基于二次反射聚光吸熱技術(shù)的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本實用新型涉及一種以超臨界二氧化碳為循環(huán)工質(zhì)的發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及一種基于二次反射聚光吸熱技術(shù)的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)。
[0003]【【背景技術(shù)】】
[0004]塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)引起能源領(lǐng)域的廣泛興趣，以熔鹽作為傳熱介質(zhì)的塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)具有功率大，效率高，儲熱能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點。典型的塔式熔鹽光熱發(fā)電系統(tǒng)的吸熱器安裝于聚光塔塔頂，吸熱器由吸熱管密集排布而成，吸熱管長度為7-12米，管徑較細(xì)，管壁較薄，在運(yùn)行過程中吸熱管容易出現(xiàn)凍堵及過熱工況，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，且需要高功率的熔鹽栗將工質(zhì)栗送至聚光塔頂，系統(tǒng)自耗電較高。
[0005]傳統(tǒng)的太陽能光熱電站采用蒸汽工質(zhì)朗肯循環(huán)，熔鹽在吸熱器升溫后進(jìn)入熱熔鹽儲罐，將熱熔鹽通過熔鹽栗打入蒸汽發(fā)生系統(tǒng)和二回路中的水進(jìn)行換熱，產(chǎn)生過熱蒸汽推動汽輪機(jī)組發(fā)電，需要大量的水資源維持電站運(yùn)行。在我國光資源較好的青海、甘肅、內(nèi)蒙古、新疆等地區(qū)的水資源十分緊缺，采用蒸汽朗肯循環(huán)會大量的增加當(dāng)?shù)厮┙o負(fù)擔(dān)，在一些沙漠地區(qū)甚至無法保證電站運(yùn)行所需的給水和冷卻水。二氧化碳具有合適的臨界參數(shù)，不需要很高的循環(huán)溫度就可以達(dá)到較高的效率，且具有壓縮性好、儲量豐富等優(yōu)點。
[0006]為了提高傳統(tǒng)塔式熔鹽光熱發(fā)電系統(tǒng)整體運(yùn)行的安全性及解決其在一些水資源緊缺地區(qū)難以大量推廣的難題，本實用新型提出一種基于二次反射聚光吸熱技術(shù)的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)，在保證熔鹽吸熱儲熱系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作的同時實現(xiàn)電站的無水化運(yùn)行，為大規(guī)模開發(fā)我國的光熱資源提供技術(shù)支持。
[0007]【【實用新型內(nèi)容】】
[0008]本實用新型的目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種安全可靠、高效節(jié)水的基于二次反射聚光吸熱技術(shù)的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合了二次反射太陽能技術(shù)和超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)技術(shù)的優(yōu)點，保證了系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，減少了光熱電站用水的消耗，提高了系統(tǒng)循環(huán)效率，在一些光資源較好，但水資源緊缺的地區(qū)具有很大的實際價值。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0010]本實用新型所述的一種基于二次反射聚光吸熱技術(shù)的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)，包括二次反射聚光系統(tǒng)、熔鹽吸熱儲能換熱系統(tǒng)和超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)，其中所述的二次反射聚光系統(tǒng)包括定日境場、二次反射塔和吸熱器，太陽光線經(jīng)定日鏡場匯聚至二次反射塔，二次反射塔將定日鏡場聚焦的太陽光線進(jìn)行二次聚焦，二次反射塔將太陽光線二次聚焦至吸熱器；
