在拋物面槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)課件中介紹了有關(guān)基礎(chǔ)知識，在本課件對有關(guān)熱力系統(tǒng)的組成與工藝流程進行介紹。

在拋物面槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)中要用到許多二通閥門與三通閥門，實現(xiàn)各種工作狀態(tài)的控制，這里介紹三通閥門的工作狀態(tài)在圖1顯示了三通閥門的4種工作狀態(tài)。

圖1中上排圖是三通閥門的工作狀態(tài)，淺藍色是閥體（外殼），紅色的是閥球，閥球上開有T形通道。A為向左的L形流通狀態(tài)。B 為閥球順時針旋轉(zhuǎn)90°時，三口流通狀態(tài)。 C為閥球繼續(xù)順時針旋轉(zhuǎn)90°時，為向右的L形流通的狀態(tài)。D為閥球繼續(xù)順時針旋轉(zhuǎn)90°時，為左右直通狀態(tài)。

圖1中下排圖是三通閥門的圖形符號，對應(yīng)上排閥門狀態(tài)。開通的口為紅色，深灰色為關(guān)閉口。在后面的系統(tǒng)圖中均以該符號表示開通狀態(tài)。

目前已運行的拋物面槽式太陽能發(fā)電站的傳熱流體多數(shù)為導(dǎo)熱油，因為有關(guān)技術(shù)成熟。導(dǎo)熱油為聯(lián)苯-聯(lián)苯醚類導(dǎo)熱油或硅氧烷導(dǎo)熱油，其最高工作溫度為400℃。

圖2為導(dǎo)熱油槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)主要由集熱場、儲熱系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)組成，在圖中分別為集熱區(qū)、儲熱區(qū)、發(fā)電區(qū)三部分，本課件主要介紹導(dǎo)熱油的儲熱方式。

集熱區(qū)由多個拋物面槽式集熱器串并組合而成，一個30MW的電站的反射鏡總面積約需200000m²，正常運行時，集熱區(qū)能輸出393℃的高溫導(dǎo)熱油。回輸?shù)郊療釁^(qū)的導(dǎo)熱油約為250℃。

發(fā)電區(qū)主要有油水換熱器（蒸汽發(fā)生器），蒸汽輪機，發(fā)電機，凝汽器，給水泵。

實際的蒸汽發(fā)生器主要由預(yù)熱器、蒸汽發(fā)生器、過熱器、再熱器組成，均為管殼式換熱器結(jié)構(gòu)。集熱區(qū)393℃的導(dǎo)熱油在蒸汽發(fā)生器⑬中把加熱水轉(zhuǎn)換為370℃的蒸汽，蒸汽推動蒸汽輪機⑭旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機⑮發(fā)出電來。在蒸汽輪機做功后的蒸汽到凝汽器⑯冷卻成水后，被給水泵⑱輸入蒸汽發(fā)生器再次加熱轉(zhuǎn)換為蒸汽。

在蒸汽發(fā)生器⑬釋放熱量后的導(dǎo)熱油由循環(huán)泵⑥輸送到集熱區(qū)加熱。

2.3. 儲熱區(qū)

陽光強度因云彩而變化，為了保持系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)電，系統(tǒng)必須有儲熱裝置，集熱區(qū)393℃的導(dǎo)熱油還要輸送到儲熱區(qū)把熱量存儲起來。儲熱區(qū)采用熔融鹽作為儲熱介質(zhì)，其價格低廉，性能穩(wěn)定。儲熱采用雙罐熔鹽蓄熱，設(shè)有冷熔鹽罐⑫與熱熔鹽罐⑦。

2.3.1系統(tǒng)儲熱

集熱區(qū)393℃的導(dǎo)熱油通過油鹽換熱器④加熱熔鹽，此時冷熔鹽罐⑫中低溫熔鹽液通過冷罐熔鹽泵⑪輸入到油鹽換熱器④，被加熱后進入熱熔鹽罐⑦存儲。釋放熱量后的導(dǎo)熱油由油循環(huán)泵⑥輸送到集熱區(qū)加熱。

2.3.2 儲能投運

由于多云或夜晚，集熱區(qū)輸出不足或沒有時，就由儲能系統(tǒng)提供發(fā)電所需能量。

熱熔鹽泵⑨從熱熔鹽罐⑦抽出熱熔鹽液，熱熔鹽液在油鹽換熱器④把導(dǎo)熱油加熱，釋放熱量后的低溫熔鹽液回到冷熔鹽罐⑫。被加熱的導(dǎo)熱油通過油循環(huán)泵⑥推動進入發(fā)電區(qū)做功發(fā)電。

釋放熱量后的導(dǎo)熱油被油循環(huán)泵⑥輸送到油鹽換熱器④加熱。

由于導(dǎo)熱油的最高工作溫度不超過400℃，產(chǎn)生的蒸汽溫度最高375℃，發(fā)電效率較低；油鹽換熱系統(tǒng)會損失部分熱量，使系統(tǒng)效率進一步降低。近年來，高溫熔鹽集熱管技術(shù)成熟，采用熔鹽液作為傳熱流體的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)得到發(fā)展。

從集熱場輸出的熔鹽液溫度可以達到550℃，產(chǎn)生的蒸汽溫度540℃。蒸汽溫度大幅度提高可大大提升發(fā)電效率。集熱系統(tǒng)和儲熱系統(tǒng)都采用熔鹽，取消了油鹽換熱系統(tǒng)，儲熱系統(tǒng)大大簡化，減少了熱損。由于儲熱溫度提高，存儲同樣熱能的熔鹽罐的容量可縮小60%，大大節(jié)約工程投資。熔融鹽一般由硝酸鈉和硝酸鉀組成二元熔鹽（60% 硝酸鈉+40% 硝酸鉀的混合物) ，具有比熱高、流動性好、在工作溫度區(qū)域不發(fā)生相變、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點。

圖4 是采用熔鹽作為傳熱流體的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)框圖，圖中紅色箭頭線表示熔鹽液走向，蘭色箭頭線表示水與蒸汽走向。系統(tǒng)儲熱采用雙罐熔鹽蓄熱，設(shè)有冷熔鹽罐6與熱熔鹽罐1。

從集熱場輸出的熔鹽液直接輸入到熱熔鹽罐1，熱罐熔鹽泵7將熱罐中的熱熔鹽液輸送到蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，把水加熱成高溫蒸汽，釋放熱量后的熔鹽液進入冷熔鹽罐6。冷罐熔鹽泵5將冷熔鹽液輸送到集熱場再次加熱。

2.1.1 蒸汽發(fā)生系統(tǒng)

蒸汽發(fā)生系統(tǒng)主要由預(yù)熱器、蒸發(fā)器、過熱器、再熱器組成，根據(jù)設(shè)計選用合適的管殼式換熱器組成，例如預(yù)熱器與蒸發(fā)器可用Ｕ形管式換熱器，過熱器與再熱器可用發(fā)卡式換熱器。

熱熔鹽罐1的高溫熔鹽液（565℃）被熱罐熔鹽泵7加壓輸入到過熱器8與再熱器11，然后依次經(jīng)過蒸汽發(fā)生器9與預(yù)熱器10，釋放熱量后的熔鹽液（約290℃）流入冷熔鹽罐。

除氧器的純凈水（約250℃）被給水泵加壓送到預(yù)熱器，然后進入蒸汽發(fā)生器，水轉(zhuǎn)換成350℃的水蒸氣，水蒸氣進入過熱器后生成550℃的高溫高壓的過熱蒸汽，過熱蒸汽進入高壓汽輪機12做功，做功后的蒸汽溫度降低，要通過再熱器11升溫到550℃成為高溫中壓蒸汽再進入低壓汽輪機13做功，推動低壓汽輪機旋轉(zhuǎn)，高壓汽輪機與低壓汽輪機為同軸旋轉(zhuǎn)，一同帶動發(fā)電機14旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

2.1.2 回?zé)崤c給水系統(tǒng)

在低壓汽輪機做功后的蒸汽必須冷卻成水，再次送去蒸汽發(fā)生系統(tǒng)進行循環(huán)，在整個汽水循環(huán)中使用的是純凈水，純凈水不可以浪費。蒸汽冷卻成水是通過凝汽器完成的，凝汽器15中裝有大量的銅管，管中通有循環(huán)冷卻水。汽輪機的排汽與凝汽器銅管接觸被冷卻，放出汽化潛熱變成凝結(jié)水，凝結(jié)水溫度一般為40℃左右。吸收熱量的冷卻成水到冷卻塔16降溫。

凝結(jié)水由凝結(jié)水泵18輸送到低壓加熱器17，低壓加熱器的熱源是從低壓汽輪機抽出的蒸汽，該蒸汽釋放熱量后與凝結(jié)水一同送到低壓加熱器，升溫至200℃左右送到除氧器20進行除氧，因為水中含有氧氣就會腐蝕蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，除氧是必需的。系統(tǒng)采用熱力除氧，利用低壓汽輪機抽出的蒸汽進行除氧，同時對被除氧的水進行加溫。除氧器的水通過給水泵（高壓水泵）輸送到預(yù)熱器（高壓加熱器），進入蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，進行水汽循環(huán)。

蒸汽在循環(huán)過程中總會有些泄漏，要對系統(tǒng)系統(tǒng)進行補水，熱電廠都有純凈水生產(chǎn)設(shè)備22，供給系統(tǒng)用水，在正常運轉(zhuǎn)時只是少量補水。可以通過除氧器進行補水，也可以通過凝汽器補水，或通過控制同時對兩者進行補水。

在多云天氣或夜晚進入儲能投運，就由熱熔鹽罐1存儲的熱量提供發(fā)電所需能量。熱熔鹽罐中的熱熔鹽液通過熱罐熔鹽泵7輸送到蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，把水加熱成高溫高壓蒸汽，釋放熱量后的熔鹽液進入冷熔鹽罐6。

蒸汽發(fā)生系統(tǒng)與回?zé)崤c給水系統(tǒng)運行流程與正常運行相同，就不再介紹了。圖5 是熔鹽槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)儲能投運流程圖。

如果較長時間沒有陽光，熱熔鹽罐1存儲的熔鹽液不足，需通過燃氣鍋爐3提供發(fā)電所需能量。冷熔鹽罐6中的低溫熔鹽液通過冷罐熔鹽泵輸入到燃氣鍋爐3，熔鹽液在鍋爐中被加熱到565℃，進入熱熔鹽罐1。

其他運行流程與正常運行相同，就不再介紹了。圖6 是熔鹽槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)燃氣供熱流程圖。

以上介紹僅為系統(tǒng)的主要的設(shè)備與流程，一些數(shù)據(jù)只作為參考，實際系統(tǒng)根據(jù)不同設(shè)計會不同。實際系統(tǒng)要復(fù)雜得多，一些熱交換部件兩流體溫差大時可能是2級串聯(lián)，例如低壓加熱器是由2個或多個換熱器串聯(lián)組成，從汽輪機多級抽出的蒸汽進行加熱。預(yù)熱器也由2個或多個換熱器串聯(lián)組成。實際系統(tǒng)中有多個泵，有各種控制閥門，大量的儀表與傳感器。