传感器202;

  所述不间断气体源05与所述低温熔盐风冷冷冻器06连接。

  所述低温熔盐风冷冷却器06连接有一与大气相通的管道,所述低温熔盐风冷冷却器温度调节阀106设置于该管道上。

  所述不间断压缩气体源05通过气源管道与低温熔盐低位罐03的气相空间连通,该述气源管道上设有低温熔盐低位罐充气液位调节阀101;

  所述低温熔盐低位罐03设置有一与大气相通的管道,所述低温熔盐低位罐放气液位调节阀102设置于该述管道上。

  所述低温熔盐低位罐03与所述熔盐吸热子系统12通过管道连接,二者之间的连接管道形成第三管路,所述低温熔盐可沿第三管路由所述低温熔盐低位罐03泵入所述熔盐吸热子系统12。

  所述低温熔盐低位罐03与所述低温熔盐储罐01通过管道连接,二者之间的连接管道形成第四管路,所述低温熔盐可沿第四管路由所述低温熔盐低位罐03泵入所述低温熔盐储罐01,以调节进入熔盐吸热子系统的低温熔盐量;所述低温熔盐输送泵出口再循环阀110设置于第四管路上。

  所述低温熔盐输送泵出口阀109对应所述低温熔盐输送泵10设置,其可同时设置在第三管路和第四管路上,用于控制由所述低温熔盐低位罐03泵入所述熔盐吸热子系统12和所述低温熔盐储罐01的低温熔盐量。

  所述低温熔盐低位罐03的安装位置要低于所述低温熔盐储罐01的安装位置,使得所述低温熔盐储罐01的最低运行液位高于低温熔盐输送泵10的最低运行液位。

  所述系统还包括长轴液下低温熔盐输送泵11、长轴液下低温熔盐输送泵的出口阀111、长轴液下低温熔盐输送泵的出口再循环阀112。

  该述长轴液下低温熔盐输送泵11安装于低温熔盐储罐02上;所述出口阀111设置在所述高温熔盐储罐02和所述熔盐换热子系统13的连接管道上;从前述管道上分出一条支线管道再与所述高温熔盐储罐02连接,所述出口再循环阀112设置在该支线管道上。

  所述的低温熔盐储罐01为低温熔盐的主要存储容器,低温熔盐低位罐03为低温熔盐的临时存储容器,其安装高度低于低温熔盐储罐01。低温熔盐储罐01和低温熔盐低位罐03之间通过管道连接,由低温熔盐储罐01到低温熔盐低位罐03之间的连接管道上依次串联安装有低温熔盐风冷冷冻器06、低温熔盐高、低位罐隔离阀105和低温柔性连接器08。特别地,该低温柔性连接器08可以为波纹管,其功能是实现低温熔盐储罐01和低温熔盐低位罐03的柔性连接,当低温熔盐储罐01因温度变化发生热胀冷缩时,降低低温熔盐储罐01和低温熔盐低位罐03之间的热应力。

  所述的高温熔盐储罐02为高温熔盐的主要存储容器,所述的长轴液下高温熔盐输送泵11安装于高温熔盐储罐02上,其功能是将高温熔盐储罐02中的高温熔盐泵出,一方面通过管道回到高温熔盐储罐02中,一方面通过管道送至换热子系统13。

  所述的低温熔盐输送泵10安装在低温熔盐低位罐03上,其功能是将低温熔盐低位罐03中的低温熔盐送出,一方面通过管道回到低温熔盐储罐01,一方面通过管道输送至吸热子系统12。因低温熔盐低位罐03高度及体积相对于低温熔盐储罐01非常小,故相对于使用长轴液下熔盐泵可减少设备成本及提高系统可靠性,又因低温熔盐低位罐03安装高度低于低温熔盐储罐01,故又可减少低温熔盐储罐01中因使用长轴液下熔盐泵而导致无法利用的熔盐量。

