本發(fā)明涉及光熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種應(yīng)用于光熱發(fā)電系統(tǒng)的汽包及蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)是國(guó)家新興產(chǎn)業(yè)，是替代傳統(tǒng)煤電的新能源范疇。太陽(yáng)能光熱發(fā)電是利用聚光器(定日鏡)將低密度的太陽(yáng)光聚光成高密度的太陽(yáng)光能再通過(guò)太陽(yáng)能吸熱器，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芗訜嵫h(huán)流動(dòng)的中間載熱體熔鹽，再通過(guò)熔鹽在換熱器內(nèi)加熱給水，產(chǎn)生高溫過(guò)熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

在這一過(guò)程中為了保證蒸汽的品質(zhì)，避免蒸汽的含鹽量超標(biāo)(含鹽量超標(biāo)的蒸汽會(huì)引起汽輪機(jī)、鍋爐等熱力設(shè)備結(jié)鹽垢)，換熱器所產(chǎn)生的蒸汽需要進(jìn)入汽包進(jìn)行汽水分離和凈化。

汽包是電站鍋爐最重要的設(shè)備，是加熱、汽化、過(guò)熱三過(guò)程的連接樞紐，起著承上啟下的作用。然而傳統(tǒng)的汽包一般采用柱形筒式旋風(fēng)分離器對(duì)蒸汽中的汽水進(jìn)行分離，這樣主要存在以下幾方面的問(wèn)題：

第一，汽包內(nèi)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅增大的初期的資金投入，而且不便于后期的維修和養(yǎng)護(hù)。

第二，由于柱形筒式旋風(fēng)分離器是由2-3mm的鋼板制成的圓筒，汽水混合物從進(jìn)口蝸殼以切線方向進(jìn)入旋風(fēng)器，靠離心力作用將水滴拋向筒壁使汽與水分離，然后在旋風(fēng)筒內(nèi)受重力作用，蒸汽從頂部進(jìn)入汽包的蒸汽空間，水則由下部進(jìn)入水空間，完成汽水分離。這種結(jié)構(gòu)在進(jìn)行汽水分離的過(guò)程中阻力大，因此在工作的過(guò)程呈能耗高，增加了運(yùn)行的成本。

第三，在工作的過(guò)程中由于蒸汽中的液滴會(huì)對(duì)柱形筒式旋風(fēng)分離器的筒壁進(jìn)行拍打，一方面運(yùn)行的過(guò)程中噪聲會(huì)很大，造成噪音污染；另一方面對(duì)設(shè)備的安裝精度要求較高，因?yàn)橐坏┰诎惭b的過(guò)程中出現(xiàn)偏心的情況，還會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)，降低設(shè)備的壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于光熱發(fā)電系統(tǒng)的汽包及蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，該裝置不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且分離效果好，方便后期的維修和養(yǎng)護(hù)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：

一種應(yīng)用于光熱發(fā)電系統(tǒng)的汽包，包括第一殼體，所述的第一殼體內(nèi)設(shè)置有汽水分離裝置，所述的汽水分離裝置包括第一汽水分離裝置、第二汽水分離裝置和第三汽水分離裝置，且所述的第一汽水分離裝置、第二汽水分離裝置和第三汽水分離裝置共同形成了“門”字形；

所述第一汽水分離裝置和第二汽水分離裝置的上端分別與所述的第一殼體相連，所述第一汽水分離裝置和第二汽水分離裝置的下端分別通過(guò)第一底部圍板和第二底部圍板與所述的第一殼體相連；

所述的汽水分離裝置的沿軸線方向的兩端分別設(shè)置有側(cè)圍板，且所述的第一汽水分離裝置、第一底部圍板、第一殼體和側(cè)圍板共同形成了第一汽水分離室，所述的第二汽水分離裝置、第二底部圍板、第一殼體和側(cè)圍板共同形成了第二汽水分離室，所述的第三汽水分離裝置、第一殼體和側(cè)圍板共同形成了蒸汽干燥室。

