在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统技术方案

本发明专利技术涉及在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统。在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统包括具有过热器区段的太阳能接收器、涡轮、蒸汽回路、热能存储组件以及辅助蒸汽回路。包括热能存储介质的热能存储组件构造成使蒸汽回路接收蒸汽的一部分，以加热热能存储介质。热能存储组件可从过热器区段上的任意位置接收蒸汽。此外，生成辅助蒸汽流的辅助蒸汽回路被引入到过热器区段上的任意位置，辅助蒸汽流与热能存储组件处于热连通以被加热。与太阳能接收器相比，热能存储组件的容量可相对小，并且可以是紧凑的，以放置在塔的顶部。

【技术实现步骤摘要】
在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统
本公开涉及使用水-蒸汽功率塔式接收器的太阳能热功率设施。
技术介绍
在功率设施中使用的某些蒸汽发生器或锅炉经受频繁的停机和起动。例如，使用功率塔技术的集中式太阳能热功率设施在白天期间依靠太阳能来运行，而在夜晚停机(称为停机期间)。这种集中式太阳能功率设施使用放置在塔的顶部的太阳能锅炉来产生蒸汽，蒸汽用于运行蒸汽涡轮，从而用于使用发电机发电。一般而言，除了各种其它构件，太阳能锅炉还可包括蒸发器区段和高温构件，诸如过热器区段和/或再热器区段。蒸发器区段产生蒸汽且将其供应至高温构件，诸如过热器区段，过热器区段使蒸汽过热以供应相对高温的过热蒸汽用于运行蒸汽涡轮。蒸发器区段或过热器区段中的每一个包括各种在流体方面连接的面板，其通过将来自定日镜场的阳光集中到其上来加热，由此加热用于发电的流体。在正常运行期间，高温构件(诸如过热器区段的面板)达到其运行温度，且在停机期间，其由于外界对流冷却和辐射冷却而损失热量至相比在早晨起动功率设施所要求的温度相对较低或较高的残余温度。因此，在没有任何准备的情况下起动功率设施可导致各种问题，诸如由于在来自蒸发器区段的蒸汽的温度与过热器构件的金属温度之间的相当大的差而导致的过热器面板的疲劳损害。在蒸汽和过热器构件之间的该温度差可在其中生成通过壁的温度梯度，从而导致热应力。为了平衡这种热应力且改进寿命/降低过热器面板或构件的疲劳，传统上，辅助蒸汽循环通过其中，以便预热或预冷过热器构件。相比太阳能接收器的总体蒸汽生成容量，所要求的辅助蒸汽的量非常小。功率设施中的传统辅助蒸汽源是来自燃烧化石燃料的锅炉或来自电锅炉。然而，与这种化石燃料锅炉相关联的问题是使用化石燃料以及基于化石燃料的使用的可变运营成本。化石燃料的使用增加了功率设施的碳排放物。电锅炉的使用增加了寄生功率的使用。太阳能热功率设施对于化石燃料或寄生功率的使用具有最大上限。而且，相当大的成本和热惯性与所安装的从塔的底部延伸到顶部的管道相关联。此外，在多云季节，太阳能接收器以相对高的压力运行，通常使得辅助蒸汽的引入很困难。这是因为，在这种情形下，太阳能锅炉以比化石燃料或电锅炉的压力更高的压力运行。太阳能锅炉的降压可导致其后续起动的显著延迟。而且，如果蒸发器区段与过热器区段隔离，且在其间的压力不同，则可难以在其间建立连接。因此，需要排除生成辅助蒸汽以预热和预冷过热器区段的传统技术，从而不依赖于燃烧化石燃料的锅炉或电锅炉用于供应辅助蒸汽。
技术实现思路
本公开在以下简化的
技术实现思路
中描述了在太阳能功率设施中的使用热能存储组件的辅助蒸汽供应系统，以提供对本公开的一个或多个方面的基本理解，本公开预期克服上文中所讨论的缺点，且包括其所有优点，以及提供一些额外的优点。本
技术实现思路
不是本公开的全面概述。其既不预期确定本公开的关键或决定性的元素，也不刻画本公开的范围。而是，本
技术实现思路
的唯一目的是以作为对下文中示出的更详细描述的前序的简化形式示出本公开的一些概念、其方面以及优点。本公开的目的是描述一种在太阳能功率设施中的使用热能存储组件的辅助蒸汽供应系统，其构造成排除了生成辅助蒸汽的传统技术，诸如，使用燃烧化石燃料的锅炉或电锅炉，以便以方便的方式预热和/或预冷过热器区段。本公开的各种其它目的和特征将根据以下详细描述和权利要求中显而易见。上述和其它目的可通过在太阳能运行式功率设施中具有辅助蒸汽供应系统(下文中还称为‘系统’)而实现。系统包括太阳能接收器、涡轮、蒸汽回路、热能存储组件和辅助蒸汽回路。太阳能接收器包括过热器区段，其具有多个过热器面板组件。太阳能接收器适于生成蒸汽及加热流过其中的蒸汽。而且，涡轮可使用从太阳能接收器接收的流过多个过热器面板组件的蒸汽而运行。蒸汽回路构造成使得蒸汽能够从太阳能接收器通过多个过热器面板组件流至涡轮，用于涡轮运行。而且，热能存储组件具有热能存储介质，且构造成通到蒸汽回路以从接收器蒸汽回路接收蒸汽的预定部分，以对热能存储介质进行加热/充能。热能存储组件能够从多个过热器面板组件上的任意期望位置(诸如从出口位置或在面板之间的位置)接收蒸汽以加热热能存储介质。通过热能存储组件从在正常运行状况期间在太阳能接收器中生产的总蒸汽接收的蒸汽的预定部分是大约0%到大约10%，而蒸汽余下的主要部分进入蒸汽涡轮。热能存储组件可不包括流过其中的蒸汽的冷凝。此外，辅助蒸汽回路构造成使辅助蒸汽流循环，且与热能存储组件处于热连通，以使得辅助蒸汽流能够被热能存储介质加热且引入多个过热器面板组件以达到其预定状况。辅助蒸汽流因此使热能存储组件放能。从热能存储组件出来的经加热的辅助蒸汽流适于在多个过热器面板组件上的任意期望位置处引入，诸如在出口位置或在面板之间的位置。在一个实施例中，热能存储组件的容量构造成在辅助蒸汽供应系统中使用，相对于太阳能接收器的容量，其可相对小。在这种实施例中，相对小的热能存储组件可与太阳能接收器一起放置在太阳能塔的顶部。在本公开的一个实施例中，辅助蒸汽回路能够：在接收器蒸汽回路的激励之前被激励预定时间，作为太阳能运行式功率设施的起动前准备，以及，在接收器蒸汽中止后被激励预定时间，作为太阳能运行式功率设施的停机后准备。在本文中，蒸汽回路还可被称为“接收器蒸汽回路”，且在太阳能接收器中产生的蒸汽可称为“接收器蒸汽”，且贯穿说明书，它们可互换地引用。在本公开的一个实施例中，太阳能接收器包括与过热器区段处于热连通的蒸汽鼓和蒸发器区段，以生成蒸汽，蒸汽在过热器区段中加热。在该实施例中，蒸汽回路使得蒸汽能够从太阳能接收器流到过热器，从而从蒸汽鼓流到过热器，且然后流到涡轮。进一步在本实施例中，在辅助蒸汽回路中的辅助蒸汽流构造成从接收器的蒸汽鼓生成。在该实施例中，蒸汽鼓适于使用蒸发器区段的热通量，以生成用作辅助蒸汽的饱和蒸汽流，辅助蒸汽用于在热能存储组件中加热。此外，在本实施例的一个方面，辅助蒸汽回路包括阀组件，其适于使蒸汽鼓降压，以产生用于在热能存储组件中加热的辅助蒸汽流。在该实施例中，热能存储组件可不生成辅助蒸汽，而是可仅使供应到其的饱和蒸汽过热。在本公开的另一实施例中，系统可包括给水加热组件，其适于在流体方面连通至热能存储组件，以在热能存储组件中加热时产生辅助蒸汽流。在本公开的另一实施例中，系统可包括蒸汽储蓄器，其适于在流体方面连通至热能存储组件，以在热能存储组件中加热时产生辅助蒸汽流。在本公开的一个实施例中，热能存储组件包括构造成两个分离的存储罐的组件，即，第一和第二存储罐，以及换热器。第一和第二存储罐适于存储热能存储介质。具体地，第一存储罐适于存储相对热的热能存储介质，而第二存储罐适于存储相对冷的热能存储介质。而且，换热器适于布置在第一和第二存储罐之间。在热能存储组件的充能期间，相对冷的热能存储介质适于从引入热能存储组件的充能性蒸汽吸收热量，由此变成相对热的热能存储介质。相对热的热能存储介质存储到第一存储罐中。在放能期间，来自第一存储罐的相对热的热能存储介质适于在换热器中供应热量到辅助蒸汽流且后续存储在第二存储罐中。泵用于使热能存储介质从一个罐通过换热器流到另一个罐中。在本公开的另一实施例中，热能存储组件包括单个存储罐和换热器。