[0011]所述的熔鹽吸熱儲能換熱系統(tǒng)包括吸熱器、熱熔鹽儲罐、冷熔鹽儲罐和主換熱器，吸熱器通過管路一與熱熔鹽罐相連，熱熔鹽儲罐的出口設(shè)有熱熔鹽液下栗，熱熔鹽液下栗通過管路二與主換熱器的一端相連，主換熱器的另一端與冷熔鹽儲罐相連，冷熔鹽儲罐的出口設(shè)有冷熔鹽液下栗、冷熔鹽液下栗通過管路八與吸熱器相連；
[0012]所述的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)包括超臨界二氧化碳透平、發(fā)電機(jī)、高溫回?zé)崞?、低溫回?zé)崞?、分流器、主壓縮機(jī)、再壓縮機(jī)和匯流器，二氧化碳透平與發(fā)電機(jī)、再壓縮機(jī)和主壓縮機(jī)之間用傳動軸連接，其中，超臨界二氧化碳透平通過管路四將做功后的超臨界二氧化碳流體工質(zhì)送至高溫回?zé)崞?，?jīng)過高溫回?zé)崞鞣艧岷筮M(jìn)入低溫回?zé)崞鳎蜏鼗責(zé)崞鞒隹诘某R界二氧化碳流體工質(zhì)經(jīng)分流器分為兩路，一路經(jīng)由支管路一進(jìn)入預(yù)冷器，另一路經(jīng)由支管路二輸送至再壓縮機(jī)，預(yù)冷器出口的超臨界二氧化碳流體工質(zhì)經(jīng)管路五輸送至主壓縮機(jī)進(jìn)行升壓，升壓后的超臨界二氧化碳流體工質(zhì)經(jīng)管路六輸送至低溫回?zé)崞?，低溫回?zé)崞鞒隹诘某R界二氧化碳流體工質(zhì)與再壓縮機(jī)出口經(jīng)管路七輸送的超臨界二氧化碳流體工質(zhì)經(jīng)匯流器進(jìn)行混合，混合后的超臨界二氧化碳流體工質(zhì)經(jīng)匯流器出口進(jìn)入高溫回?zé)崞?，超臨界二氧化碳流體工質(zhì)經(jīng)高溫回?zé)崞魃郎睾笸ㄟ^管路九進(jìn)入主換熱器，在主換熱器內(nèi)，超臨界二氧化碳流體工質(zhì)與熔鹽工質(zhì)進(jìn)行換熱。
[0013]在本實用新型中:所述吸熱器的一端通過管路一與熱熔鹽儲罐相連，吸熱器的另一端通過管路八與冷熔鹽儲罐出口處的冷熔鹽液下栗相連。
[0014]在本實用新型中:所述的主換熱器的一端通過管路三將超臨界二氧化碳流體工質(zhì)輸送至超臨界二氧化碳透平進(jìn)行膨脹做功，主換熱器的另一端通過管路九與高溫回?zé)崞飨噙B。
[0015]在本實用新型中:所述的吸熱器位于二次反射塔底部水平面中心位置，其高度為3m_7m0
[0016]在本實用新型中:所述的熱熔鹽儲罐和冷熔鹽儲罐位于同一水平面，且兩者的底部處于吸熱器水平面之下5m-10m。
[0017]在本實用新型中:所述的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)位于吸熱器底部水平面之上2m-8m。
[0018]在本實用新型中:所述的二次反射聚光系統(tǒng)包括定日境場和二次反射塔，定日鏡場呈環(huán)形布置，二次反射塔位于定日鏡場中心，經(jīng)定日鏡場和二次反射塔聚光后的太陽光線與水平面夾角為70?90°。
[0019]在本實用新型中:所述的二次反射聚光系統(tǒng)輸出的熱功率為20MW-100MW。
[0020]采用上述結(jié)構(gòu)后，本實用新型有益效果為:
[0021]1.本實用新型基于二次反射太陽能聚光技術(shù)，吸熱器位于地面，吸熱器及管路不易凍堵，易于維護(hù)，減少了運(yùn)行及維護(hù)成本，保障了熔鹽吸熱器的安全穩(wěn)定運(yùn)行；
[0022]2.本實用新型利用超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)及空氣冷卻系統(tǒng)，實現(xiàn)了電站的無水化運(yùn)行，且具有較高的熱電轉(zhuǎn)換效率；