  所述的低温熔盐低位罐03上安装有低温熔盐低位罐液位传感器201,该液位传感器用于测量低温熔盐低位罐03中的熔盐液位。

  所述的低温熔盐风冷冷冻器06上安装有低温熔盐风冷冷却器温度传感器202。

  所述的不间断压缩气体源05为一种压缩气体供应系统,一般可包括气体压缩机、气体缓存罐和气体干燥和过滤器。

  低温熔盐储罐01和低温熔盐低位罐03之间通过管道连接,连接管道上安装有低温熔盐风冷冷冻器06和低温熔盐高、低位罐隔离阀105,当低温熔盐低位罐03需要切断与低温熔盐储罐01之间的熔盐流动时,先通过关闭低温熔盐高、低位罐隔离阀105来切断熔盐的快速流动,然后通过气源管道由不间断压缩气体源05向低温熔盐风冷冷冻器06中送入压缩气体,通过对流传热来冷却低温熔盐储罐01和低温熔盐低位罐03之间一段连接管道的熔盐,使这一段管道的熔盐完全凝固不流动,并通过低温熔盐风冷冷却器温度调节阀106来调节被冷却部分熔盐管道的温度,低温熔盐风冷冷却器温度调节阀106的开度与安装于被冷却部分熔盐管道上的温度测点低温熔盐风冷冷却器温度传感器202的温度关联,控制低温熔盐风冷冷却器温度传感器202的温度不超过熔盐的凝固温度,确保熔盐不会熔化。

  不间断压缩气体源05还通过气源管道与低温熔盐低位罐03的气相空间连通,连通管路上设有低温熔盐低位罐充气液位调节阀101和低温熔盐低位罐放气液位调节阀102。当低温熔盐低位罐液位传感器201发出低液位报警时则通过开启低温熔盐低位罐放气液位调节阀102来提高低温熔盐低位罐03的液位,使其处于正常操作液位水平;当低温熔盐低位罐液位传感器201发出高液位报警时则通过开启低温熔盐低位罐充气液位调节阀101来降低低温熔盐低位罐03的液位,使其处于正常操作液位水平。

  所述低温熔盐储罐与低温熔盐低位罐之间通过若干条管道连接,每一条管道上从所述低温熔盐储罐至所述低温熔盐低位罐之间依次串联安装有低温熔盐风冷冷冻器、低温熔盐高低位罐隔离阀和低温柔性连接器。

  实施例三:

  如附图3所示,一种用于太阳能光热发电站的熔盐输送系统,包括:高位罐子系统、熔盐吸热子系统12、熔盐换热子系统13、熔盐传输子系统;

  所述高位罐子系统包括:低温熔盐储罐01、高温熔盐储罐02;

  所述熔盐传输子系统包括高温熔盐传输子系统和低温熔盐传输子系统。

  所述高温熔盐传输子系统与所述高温熔盐储罐02对应设置;所述高温熔盐传输子系统包括高温熔盐低位罐04;所述高温熔盐低位罐04的安装高度低于所述高温熔盐储罐02;所述高温熔盐低位罐04的体积小于所述高温熔盐储罐02的体积;所述高温熔盐可部分或全部从所述高温熔盐储罐02进入所述高温熔盐低位罐04,所述高温熔盐低位罐04上设置有高温熔盐输送泵11,所述高温熔盐从所述高温熔盐低位罐04泵入所述熔盐换热子系统13。

  所述低温熔盐传输子系统与所述低温熔盐储罐01对应设置;所述低温熔盐传输子系统包括低温熔盐低位罐03;所述低温熔盐低位罐03的安装高度低于所述低温熔盐储罐01;所述低温熔盐低位罐03的体积小于所述低温熔盐储罐01的体积;所述低温熔盐可部分或全部从所述低温熔盐储罐01进入所述低温熔盐低位罐03,所述低温熔盐低位罐上设置有低温熔盐输送泵10,所述低温熔盐从所述低温熔盐低位罐03泵入所述熔盐吸热子系统12。

  所述熔盐换热子系统13包括换热器,其通过管道分别连接低温熔盐储罐01和高温熔盐传输子系统,所述换热器两端的连接管道上均设置有阀门。

  所述熔盐吸热子系统12包括吸热器、吸热器入口缓冲罐、吸热器出口缓冲罐;所述吸热器分别与吸热器入口缓冲罐和吸热器出口缓冲罐连接;所述吸热器入口缓冲罐与所述低温熔盐传输子系统连接,二者的连接管道上设置有阀门;所述吸热器出口缓冲罐与所述高温熔盐储罐02相连,二者的连接管道上设置有阀门。

  所述高温熔盐传输子系统还包括:不间断压缩气体源05、高温熔盐风冷冷冻器07、高温柔性连接器09、高温熔盐低位罐充气液位调节阀103、高温熔盐低位罐放气液位调节阀104、高温熔盐高低位罐隔离阀107、高温熔盐风冷冷却器温度调节阀108、高温熔盐输送泵出口阀111、高温熔盐输送泵出口再循环阀112、高温熔盐低位罐液位传感器203和高温熔盐风冷冷却器温度传感器204;其中:

  所述高温熔盐储罐02与高温熔盐低位罐04之间依次串联安装有高温熔盐风冷冷冻器07、高温熔盐高低位罐隔离阀107和高温柔性连接器09。

  所述高温熔盐低位罐04上安装有高温熔盐输送泵11、高温熔盐低位罐液位传感器203。所述不间断气体源05与所述高温熔盐风冷冷冻器07连接。

  所述高温熔盐风冷冷冻器07上安装有高温熔盐风冷冷却器温度传感器204;所述高温熔盐风冷冷却器07连接有一与大气相通的管道,所述高温熔盐风冷冷却器温度调节阀108设置于该管道上。

  所述不间断压缩气体源05通过气源管道与高温熔盐低位罐04的气相空间连通,所述气源管道上设有高温熔盐低位罐充气液位调节阀103。

  所述高温熔盐低位罐04设置有一与大气相通的管道,所述高温熔盐低位罐放气液位调节阀104设置于该述管道上。

  所述高温熔盐低位罐04与所述熔盐换热子系统13通过管道连接,二者之间的连接管道形成第一管路,所述高温熔盐可沿第一管路由所述高温熔盐低位罐04泵入所述熔盐换热子系统13。

  所述高温熔盐低位罐04与所述高温熔盐储罐02通过管道连接,二者之间的连接管道形成第二管路,所述高温熔盐可沿第二管路由所述高温熔盐低位罐04泵入所述高温熔盐储罐02,以调节进入熔盐换热子系统13的高温熔盐量;所述高温熔盐输送泵出口再循环阀112设置于第二管路上。

  所述高温熔盐输送泵出口阀111对应所述高温熔盐输送泵11设置,其可同时设置在第一管路和第二管路上,用于控制由所述高温熔盐低位罐04泵入所述熔盐换热子系统13和所述高温熔盐储罐02的高温熔盐量。

  其中,所述高温熔盐低位罐04的安装位置要低于所述高温熔盐储罐02的安装位置,使得所述高温熔盐储罐02的最低运行液位高于高温熔盐输送泵11的最低运行液位。

  所述低温熔盐传输子系统还包括:不间断压缩气体源05、低温熔盐风冷冷冻器06、低温柔性连接器08、低温熔盐低位罐充气液位调节阀101、低温熔盐低位罐放气液位调节阀102、低温熔盐高低位罐隔离阀105、低温熔盐风冷冷却器温度调节阀106、低温熔盐输送泵出口阀109、低温熔盐输送泵出口再循环阀110、低温熔盐低位罐液位传感器201和低温熔盐风冷冷却器温度传感器202;其中:

  在本实施例中,所述高温熔盐传输子系统和所述低温熔盐传输子系统是共用不间断压缩气体源05的。具体实施时,也可分别为所述高温熔盐传输子系统和所述低温熔盐传输子系统提供单独的气体源,这里仅为举例,本发明不对此做出限定。

  所述低温熔盐储罐01与低温熔盐低位罐03之间依次串联安装有低温熔盐风冷冷冻器06、低温熔盐高低位罐隔离阀105和低温柔性连接器08。

  所述低温熔盐低位罐03上安装有低温熔盐输送泵10、低温熔盐低位罐液位传感器201;所述低温熔盐风冷冷冻器06上安装有低温熔盐风冷冷却器温度传感器202。所述不间断气体源05与所述低温熔盐风冷冷冻器06连接。

  所述低温熔盐风冷冷却器06连接有一与大气相通的管道,所述低温熔盐风冷冷却器温度调节阀106设置于该管道上。

  所述不间断压缩气体源05通过气源管道与低温熔盐低位罐03的气相空间连通,该述气源管道上设有低温熔盐低位罐充气液位调节阀101。

  所述低温熔盐低位罐03设置有一与大气相通的管道,所述低温熔盐低位罐放气液位调节阀102设置于该述管道上。

  所述低温熔盐低位罐03与所述熔盐吸热子系统12通过管道连接,二者之间的连接管道形成第三管路,所述低温熔盐可沿第三管路由所述低温熔盐低位罐03泵入所述熔盐吸热子系统12。

  所述低温熔盐低位罐03与所述低温熔盐储罐01通过管道连接,二者之间的连接管道形成第四管路,所述低温熔盐可沿第四管路由所述低温熔盐低位罐03泵入所述低温熔盐储罐01,以调节进入熔盐吸热子系统的低温熔盐量;所述低温熔盐输送泵出口再循环阀110设置于第四管路上。

  所述低温熔盐输送泵出口阀109对应所述低温熔盐输送泵10设置,其可同时设置在第三管路和第四管路上,用于控制由所述低温熔盐低位罐03泵入所述熔盐吸热子系统12和所述低温熔盐储罐01的低温熔盐量。

  所述低温熔盐低位罐03的安装位置要低于所述低温熔盐储罐01的安装位置,使得所述低温熔盐储罐01的最低运行液位高于低温熔盐输送泵10的最低运行液位。

  所述的低温熔盐储罐01为低温熔盐的主要存储容器,低温熔盐低位罐03为低温熔盐的临时存储容器,其安装高度低于低温熔盐储罐01。低温熔盐储罐01和低温熔盐低位罐03之间通过管道连接,由低温熔盐储罐01到低温熔盐低位罐03之间的连接管道上依次串联安装有低温熔盐风冷冷冻器06、低温熔盐高、低位罐隔离阀105和低温柔性连接器08。特别地,该低温柔性连接器08可以为波纹管,其功能是实现低温熔盐储罐01和低温熔盐低位罐03的柔性连接,当低温熔盐储罐01因温度变化发生热胀冷缩时,降低低温熔盐储罐01和低温熔盐低位罐03之间的热应力;

  所述的低温熔盐输送泵10安装在低温熔盐低位罐03上,其功能是将低温熔盐低位罐03中的低温熔盐送出,一方面通过管道回到低温熔盐储罐01,一方面通过管道输送至熔盐吸热子系统12。因低温熔盐低位罐03高度及体积相对于低温熔盐储罐01非常小,故相对于使用长轴液下熔盐泵可减少设备成本及提高系统可靠性,又因低温熔盐低位罐03安装高度低于低温熔盐储罐01,故又可减少低温熔盐储罐01中因使用长轴液下熔盐泵而导致无法使用的熔盐量;

  所述的低温熔盐低位罐03上安装有低位罐液位传感器201,低温熔盐低位罐液位传感器201用于测量低温熔盐低位罐03中的熔盐液位;

  所述的低温熔盐风冷冷冻器06上安装有低温熔盐风冷冷却器温度传感器202。

  所述的不间断压缩气体源05为一种压缩气体供应系统,一般可包括气体压缩机、气体缓存罐和气体干燥和过滤器。

  低温熔盐储罐01和低温熔盐低位罐03之间的连接管道上安装有低温熔盐风冷冷冻器06和高、低位罐隔离阀105,当低温熔盐低位罐03需要切断与低温熔盐储罐01之间的熔盐流动时,先通过关闭高、低位罐隔离阀105来切断熔盐的快速流动,然后由不间断压缩气体源05通过气源管道向低温熔盐风冷冷冻器06中送入压缩气体,通过对流传热来冷却低温熔盐储罐01和低温熔盐低位罐03之间的熔盐管道中的熔盐,使这一段管道的熔盐完全凝结不流动,并通过风冷冷却器温度调节阀106来调节被冷却部分熔盐管道的温度,风冷冷却器温度调节阀106的开度与安装于被冷却部分熔盐管道上的温度测点风冷冷却器温度传感器202的温度关联,控制风冷冷却器温度传感器202的温度不超过熔盐的凝固温度,确保熔盐不会熔化。

  不间断压缩气体源05还通过气源管道与低温熔盐低位罐03的气相空间连通,连通管路上设有低温熔盐低位罐充气液位调节阀101和低温熔盐低位罐放气液位调节阀102。当低温熔盐低位罐液位传感器201发出低液位报警时则通过开启低温熔盐低位罐放气液位调节阀102来提高低温熔盐低位罐03的液位,使其处于正常操作液位水平;当低温熔盐低位罐液位传感器201发出高液位报警时则通过开启低温熔盐低位罐充气液位调节阀101来降低低温熔盐低位罐03的液位,使其处于正常操作液位水平。

  高温熔盐储罐02和高温熔盐低位罐04之间的连接管道上安装有高温熔盐风冷冷冻器07和高、低位罐隔离阀107,当高温熔盐低位罐04需要切断与高温熔盐储罐02之间的熔盐流动时,先通过关闭高、低位罐隔离阀107来切断熔盐的快速流动,然后由不间断压缩气体源05通过气源管道与高温熔盐风冷冷冻器07的入口连接,向高温熔盐风冷冷冻器07输送压缩气体,并在高温熔盐风冷冷冻器07的出口装有高温熔盐风冷冷却器温度调节阀108;不间断压缩气体源05还通过气源管道与高温熔盐低位罐04的气相空间连通,向高温熔盐低位罐04输送压缩气体,并在连通管道上装有高温熔盐低位罐放气液位调节阀104和高温熔盐低位罐充气液位调节阀103;

  不间断压缩气体源05还通过气源管道与高温熔盐低位罐04的气相空间连通,连通管路上设有高温熔盐低位罐充气液位调节阀103和高温熔盐低位罐放气液位调节阀104。当高温熔盐低位罐液位传感器203发出低液位报警时则通过开启高温熔盐低位罐放气液位调节阀104来提高高温熔盐低位罐04的液位,使其处于正常操作液位水平;当高温熔盐低位罐液位传感器203发出高液位报警时则通过开启高温熔盐低位罐充气液位调节阀103来降低高温熔盐低位罐04的液位,使其处于正常操作液位水平。

  所述的高温熔盐储罐02为高温熔盐的主要存储容器,高温熔盐低位罐04为高温熔盐的临时存储容器,其安装高度低于高温熔盐储罐02。高温熔盐储罐02和高温熔盐低位罐04之间通过管道连接,由高温熔盐储罐02到高温熔盐低位罐04之间的连接管道上依次串联安装有高温熔盐风冷冷冻器07、高温熔盐高、低位罐隔离阀107和高温柔性连接器09。特别地,该高温柔性连接器09可以为波纹管,其功能是实现高温熔盐储罐02和高温熔盐低位罐04的柔性连接,当高温熔盐储罐02因温度变化发生热胀冷缩时,降低高温熔盐储罐02和高温熔盐低位罐04之间的热应力;

  所述的高温熔盐输送泵11安装在高温熔盐低位罐04上,其功能是将高温熔盐低位罐04中的高温熔盐送出,一方面通过管道回到高温熔盐储罐02,一方面通过管道输送至熔盐换热子系统13。因高温熔盐低位罐04高度及体积相对于高温熔盐储罐02非常小,故相对于使用长轴液下熔盐泵可减少设备成本及提高系统可靠性,又因高温熔盐低位罐04安装高度低于高温熔盐储罐02,故又可减少高温熔盐储罐02中因使用长轴液下熔盐泵而导致无法使用的熔盐量;

  所述的高温熔盐低位罐04上安装有高温熔盐低位罐液位传感器203,该液位传感器用于测量高温熔盐低位罐04中的熔盐液位;

  所述的高温熔盐风冷冷冻器07上安装有高温熔盐风冷冷却器温度传感器204。

  高温熔盐储罐02和高温熔盐低位罐04之间通过管道连接,连接管道上安装有高温熔盐风冷冷冻器07和高温熔盐高、低位罐隔离阀107,当高温熔盐低位罐04需要切断与高温熔盐储罐02之间的熔盐流动时,先通过关闭高温熔盐高、低位罐隔离阀107来切断熔盐的快速流动,然后通过气源管道由不间断压缩气体源05向高温熔盐风冷冷冻器07中送入压缩气体,通过对流传热来冷却高温熔盐储罐02和高温熔盐低位罐04之间一段连接管道的熔盐,使这一段管道的熔盐完全凝固不流动,并通过高温熔盐风冷冷却器温度调节阀108来调节被冷却部分熔盐管道的温度,高温熔盐风冷冷却器温度调节阀108的开度与安装于被冷却部分熔盐管道上的温度测点高温熔盐风冷冷却器温度传感器204的温度关联,控制高温熔盐风冷冷却器温度传感器204的温度不超过熔盐的凝固温度,确保熔盐不会熔化。

  所述高温熔盐储罐与高温熔盐低位罐之间通过若干条管道连接,每一条管道上从所述高温熔盐储罐至所述高温熔盐低位罐之间依次串联安装有高温熔盐风冷冷冻器、高温熔盐高低位罐隔离阀和高温柔性连接器;

  所述低温熔盐储罐与低温熔盐低位罐之间通过若干条管道连接,每一条管道上从所述低温熔盐储罐至所述低温熔盐低位罐之间依次串联安装有低温熔盐风冷冷冻器、低温熔盐高低位罐隔离阀和低温柔性连接器。

  本发明具体实施例采用高位罐(主要的熔盐存储储罐)和低位罐(安装熔盐泵的存储少量熔盐的卧式储罐)相结合的方式来解决常规太阳能电站中采用长轴熔盐泵带来的成本高、设计制造难度大、故障率高、维护频繁的问题,以及不可用盐量大造成的成本上升问题。而为消除高、低位罐结合带来的不安全因素,本发明又通过设计一套压缩气体液位调节系统、一套防故障泄漏系统和采用柔性连接器技术来保障高位罐和低位罐的运行安全。

  本发明实施例通过三重技术手段的叠加,解决太阳能光热发电站中熔盐的输送问题。第一重,通过柔性连接来确保高位罐01和低位罐02之间的热应力得到充分释放,确保了本质上的安全;第二重,通过在高位罐01和低位罐02之间设置防故障泄漏系统保证安全隔离;第三重,通过设置高位罐01的压缩气体液位调节系统,保证了在运行过程中低位罐02的液位可以实现自由调节。

  以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

《一种用于太阳能光热发电站的熔盐输送系统.doc》
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