進(jìn)一步地，所述的第一殼體上分別設(shè)置有飽和蒸汽出口、第一汽水混合物進(jìn)口和第二汽水混合物進(jìn)口，所述的飽和蒸汽出口與所述的蒸汽干燥室相連通，所述第一汽水混合物進(jìn)口和第二汽水混合物進(jìn)口分別與所述第一汽水分離室和第二汽水分離室相連通，所述第一殼體的下部分別設(shè)置有給水進(jìn)水管和飽和水出水管。

進(jìn)一步地，所述蒸汽干燥室的內(nèi)部位于飽和蒸汽出口的下方設(shè)置有用于干燥飽和蒸汽的擋板。

進(jìn)一步地，所述的第一汽水混合物進(jìn)口和第二汽水混合物進(jìn)口均為若干個(gè)，且若干個(gè)所述的第一汽水混合物進(jìn)口和若干個(gè)所述的第二汽水混合物進(jìn)口沿軸向均布。

進(jìn)一步地，所述給水進(jìn)水管的內(nèi)端設(shè)置有沿軸線方向的橫管，所述橫管上設(shè)置有若干個(gè)出水孔，且所述出水孔的軸線與豎直方向之間的夾角α均小于90°。

進(jìn)一步地，所述橫管的軸線與所述第一殼體的軸線之間的豎直距離M為第一殼體直徑的3/8。

進(jìn)一步地，所述飽和水出水管的位于第一殼體內(nèi)部的進(jìn)水口與所述第一殼體的軸線之間的豎直距離L為第一殼體直徑的1/4。

一種應(yīng)用于光熱發(fā)電系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，包括預(yù)熱器、蒸發(fā)器、過(guò)熱器和汽包，所述的蒸發(fā)器包括呈U型的第二殼體，所述的呈U型的第二殼體內(nèi)設(shè)置有U型管束，所述的U型管束上設(shè)置有用于支撐所述的U型管束的折流組件；

所述的第二殼體包括進(jìn)口端殼體、出口端殼體和用于連接所述進(jìn)口端殼體和出口端殼體的殼程U型管端封頭，所述的進(jìn)口端殼體和出口端殼體上分別設(shè)置有殼程出口和殼程進(jìn)口；

所述進(jìn)口端殼體的遠(yuǎn)離殼程U型管端封頭的一端設(shè)置有進(jìn)口端管板，所述出口端殼體的遠(yuǎn)離殼程U型管端封頭的一端設(shè)置有出口端管板；

所述U型管束位于進(jìn)口端殼體內(nèi)的一端與所述的進(jìn)口端管板固定連接，所述U型管束位于出口端殼體內(nèi)的一端與所述的出口端管板固定連接；

所述的進(jìn)口端管板和出口管板上分別設(shè)置有進(jìn)口管箱和出口管箱；

所述的進(jìn)口管箱和出口管箱上分別設(shè)置有管程進(jìn)口和管程出口；

所述汽包為權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的汽包；

進(jìn)一步地，所述的殼程U型管端封頭由兩個(gè)呈U型的封頭殼體扣合而成，且兩個(gè)所述的封頭殼體之間，封頭殼體與進(jìn)口端殼體之間，以及封頭殼體與出口端殼體之間均采用焊接的方式固定連接。

進(jìn)一步地，所述的預(yù)熱器和過(guò)熱器與所述的蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)相同。

本發(fā)明的有益效果是：

1、在保證分離效果的前提下，大大的簡(jiǎn)化了汽包內(nèi)部的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，降低了加工難度和材料成本，方便了后期的維修和養(yǎng)護(hù)。

2、運(yùn)行的過(guò)程中阻力小，耗能低，降低了運(yùn)行成本。

3、運(yùn)行的過(guò)程中噪音小，且對(duì)安裝精度要求不高，降低了加工難度和安裝精度。

4、蒸發(fā)器采用U管U殼的結(jié)構(gòu)，一方面實(shí)現(xiàn)了純逆流換熱，大大的提高了換熱效果，另一方面由于管殼側(cè)均為單流程使得第一殼體的直徑減小，從而使結(jié)構(gòu)更加緊湊，大幅減小了占地面積。

5、由于蒸發(fā)器采用U管U殼的結(jié)構(gòu)，因此管、殼側(cè)均可自由膨脹，無(wú)溫差應(yīng)力。

附圖說(shuō)明

圖1為汽包內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖2為圖1中A部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為汽包內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖4為汽包給水進(jìn)水管的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖3中B部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為飽和水出水管的另一種安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖(預(yù)熱器、過(guò)熱器和蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)相同)；

圖8為蒸汽發(fā)生系統(tǒng)中汽包和蒸發(fā)器的連接關(guān)系結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為圖9的俯視圖。

圖中：1-汽包，11-第一殼體，12-給水進(jìn)水管，121-橫管，122-出水孔，131-第一汽水混合物進(jìn)口，132-第二汽水混合物進(jìn)口，141-第一汽水分離室，142-第二汽水分離室，151-第一汽水分離裝置，152-第二汽水分離裝置，153-第三汽水分離裝置，16-飽和水出水管，17-蒸汽干燥室，18-飽和蒸汽出口，181-擋板，191-第一底部圍板，192-第二底部圍板，193-側(cè)圍板，2-蒸發(fā)器，21-進(jìn)口管箱，211-管程進(jìn)口，22-出口管箱，221-管程出口，23-進(jìn)口端第一殼體，231-殼程出口，24-出口端第一殼體，241-殼程進(jìn)口，25-折流組件，26-進(jìn)口端管板，27-出口端管板，28-U型管束，29-殼程U型端封頭，291-封頭殼體，3-過(guò)熱器，4-預(yù)熱器。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖3所示，一種應(yīng)用于光熱發(fā)電系統(tǒng)的汽包1包括第一殼體11，所述第一殼體11的內(nèi)腔體的上部設(shè)置有汽水分離裝置，所述的汽水分離裝置包括第一汽水分離裝置151、第二汽水分離裝置152和第三汽水分離裝置153。其中所述的第一汽水分離裝置151和第二汽水分離裝置152均沿豎直方向布置，所述的第三汽水分離裝置153設(shè)置于所述的第一汽水分離裝置151和第二汽水分離裝置152之間，且沿水平方向布置。所述的第一汽水分離裝置151、第二汽水分離裝置152和第三汽水分離裝置153共同形成了“門”字形。

所述第一汽水分離裝置151和第二汽水分離裝置152的上端分別與所述的第一殼體11密封連接。所述第一汽水分離裝置151和第二汽水分離裝置152的下端與第一殼體11之間分別設(shè)置有第一底部圍板191和第二底部圍板192，且所述的第一底部圍板191和第二底部圍板192的內(nèi)側(cè)(以靠近軸線的一側(cè)為內(nèi)側(cè)，下同)分別與所述的第一汽水分離裝置151和第二汽水分離裝置152密封連接，所述第一底部圍板191和第二底部圍板192的外側(cè)分別與所述的 第一殼體11密封連接。所述第三汽水分離裝置153的兩端分別與所述的第一汽水分離裝置151和第二汽水分離裝置152密封連接。

所述的第一汽水分離裝置151、第二汽水分離裝置152和第三汽水分離裝置153可以是波形板分離器、百葉窗分離器或是絲網(wǎng)，在實(shí)際的應(yīng)用中可以根據(jù)分離精度的不同進(jìn)行選擇或是組合使用。

所述的汽水分離裝置的沿軸線方向的兩端分別設(shè)置有側(cè)圍板193，且所述側(cè)圍板193的上端圓弧面與所述的第一殼體11密封連接，所述的側(cè)圍板193的下端水平面的兩端分別與所述的第一底部圍板191和第二底部圍板192密封連接。

在這里，所述的密封連接可以為焊接或是通過(guò)螺栓和密封墊連接。

所述的第一汽水分離裝置151、第一底部圍板191、第一殼體11和側(cè)圍板193共同形成了第一汽水分離室141，所述的第二汽水分離裝置152、第二底部圍板192、第一殼體11和側(cè)圍板193共同形成了第二汽水分離室142，所述的第三汽水分離裝置153、第一殼體11和側(cè)圍板193共同形成了蒸汽干燥室17。

所述的第一殼體11上設(shè)置有與所述的蒸汽干燥室17相連通的飽和蒸汽出口18，所述的蒸汽干燥室17的內(nèi)部位于飽和蒸汽出口18的下方設(shè)置有用于干燥飽和蒸汽的擋板181。優(yōu)選的，所述的飽和蒸汽出口18的軸線沿豎直方向，且與所述第一殼體11的軸線相交。

所述的第一殼體11上分別設(shè)置有與所述的第一汽水分離室141和第二汽水分離室142相連通的若干個(gè)第一汽水混合物進(jìn)口131和若干個(gè)第二汽水混合物進(jìn)口132，且若干個(gè)所述的第一汽水混合物進(jìn)口131和若干個(gè)所述的第二汽水混合物進(jìn)口132沿軸向均布。

所述第一殼體11的下部設(shè)置有給水進(jìn)水管12，作為一種具體實(shí)施方式，本實(shí)施例中所述給水進(jìn)水管12的軸線沿豎直方向，且與所述第一殼體11的 軸線相交。進(jìn)一步地，所述給水進(jìn)水管12的內(nèi)端設(shè)置有沿軸線方向的橫管121，如圖4和圖5所示，所述橫管121上設(shè)置有若干個(gè)出水孔122，且所述出水孔122的軸線與豎直方向之間的夾角α均小于90°。進(jìn)一步地，所述橫管121的軸線與所述第一殼體11的軸線之間的豎直距離M為第一殼體11直徑的3/8。

這樣設(shè)計(jì)的目的主要有三個(gè)：第一，通過(guò)分流，有利于給水內(nèi)本身存在的蒸汽排出；第二，通過(guò)分流，避免第一殼體11內(nèi)的液面出現(xiàn)波動(dòng)；第三，由于運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的污物會(huì)沉積在第一殼體11的底部，這樣可以避免將第一殼體11底部的污物掀起。

所述第一殼體11的下部設(shè)置有飽和水出水管16，如圖3和圖6所示，所述的飽和水出水管16可以沿水平方向，也可以沿徑向。所述飽和水出水管16的位于第一殼體11內(nèi)部的進(jìn)水口與所述第一殼體11的軸線之間的豎直距離L為第一殼體11直徑的1/4。這樣設(shè)計(jì)的主要目的是為了避免第一殼體11底部的污物隨飽和水一起流出。

工作時(shí)，從蒸發(fā)器2排出的汽水混合物分別從第一汽水混合物進(jìn)口131第二汽水混合物進(jìn)口132進(jìn)入到第一汽水分離室141和第二汽水分離室142，由于受到底部圍板和側(cè)圍板193的封堵，所述的汽水混合物只能通過(guò)第一汽水分離裝置151和第二汽水分離裝置152進(jìn)入到第一汽水分離裝置151和第二汽水分離裝置152之間。在這里蒸汽會(huì)向上運(yùn)動(dòng)穿過(guò)第三汽水分離裝置153，分離出來(lái)的液體會(huì)沿著第一汽水分離裝置151和第二汽水分離裝置152留到第一殼體11的下部，且蒸汽在上升的過(guò)程中從第三汽水分離裝置153中分離出來(lái)的液體還會(huì)對(duì)蒸汽起到清洗的作用。最終經(jīng)過(guò)汽水分離的飽和蒸汽經(jīng)過(guò)擋板181的分離作用(即干燥)后，從飽和蒸汽出口18排出，進(jìn)入到過(guò)熱器3內(nèi)。

如圖7至圖9所示，一種應(yīng)用于光熱發(fā)電系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)包括預(yù)熱器4(圖中未示出)、蒸發(fā)器2、過(guò)熱器3(圖中未示出)和汽包1。

所述的汽包1采用上述的汽包1即可，在此不再贅述。

所述的蒸發(fā)器2包括呈U型的第二殼體，所述的呈U型的第二殼體內(nèi)設(shè)置有U型管束28，所述的U型管束28上設(shè)置有用于支撐所述的U型管束28的折流組件25，所述的折流組件25采用現(xiàn)有技術(shù)中的折流組件25即可，在此不再贅述。

所述的第二殼體包括進(jìn)口端殼體、出口端殼體和用于連接所述的進(jìn)口端殼體和出口端殼體的殼程U型管端封頭。所述進(jìn)口端殼體的遠(yuǎn)離殼程U型管端封頭的一端設(shè)置有進(jìn)口端管板26，所述的出口端殼體的遠(yuǎn)離殼程U型管端封頭的一端設(shè)置有出口端管板27。所述U型管束28位于進(jìn)口端殼體內(nèi)的一端與所述的進(jìn)口端管板26固定連接。

