CN209246043U - 应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，包括：锅筒，其设置有给水口，在锅筒内部设置有汽水分离装置；下降管，其沿竖直方向设置，下降管的上端与锅筒连通，进入锅筒内的水和汽水分离装置分离出的水一同进入至下降管中；立式蒸发器，其底部通过第一管道与下降管的下端相连通，立式蒸发器的顶部通过第二管道与锅筒内部的汽水分离装置相连通，下降管中的水通过第一管道进入至立式蒸发器后，被加热成汽水混合物，然后通过第二管道进入至锅筒内的汽水分离装置中进行汽水分离。该***在未使用循环泵的情况下，实现了自然水循环，且该***既适用于低参数小容量机组，也适用于高参数大容量机组。

Description

应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***

技术领域

本实用新型属于太阳能光热发电领域。更具体地说，本实用新型涉及一种应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***。

背景技术

为缓解日益严重的环保问题，太阳能光热发电作为可再生无污染的新能源得到迅猛发展，经过小型化试验逐步向大容量高参数发展，我国已进行到相关示范工程项目建设阶段。太阳能蒸汽发生***一般由预热器***、蒸发器***、过热器***组成，其中蒸发器***的作用是将过冷水加热产生汽水混合物，再经汽水分离装置产生合格的干饱和蒸汽送往过热器***，蒸发器***是光热电站蒸汽发生***关键重要组成部分。

目前蒸发器有两种形式：一种采用釜式蒸汽发生器，集蒸发与汽水分离于一体，见附图1，1-1为加热介质进口，1-2为加热介质出口，1-3为给水口，1-4为饱和蒸汽出口。采用釜式蒸汽发生器的好处是结构简单，其缺点是给水走壳侧，壳侧直径大，高压时需要的壳体壁将很厚，同时汽水空间有限，难以布置汽水分离元件，因此仅适合于小容量、低参数机组；另一方面加热介质走管侧，管子内经小，不便于清理维护。另外，需要配置外置式电加热器和单独的启动循环泵用于冷态启动。另一种是带汽包的强制循环蒸发***，如图2所示，2-1为加热介质进口，2-2为加热介质出口，2-3为蒸发器，2-4为汽水引出管，2-5为循环泵，2-6为下降管，2-7为给水，2-8为汽包，带汽包的强制循环蒸发***克服了釜式蒸发器的缺点，可以适用高参数、大容量机组的发展，它的缺点是运行过程中始终需要强制循环泵来维持正常运行，而强制循环泵需消耗电能，一旦出现故障将影响***安全，因而需要配置100％备用循环泵，且强制循环泵价格昂贵。因此，采用强制循环***存在运行、维护成本高的缺点。此外，也需要配置外置式电加热器和单独的启动循环泵用于冷态启动。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，该***在未使用循环泵的情况下，实现了自然水循环，且该***既适用于低参数小容量机组，也适用于高参数大容量机组。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，包括：

锅筒，其设置有给水口，在所述锅筒内部设置有汽水分离装置；

下降管，其沿竖直方向设置，所述下降管的上端与所述锅筒连通，进入所述锅筒内的水和所述汽水分离装置分离出的水一同进入至所述下降管中；

立式蒸发器，其底部通过第一管道与所述下降管的下端相连通，所述立式蒸发器的顶部通过第二管道与所述锅筒内部的汽水分离装置相连通，所述下降管中的水通过所述第一管道进入至所述立式蒸发器后，被加热成汽水混合物，然后通过所述第二管道进入至所述锅筒内的汽水分离装置中进行汽水分离。

优选的是，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，所述立式蒸发器的底部设置有电加热器，当所述立式蒸发器中换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时，对进入至所述立式蒸发器的水进行加热。

优选的是，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，在所述立式蒸发器上设置有熔盐进口和熔盐出口，当所述立式蒸发器中换热器壁温度不低于熔盐冷凝温度时，经过所述蒸发器内的水通过熔盐加热产生汽水混合物，同时关闭所述电加热器。

优选的是，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，在所述锅筒的顶部设置有饱和蒸汽出口，经过所述汽水分离装置分离过的饱和蒸汽从所述饱和蒸汽出口出去后被送入过热器中。

优选的是，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，所述锅筒内汽水分离装置包括一次分离元件和二次分离元件。

优选的是，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，所述熔盐进口设置在所述熔盐出口的下方。

优选的是，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，所述锅筒设置在所述下降管的正上方。

优选的是，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，所述立式蒸发器的数量为一个或者多个。

本实用新型至少包括以下有益效果：由于在锅筒内部设置有汽水分离装置，因此，采用的是容积较大的锅筒。下降管沿竖直方向设置，所述下降管的上端与所述锅筒连通，进入所述锅筒内的水和所述汽水分离装置分离出的水在自身重力的作用下一同进入至所述下降管中。立式蒸发器，其底部通过第一管道与所述下降管的下端相连通，所述立式蒸发器的顶部通过第二管道与所述锅筒内部的汽水分离装置相连通，所述下降管中的水通过所述第一管道进入至所述立式蒸发器后，被加热成汽水混合物，这样立式蒸发器中的汽水混合物和下降管中的冷水形成自然的循环流动，然后通过所述第二管道进入至所述汽水分离装置中进行汽水分离，由于采用立式蒸发器，高度方向较高，高度方向将产生较大的重位压头，来提供自然循环足够的动力，这整个过程不需要额外的循环泵。取消了强制循环泵，减少了事故源，也降低了初投资和运维成本。因此，使用立式蒸发器代替锅炉炉膛，与锅筒、下降管、第一管道和第二管道能够构成自然的循环***，且由于立式蒸发器内加热介质熔盐温度远低于锅炉炉膛燃烧温度，且温度均匀程度也远远好于锅炉炉膛，采用实现了自然循环的立式蒸发器的可靠性是非常高的，这样的自然循环蒸发器***既适用于低参数小容量机组，也适用于高参数大容量机组，是太阳能电站向高参数、大容量发展的趋势。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为现有技术中釜式蒸汽发生器的结构示意图；

图2为现有技术中带汽包的强制循环蒸发***的结构示意图；

图3为本实用新型所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图3所示，本实用新型实施例提供的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，包括：锅筒1，其设置有给水口11，在所述锅筒内部设置有汽水分离装置6；下降管2，其沿竖直方向设置，所述下降管的上端与所述锅筒连通，进入所述锅筒内的水和所述汽水分离装置分离出的水一同进入至所述下降管中；立式蒸发器4，其底部通过第一管道3与所述下降管的下端相连通，所述立式蒸发器4的顶部通过第二管道5与所述锅筒内部的汽水分离装置相连通，第二管道5为汽水引出管，所述下降管中的水通过所述第一管道3进入至所述立式蒸发器后，被加热成汽水混合物，然后通过所述第二管道5进入至所述汽水分离装置中进行汽水分离。

需要说明的是，通用的自然循环蒸发器***，燃用化石燃料的锅炉，其自然循环***一直安全地应用到亚临界参数，其循环***由锅筒、炉膛、下降管、供水管和汽水引出管组成，其自然循环机理是：集中下降管中水的密度高于炉膛水冷壁中汽水混合物的密度，这个密度差就成为推动介质流动的动力，从而在***内形成自然循环。自然循环的一个优点就是自补偿功能，受热强的管子中介质的流量大，而受热弱的管子中介质的流量小，这样就能始终保证管子的安全。

本实用新型实施例由于在锅筒内部设置有汽水分离装置，因此，采用的是容积较大的锅筒。下降管沿竖直方向设置，所述下降管的上端与所述锅筒连通，进入所述锅筒内的水和所述汽水分离装置分离出的水在自身重力的作用下一同进入至所述下降管中。立式蒸发器，其底部通过第一管道与所述下降管的下端相连通，所述立式蒸发器的顶部通过第二管道与所述锅筒内部的汽水分离装置相连通，所述下降管中的水通过所述第一管道进入至所述立式蒸发器后，被加热成汽水混合物，这样立式蒸发器中的汽水混合物和下降管中的冷水形成自然的循环流动，然后通过所述第二管道进入至所述汽水分离装置中进行汽水分离，这整个过程不需要额外的强制循环泵。取消了强制循环泵，减少了事故源，也降低了初投资和运维成本。因此，使用立式蒸发器代替锅炉炉膛，与锅筒、下降管、第一管道和第二管道能够构成自然的循环***，且由于立式蒸发器内加热介质熔盐温度远低于锅炉炉膛燃烧温度，且温度均匀程度也远远好于锅炉炉膛，采用实现了自然循环的立式蒸发器的可靠性是非常高的，这样的自然循环蒸发器***既适用于低参数小容量机组，也适用于高参数大容量机组，是太阳能电站向高参数、大容量发展的趋势。

在其中一具体实施方式中，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，所述立式蒸发器4的底部设置有电加热器7，当所述立式蒸发器中换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时，对进入至所述立式蒸发器的水进行加热，满足冷态启动，冷态启动时可直接加热立式蒸发器中的水，立式蒸发器中的热水和下降管中的冷水形成自然的循环流动，逐步将整个循环***的水加热到所需的温度和压力，而不需要额外的启动循环泵。

在其中一具体实施方式中，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，在所述立式蒸发器4上设置有熔盐进口8和熔盐出口9，当所述立式蒸发器中换热器壁温度不低于熔盐冷凝温度时，经过所述蒸发器内的水通过熔盐加热产生汽水混合物，同时关闭所述电加热器。

在其中一具体实施方式中，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，在所述锅筒1的顶部设置有饱和蒸汽出口10，经过所述汽水分离装置分离过的饱和蒸汽从所述饱和蒸汽出口出去后被送入过热器中。

在其中一具体实施方式中，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，所述锅筒内汽水分离装置包括一次分离元件和二次分离元件。在锅筒内部根据容量和参数设置一次分离元件和二次分离元件，经过两次分离可以大大提高蒸汽的品质，确保提供给过热器合格的干饱和蒸汽。

在其中一具体实施方式中，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，所述熔盐进口设置在所述熔盐出口的下方。熔盐进口设置在靠近立式蒸发器底部的位置，优先对位于底部的水加热。

在其中一具体实施方式中，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，所述锅筒设置在所述下降管的正上方。锅筒设置在下降管的上方，一是结构简单，二是也便于锅筒内的水直接流入下降管中。

在其中一具体实施方式中，所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，所述立式蒸发器的数量为一个或者多个。立式蒸发器的数量可以根据容量来确定，本实施例不做具体限定。若立式蒸发器的数量设置为n个时，第一管道可以设置为一个，同时与多个立式蒸发器相连，也可以设置为n个，每个第一管道均与其中一个立式蒸发器相连，均可以根据实际情况进行设置。

综上所述，该***在未使用循环泵的情况下，实现了自然水循环，该***既适用于低参数小容量机组，也适用于高参数大容量机组，且水循环安全可靠；取消了强制循环泵，减少了事故源，降低了初投资和运维成本；同时，锅筒及内部蒸汽分离装置解决了大容量、高参数机组对蒸汽品质要求严格的问题，确保机组全负荷的安全运行；此外，在立式蒸发器底部直接布置电加热器满足了机组冷态启动的要求，取消了启动循环泵，降低了初投资和运维成本。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，其特征在于，包括：

锅筒，其设置有给水口，在所述锅筒内部设置有汽水分离装置；

下降管，其沿竖直方向设置，所述下降管的上端与所述锅筒连通，进入所述锅筒内的水和所述汽水分离装置分离出的水一同进入至所述下降管中；

立式蒸发器，其底部通过第一管道与所述下降管的下端相连通，所述立式蒸发器的顶部通过第二管道与所述锅筒内部的汽水分离装置相连通，所述下降管中的水通过所述第一管道进入至所述立式蒸发器后，被加热成汽水混合物，然后通过所述第二管道进入至所述锅筒内的汽水分离装置中进行汽水分离。

2.如权利要求1所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，其特征在于，所述立式蒸发器的底部设置有电加热器，当所述立式蒸发器中换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时，对进入至所述立式蒸发器的水进行加热。

3.如权利要求2所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，其特征在于，在所述立式蒸发器上设置有熔盐进口和熔盐出口，当所述立式蒸发器中换热器壁温度不低于熔盐冷凝温度时，经过所述蒸发器内的水通过熔盐加热产生汽水混合物，同时关闭所述电加热器。

4.如权利要求1所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，其特征在于，在所述锅筒的顶部设置有饱和蒸汽出口，经过所述汽水分离装置分离过的饱和蒸汽从所述饱和蒸汽出口出去后被送入过热器中。

5.如权利要求1所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，其特征在于，所述锅筒内汽水分离装置包括一次分离元件和二次分离元件。

6.如权利要求3所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，其特征在于，所述熔盐进口设置在所述熔盐出口的下方。

7.如权利要求1所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，其特征在于，所述锅筒设置在所述下降管的正上方。

8.如权利要求1所述的应用于太阳能光热电站的自然循环蒸发器***，其特征在于，所述立式蒸发器的数量为一个或者多个。