[0023]3.本實用新型將二次反射太陽能聚光技術(shù)、熔鹽儲能技術(shù)和超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)技術(shù)結(jié)合在一起，具有運(yùn)行安全、穩(wěn)定、效率高的特點。
[0024]【【附圖說明】】
[0025]此處所說明的附圖是用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，但并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定，在附圖中:
[0026]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中:1.二次反射聚光系統(tǒng)；2.熔鹽吸熱儲能換熱系統(tǒng)；3.超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)；4.定日鏡場；5.二次反射塔；6.太陽光線；7.吸熱器；8.管路一；9.熱熔鹽儲罐；10.熱熔鹽液下栗；11.管路二；12.主換熱器；13.冷熔鹽儲罐；14.冷熔鹽液下栗；15.管路三；16.超臨界二氧化碳透平；17.發(fā)電機(jī)；18.管路四；19.高溫回?zé)崞鳎?0.低溫回?zé)崞鳎?1.分流器；22.支管路一 ；23.支管路二 ；24.預(yù)冷器；25.管路五；26.主壓縮機(jī)；27.管路六；28.再壓縮機(jī)；29.管路七；30.匯流器；31、管路九；32.管路八。
[0028]【【具體實施方式】】
[0029]下面將結(jié)合附圖以及具體實施例來詳細(xì)說明本實用新型，其中的示意性實施例以及說明僅用來解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。
[0030]如圖1所示，一種基于二次反射聚光吸熱技術(shù)的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)，包括二次反射聚光系統(tǒng)1、熔鹽吸熱儲能換熱系統(tǒng)2和超臨界二氧化碳發(fā)電系3統(tǒng)，其中所述的二次反射聚光系統(tǒng)1包括定日境場4、二次反射塔5，太陽光線6經(jīng)定日鏡場4匯聚至二次反射塔5，二次反射塔5將定日鏡場4聚焦的太陽光線6進(jìn)行二次聚焦，二次反射塔5將太陽光線6 二次聚焦至吸熱器7 ;
[0031]所述的熔鹽吸熱儲能換熱系統(tǒng)2包括吸熱器7、熱熔鹽儲罐9、冷熔鹽儲罐13和主換熱器12，熱熔鹽儲罐9的出口設(shè)有熱熔鹽液下栗10，吸熱器7通過管路一 8與熱熔鹽罐9相連、熱熔鹽液下栗10通過管路二 11與主換熱器12的一端相連，主換熱器12的另一端與冷熔鹽儲罐13相連，冷熔鹽儲罐13的出口設(shè)有冷熔鹽液下栗14，冷熔鹽液下栗14通過管路八32與吸熱器7相連；
[0032]所述的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)3包括超臨界二氧化碳透平16、發(fā)電機(jī)17、高溫回?zé)崞?9、低溫回?zé)崞?0、分流器21、主壓縮機(jī)26、再壓縮機(jī)28和匯流器30，二氧化碳透平16與發(fā)電機(jī)17、再壓縮機(jī)28和主壓縮機(jī)26之間用傳動軸連接，其中，超臨界二氧化碳透平16通過管路四18將做功后的超臨界二氧化碳流體工質(zhì)送至高溫回?zé)崞?9，經(jīng)過高溫回?zé)崞?9放熱后進(jìn)入低溫回?zé)崞?0，低溫回?zé)崞?0出口的超臨界二氧化碳流體工質(zhì)經(jīng)分流器21分為兩路，一路經(jīng)由支管路一 22進(jìn)入預(yù)冷器24，另一路經(jīng)由支管路二 23輸送至再壓縮機(jī)28，預(yù)冷器24出口的超臨界二氧化碳流體工質(zhì)經(jīng)管路五25輸送至主壓縮26機(jī)進(jìn)行升壓，升壓后的超臨界二氧化碳流體工質(zhì)經(jīng)管路六27輸送至低