所述U型管束28位于出口端殼體內(nèi)的一端與所述的出口端管板27固定連接。所述進(jìn)口端管板26上設(shè)置有與所述的U型管束28相連通的進(jìn)口管箱21，所述出口端管板27設(shè)置有與所述的U型管束28相連通的出口端管箱。

所述的進(jìn)口管箱21上設(shè)置有管程進(jìn)口211，所述的出口管箱22上設(shè)置有管程出口221。所述的進(jìn)口端二殼體上設(shè)置有殼程出口231，所述的出口端殼體上設(shè)置有殼程進(jìn)口241。

進(jìn)一步地，為了安裝方便，如圖10所示，所述的殼程U型管端封頭29由兩個(gè)呈U型的封頭殼體291扣合而成，且兩個(gè)所述的封頭殼體291之間，封頭殼體291與進(jìn)口端殼體23之間，以及封頭殼體291與出口端殼體24之間均采用焊接的方式固定連接。

可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的換熱器，也可以采用和蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)相同的，如果采用現(xiàn)有技術(shù)中的就是現(xiàn)有技術(shù)，不用在寫了，如果和蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)相同，前面也已經(jīng)寫清楚了，所以就這樣簡(jiǎn)單寫了一句

所述的預(yù)熱器4和過(guò)熱器3可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的換熱器，且當(dāng)采用現(xiàn)有技術(shù)中的換熱器時(shí)，由于為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。另外所述的預(yù)熱器4 和過(guò)熱器3也可以采用與所述的蒸發(fā)器2結(jié)構(gòu)相同的換熱器，且所述蒸發(fā)器2的結(jié)構(gòu)前面已經(jīng)進(jìn)行描述，在此不再贅述。

如圖7所示，所述預(yù)熱器4的管程出口221通過(guò)管路與所述汽包1的給水進(jìn)水管12相連，所述汽包1的飽和水出水管16通過(guò)管路與所述的蒸發(fā)器2的管程進(jìn)口211相連，所述的管程出口221通過(guò)管路分別與所述汽包1的第一汽水混合物進(jìn)口131和第二汽水混合物進(jìn)口132相連，所述汽包1的飽和蒸汽出口18通過(guò)管路與所述過(guò)熱器3的管程進(jìn)口211相連；所述過(guò)熱器3的殼程出口231通過(guò)關(guān)于所述蒸發(fā)器2的殼程進(jìn)口241相連，所述蒸發(fā)器2的殼程出口231通過(guò)管路與所述預(yù)熱器4的殼程進(jìn)口241相連。

工作時(shí)，高溫的低壓熱介質(zhì)熔鹽依次流經(jīng)過(guò)熱器3、蒸發(fā)器2和預(yù)熱器4的殼側(cè)，并在預(yù)熱器4內(nèi)與給水進(jìn)行熱交換對(duì)給水進(jìn)行預(yù)熱，給水經(jīng)汽包1的給水進(jìn)水管12進(jìn)入汽包1內(nèi)，然后從汽包1的飽和水出水管16流出從蒸發(fā)器2的管程進(jìn)口211進(jìn)入到U型管束28內(nèi)與殼側(cè)低壓熱介質(zhì)熔鹽逆流換熱后吸收熔鹽的顯熱后在U型管束28內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生汽泡，汽水混合物在U型管束28內(nèi)的氣相率隨著流程的增加逐漸加大產(chǎn)生額定飽和蒸汽，含有額定飽和蒸汽的汽水混合物在出口管箱22匯集，再通過(guò)管程出口221進(jìn)入到汽包1內(nèi)進(jìn)行汽水分離。經(jīng)過(guò)汽水分離后產(chǎn)生的飽和蒸汽經(jīng)飽和蒸汽出口18進(jìn)入到過(guò)熱器3的管側(cè)，并與過(guò)熱器3殼側(cè)內(nèi)的低壓熱介質(zhì)熔鹽進(jìn)行熱交換產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽。