槽式光热发电站及其集热场、场中母管内径值的获取方法技术

本发明专利技术公开了一种槽式光热发电站及其集热场、场中母管内径值的获取方法，涉及光热电站技术领域。所述集热场包括冷熔盐母管、热熔盐母管与n条集热回路，所述冷熔盐母管与热熔盐母管采用同程布置；n条集热回路并联布置在冷熔盐母管与热熔盐母管之间；所述冷熔盐母管包括i个管段，i＝1,2,

【技术实现步骤摘要】
槽式光热发电站及其集热场、场中母管内径值的获取方法


[0001]本专利技术涉及光热电站
，特别是一种槽式光热发电站及其集热场、场中母管内径值的获取方法。

技术介绍

[0002]随着可再生能源与清洁电力发展加快，2016年我国推出首批20个光热示范项目，截止到2020年，我国光热电站在建和在运装机容量分别为1150MW和220MW。
[0003]在光热电站设计阶段，太阳岛集热回路优化设计是后续系统高效运行控制的前提，而集热回路流量平衡可以保证回路最大温差在合理范围内，从而避免传热流体超温、堵塞等问题的发生，因此对于大规模太阳岛集热系统，如何做到多回路流量平衡分配至关重要。
[0004]现有的太阳岛集热系统多采用阀门调节来控制多回路的流量平衡，但是在回路数目较多的情况下，阀门安装数目随之增多，从而导致建造成本及控制难度的提升。因此，开发一种结构简单、无需阀门调节并能实现集热系统多回路流量平衡分配的设计方案，及其对应的计算方法对光热电站行业的发展尤为重要。
[0005]公开号为CN214120433U的中国专利公开了一种冷热熔盐呈同程分布，以达到各集热回路出口熔盐温度自均衡的熔盐线性菲涅尔式光热发电站。然而该专利中并未就母管的管径值进行限定。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种槽式光热电站集热回路、母管内径值的获取方法、发电站，给出母管内径值的获取方法，以实现多条集热回路流量的自平衡。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种槽式光热电站的集热场，包括冷熔盐母管、热熔盐母管与n条集热回路，所述冷熔盐母管与热熔盐母管采用同程布置；n条集热回路并联布置在冷熔盐母管与热熔盐母管之间；所述冷熔盐母管包括i个管段，i＝1,2,
…
,n
‑
1。冷熔盐母管第i管段的内径值为D
c,i
，其计算公式为：m为集热场内流通的熔盐总流量，D为母管的最大管径，M
c,i
为冷熔盐母管第i管段的熔盐流量。热熔盐母管第i管段的内径值为D
h,i
，其计算公式为，其计算公式为λ为二元熔盐沿程阻力损失系数，ρ
c
为冷熔盐密度；w为每段冷/热熔盐母管的长度，ξ
c,i
为冷熔盐母管三通处局部阻力损失系数，ρ
h
为热熔盐密度；；w为每个冷/热熔盐母管管段长度，ξ
h,i
为热熔盐母管三通处局部阻力损失系数，M
h,i
为热熔盐母管第i管段的熔盐流量。
[0008]具体地，冷熔盐母管第i管段的熔盐流量M
c,i
的计算公式为M
c,i
＝M
c,i
‑1‑
m
i
；m
i
为第i
条集热回路内实际熔盐质量流量，M
c,0
＝m；热熔盐母管第i管段的熔盐流量M
h,i
的计算公式为M
h,i
＝M
h,i
‑1+m
i
，M
h,0
＝0。
[0009]具体地，冷熔盐母管三通处局部阻力损失系数ξ
c,i
与热熔盐母管三通处局部阻力损失系数ξ
h,i
取值均为20λ，K为管道的粗糙度；d为集热回路管的内径；Re为雷诺数。
[0010]基于同一种技术构思，本专利技术还提供了一种槽式光热电站的集热场中母管内径值的获取方法，母管各管段内径值获取的方法包括以下步骤：
[0011]S1，建立集热场的物理模型：设定集热场内流通的熔盐总流量m，集热场进口熔盐温度ti，出口温度to与进口静压p；同时设定集热回路的回路数n，每个回路的长度l，每个母管管段的长度w，母管的最大管径D以及集热回路管的内径d；
[0012]S2，假设各集热回路管内熔盐流量为平均流量，基于该假设获取母管各管段的熔盐流量，基于母管各管段熔盐流速相等，计算冷熔盐母管各管段的内径值，假设热熔盐母管与冷熔盐母管相对应管段的压降相等，基于该假设计算热熔盐母管各管段的内径值；
[0013]S3，获取各集热回路管内实际熔盐质量流量；验证计算得到的集热回路管内实际熔盐质量流量总和与设定的熔盐总流量m是否相等，若相等，计算每一条集热回路管内实际熔盐质量流量与平均熔盐流量的比值，当该比值的范围为0.9973
‑
1.0027，认为步骤S2获取的冷熔盐母管与热熔盐母管的管径值为有效值。
[0014]具体地，基于步骤S3验证有效的冷熔盐母管与热熔盐母管的管径值，就近选择标准管径值，重复步骤S3。
[0015]具体地，步骤S2的具体实现方法包括：
[0016]S201，假设各集热回路管内熔盐流量为平均流量m
av
，m
av
＝m/n；使用公式M
c,i
＝M
c,i
‑1‑
m
av
，计算各管段冷熔盐母管内的熔盐流量M
c,i
；使用公式M
h,i
＝M
h,i
‑1+m
av
计算各管段热熔盐母管内的熔盐流量M
h,i
；M
h,0
＝0，M
c,0
＝m；
[0017]S202，假设各管段熔盐流速相等，基于公式计算冷熔盐母管各管段的管径D
c,i
；假设热熔盐母管各管段的压降ΔP
h,i
等于冷熔盐母管各管段的压降ΔP
c,i
，基于公式计算热熔盐母管第i管段的内径D
h,i
。
[0018]具体地，步骤S3的具体实现方法包括：
[0019]S301，计算每一条集热回路管内熔盐的实际质量流量；
[0020]S303，判断每一条集热回路管内熔盐的实际质量流量之和是否与设定的总流量m相等，若不相等，则返回步骤S301；若相等，进入步骤S304；
[0021]S304，基于公式计算第k条集热回路的流量偏差系数α
k
，当流量偏差系数α
k
在0.9973
‑
1.0027范围内，认为由步骤S2获取的冷熔盐母管与热熔盐母管的管径值为有效值。
[0022]若流量偏差系数α
k
在0.9973
‑
1.0027范围内，每条集热回路内的熔盐实际质量流量约等于平均流量，则可认为能实现集热回路流量的均匀分配。
[0023]具体地，步骤S301的具体实现方法包括：
[0024]S3011，获取第一条集热回路管内熔盐的实际质量流量m1：
[0025]对第一条集热回路的出口静压P
h,1
赋值，P
c,1
＝p，基于公式ΔP
k
＝P...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种槽式光热电站的集热场，包括冷熔盐母管、热熔盐母管与n条集热回路，所述冷熔盐母管与热熔盐母管采用同程布置；n条集热回路并联布置在冷熔盐母管与热熔盐母管之间；所述冷/热熔盐母管包括i个管段，i＝1，2，
…
，n
‑
1；其特征在于，冷熔盐母管第i管段的内径值为D
c，i
，其计算公式为：m为集热场内流通的熔盐总流量，D为所述冷/热熔盐母管的最大管径，M
c，i
为冷熔盐母管第i管段的熔盐流量；热熔盐母管第i管段的内径值为D
h，i
，其计算公式为，其计算公式为λ为二元熔盐沿程阻力损失系数，w为每个冷/热熔盐母管管段长度，ρ
c
为冷熔盐密度；ξ
c，i
为冷熔盐母管三通处局部阻力损失系数，ρ
h
为热熔盐密度；ξ
h，i
为热熔盐母管三通处局部阻力损失系数，M
h，i
为热熔盐母管第i管段的熔盐流量。2.如权利要求1所述的槽式光热电站的集热场，其特征在于，冷熔盐母管第i管段的熔盐流量M
c，i
的计算公式为M
c，i
＝M
c，i
‑1‑
m
i
；m
i
为第i条集热回路内实际熔盐质量流量，M
c，0
＝m；热熔盐母管第i管段的熔盐流量M
h，i
的计算公式为M
h，i
＝M
h，i
‑1+m
i
，M
h，0
＝0。3.如权利要求1或2所述的槽式光热电站的集热场，其特征在于，冷熔盐母管三通处局部阻力损失系数ξ
c，i
与热熔盐母管三通处局部阻力损失系数ξ
h，i
取值均为20λ，K为管道的粗糙度；d为集热回路管的内径；Re为雷诺数。4.一种如权利要求1～3任一所述的槽式光热电站的集热场中母管内径值的获取方法，其特征在于，母管各管段内径值获取的方法包括以下步骤：S1，建立集热场的物理模型：设定集热场内流通的熔盐总流量m，集热场进口熔盐温度ti，出口温度to与进口静压p；同时设定集热回路的回路数n，每个回路的长度l，每个母管管段的长度w，母管的最大管径D以及集热回路管的内径d；S2，假设各集热回路管内熔盐流量为平均流量，基于该假设获取母管各管段的熔盐流量，基于母管各管段熔盐流速相等，计算冷熔盐母管各管段的内径值，假设热熔盐母管与冷熔盐母管相对应管段的压降相等，基于该假设计算热熔盐母管各管段的内径值；S3，获取各集热回路管内实际熔盐质量流量；验证计算得到的集热回路管内实际熔盐质量流量总和与设定的熔盐总流量m是否相等，若相等，计算每一条集热回路管内实际熔盐质量流量与平均熔盐流量的比值，当该比值的范围为0.9973
‑
1.0027，认为步骤S2获取的冷熔盐母管与热熔盐母管的管径值为有效值。5.如权利要求4所述的槽式光热电站集热场中母管内径值的获取方法，其特征在于，基于步骤S3验证有效的冷熔盐母管与热熔盐母管的管径值，就近选择标准管径值，重复步骤S3。6.如权利要求4所述的槽式光热电站集热场中母管内径值的获取方法，其特征在于，步骤S2的具体实现方法包括：S201，假设各集热回路管内熔盐流量为平均流量m
av
，m
av
＝m/n；使用公式M
c，i
＝M
c，i
‑1‑
m
av
计算各管段冷熔盐母管内的熔盐流量M
c，i
；使用公式M
h，i
＝M
h，i

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽泓，廖锷，糜又晚，徐灿君，刘桂秀，李根，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：