该实施例的单个存储罐适于使用分隔壁来分成第一和第二区段，以存储热能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在太阳能运行式功率设施中的辅助蒸汽供应系统，所述系统包括：太阳能接收器，其用于加热流过其中的蒸汽，所述太阳能接收器包括过热器区段，所述过热器区段包括多个过热器面板组件；涡轮，其可依赖于从所述太阳能接收器接收的、流过所述多个过热器面板组件的蒸汽而运行；蒸汽回路，其使得蒸汽能够从所述太阳能接收器通过所述多个过热器面板组件流至所述涡轮，以运行所述涡轮；热能存储组件，其具有热能存储介质，所述热能存储组件构造成通到所述蒸汽回路，以从所述蒸汽回路接收蒸汽的预定部分，以对所述热能存储介质进行加热/充能，其中，所述热能存储组件能够从至少如下位置处接收蒸汽以加热所述热能存储介质：在所述多个过热器面板组件的在所述涡轮之前的出口处，以及在多个过热器面板组件之间的期望位置处；以及辅助蒸汽回路，其构造成使辅助蒸汽流循环，所述辅助蒸汽回路构造成与所述热能存储组件处于热连通，以使得所述辅助蒸汽流能够被所述热能存储介质加热/放能，且引入所述多个过热器面板组件，以达到其预定的状况，其中，所述辅助蒸汽流适于至少在如下位置处引入所述接收器过热器区段：在所述多个过热器面板组件的在所述涡轮之前的出口处，以及在所述多个过热器面板组件之间的合适位置处。...

【技术特征摘要】
2013.11.08 US 14/0748891.一种在太阳能运行式功率设施中的辅助蒸汽供应系统，所述系统包括：太阳能接收器，其用于加热流过其中的蒸汽，所述太阳能接收器包括过热器区段，所述过热器区段包括多个过热器面板组件；涡轮，其可依赖于从所述太阳能接收器接收的、流过所述多个过热器面板组件的蒸汽而运行；蒸汽回路，其使得蒸汽能够从所述太阳能接收器通过所述多个过热器面板组件流至所述涡轮，以运行所述涡轮；热能存储组件，其具有热能存储介质，所述热能存储组件构造成通到所述蒸汽回路，以从所述蒸汽回路接收蒸汽的预定部分，以对所述热能存储介质进行加热/充能，其中，所述热能存储组件能够从至少如下位置处接收蒸汽以加热所述热能存储介质：在所述多个过热器面板组件的在所述涡轮之前的出口处，以及在多个过热器面板组件之间的期望位置处；以及辅助蒸汽回路，其构造成使辅助蒸汽流循环，所述辅助蒸汽回路构造成与所述热能存储组件处于热连通，以使得所述辅助蒸汽流能够被所述热能存储介质加热/放能，且引入所述多个过热器面板组件，以达到其预定的状况，其中，所述辅助蒸汽流适于至少在如下位置处引入所述接收器过热器区段：在所述多个过热器面板组件的在所述涡轮之前的出口处，以及在所述多个过热器面板组件之间的合适位置处。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助蒸汽回路能够：在激活所述蒸汽回路之前激活达预定时间，作为所述太阳能运行式功率设施的起动前准备，以及在蒸汽中止之后激活达预定时间，作为所述太阳能运行式功率设施的停机后准备。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述太阳能接收器包括与所述过热器区段处于热连通的蒸汽鼓和蒸发器区段，以生成蒸汽，所述蒸汽在所述过热器区段中加热。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述蒸汽回路使得蒸汽能够从所述太阳能接收器流至所述涡轮，从而从所述蒸汽鼓流至所述涡轮。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在所述辅助蒸汽回路中的辅助蒸汽流构造成从所述蒸汽鼓生成。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述蒸汽鼓适于使用在所述蒸发器区段上的热通量来生成辅助蒸汽流，所述辅助蒸汽流为用于在热能存储组件中加热的饱和蒸汽流。7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述辅助蒸汽回路包括阀组件，其适于使所述蒸汽鼓降压，以产生用于在所述热能存储组件中加热的辅助蒸汽流。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括给水加热组件，其适于在流体方面连通至所述热能存储组件，以在所述热能存储组件中加热时产生所述辅助蒸汽流。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括阀组件，其适于使所述给水加热组件降压，以产生用于在所述热能存储组件中加热的辅助蒸汽流。10.根据权利要求1所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ特达卡，R吉拉德，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH