具有用于工藝或發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)的熱存儲的模塊化熔鹽太陽能塔制造技術(shù)

公開了安排和操作熔鹽太陽熱能系統(tǒng)的方法。熔鹽從成組的冷存儲罐流向太陽能接收器，所述太陽能接收器將所述熔鹽加熱到約850F的最高溫度。將所述經(jīng)加熱的熔鹽發(fā)送至成組的熱存儲罐。然后將所述經(jīng)加熱的熔鹽泵送至蒸汽生成系統(tǒng)，以便產(chǎn)生用于工藝和/或發(fā)電的蒸汽。更低的鹽溫度可用于使用更低蒸汽溫度的工藝(如熱脫鹽)中。更低的鹽溫度和低氯化物熔鹽降低腐蝕的可能性，從而允許太陽能接收器、熱存儲罐、鹽泵、管道和儀器以及蒸汽生成系統(tǒng)使用更低成本的合金。多個模塊化工廠組裝的成組存儲罐還用于減少鹽管道數(shù)量、簡化排水、并且降低現(xiàn)場組裝和電廠成本。

Modular fused salt solar tower with thermal storage for process or power generation or cogeneration

A method of arranging and operating a molten salt solar thermal system is disclosed. The molten salt flows from a group of cold storage tanks to the solar receiver, which heats the molten salt to a maximum temperature of about 850F. The heated molten salt is sent to a heat storage tank in a group. The heated molten salt pump is then pumped into the steam generation system to produce steam for process and / or power generation. Lower salt temperatures can be used in processes that use lower steam temperatures (e.g., thermal desalination). Lower salt temperatures and low chloride molten salts reduce the possibility of corrosion, allowing solar receivers, heat storage tanks, salt pumps, pipes and instruments, and steam generation systems to use lower cost alloys. A modular storage tank assembled at several modular chemical plants is also used to reduce the number of salt pipes, simplify drainage, and reduce site assembly and plant costs.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】具有用于工藝或發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)的熱存儲的模塊化熔鹽太陽能塔相關(guān)申請的交叉引用本申請要求申請日期為2014年10月6日的美國臨時(shí)專利申請序列號62/060,561的優(yōu)先權(quán)。本專利申請的完整公開通過引用以其全文充分地結(jié)合于此。
技術(shù)介紹
本公開主要涉及產(chǎn)生并存儲來自太陽的熱能用于如熱脫鹽等工藝或發(fā)電的系統(tǒng)。通常，太陽能接收器是太陽熱能生成系統(tǒng)的部件，由此，來自太陽的輻射(即太陽光)被用作熱源。來自太陽的輻射和熱能被集中在太陽能接收器上并傳遞至流動通過接收器的熱傳遞流體(HTF)，所述熱傳遞流體可以被存儲并用于生成用于工藝或發(fā)電或兩者(熱電聯(lián)產(chǎn))的蒸汽。接收器通常是永久地安裝在高架支撐塔的頂部上的大單元，所述高架支撐塔策略性地放置在定日鏡或反射鏡的場中，所述定日鏡或反射鏡收集太陽光線并將那些光線反射并集中到接收器的管屏上。一種用于這種系統(tǒng)的有效、緊湊太陽能接收器將是期望的：所述太陽能接收器使用熔鹽或類似HTF并且設(shè)計(jì)簡單、模塊化、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固并且在制造、裝運(yùn)和安裝方面是經(jīng)濟(jì)的。當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能光伏發(fā)電機(jī)不具有經(jīng)濟(jì)的能量存儲能力。在沒有能量存儲的情況下，由于變化的風(fēng)、云以及夜晚的黑暗，電網(wǎng)的波動是不可避免的。熔鹽太陽能電廠能夠有效地將所收集的太陽能存儲為熱能，這允許所述工藝或發(fā)電與能量收集解耦合。所述工藝或發(fā)電廠然后可以根據(jù)接收器塔的數(shù)量和熱存儲系統(tǒng)相對于所述工藝或電力循環(huán)所需要的能量的尺寸如所需要的(如在云層覆蓋期間和夜晚)繼續(xù)操作一些時(shí)間量。簡要說明本公開主要涉及太陽熱能生成系統(tǒng)，所述太陽熱能生成系統(tǒng)使用用于吸收太陽能的太陽能接收器和用于存儲HTF的某些存儲罐結(jié)構(gòu)，以便提供用于工藝和/或發(fā)電的熱能。優(yōu)選地，系統(tǒng)使用熔鹽作為HTF和存儲流體。各種實(shí)施例中公開的是操作太陽熱能生成和存儲系統(tǒng)的方法。HTF(例如，熔鹽)從成組的冷存儲罐泵送至太陽能接收器。HTF被加熱到約850°F的最高溫度，并且然后在重力作用下流向成組的熱存儲罐。經(jīng)加熱流體然后被泵送至蒸汽生成系統(tǒng)，以便提供用于生成用于工藝的蒸汽和/或用于驅(qū)動渦輪機(jī)并發(fā)電的熱能。特別被設(shè)計(jì)成用于產(chǎn)生電的熔鹽系統(tǒng)使用需要滿足傳統(tǒng)公用電站級蒸汽渦輪機(jī)所需要的蒸汽溫度以及提供更有效的電力循環(huán)的更高溫度的熔鹽(典型地，1050°F)。然而，如熱脫鹽等工藝不需要高溫度工作流體。因此，本公開中的HTF(熔鹽)的最高溫度被選擇為小于能夠達(dá)到的溫度，從而使得太陽能接收器、熱鹽管道、熱鹽存儲罐、熱鹽管道和蒸汽生成系統(tǒng)(SGS)熱交換器可以由更低級的合金制成，由此降低了電廠的成本。替代地，熱能可以用來生成用于驅(qū)動渦輪機(jī)并產(chǎn)生電的蒸汽，但是由于更低的鹽溫度引起的更低的蒸汽溫度，因此具有更低的電力循環(huán)效率。其他實(shí)施例中公開的是包括一個或多個垂直接收器塔太陽熱能生成和存儲系統(tǒng)。所述至少一個太陽能接收器包括支撐多個管屏的垂直支撐結(jié)構(gòu)，所述多個管屏可以被安排在象限中。所述管屏被流體地連接以便形成至少一個流動路徑。多個定日鏡被安排在垂直塔周圍。成組的冷存儲罐被配置成用于向(多個)太陽能接收器供應(yīng)“冷”HTF。成組的熱存儲罐被配置成用于從(多個)太陽能接收器接收“熱”HTF。以下更加具體的描述了本公開的這些和其他非限制性方面和/或目標(biāo)。附圖說明以下是附圖的簡要說明，其是為了展示本文中所公開的示例性實(shí)施例的目的而呈現(xiàn)的，并非為了限制所述示例性實(shí)施例。圖1是本公開的熔鹽太陽熱能生成、熱存儲和蒸汽生成系統(tǒng)的示意圖。圖2是具有位于中心的熱存儲系統(tǒng)、蒸汽生成系統(tǒng)、和在約1050°F的溫度下操作的發(fā)電系統(tǒng)和十個定日鏡場的傳統(tǒng)熔鹽發(fā)電廠的示意圖。圖3是本公開的在約850°F或更低溫度下操作的用于工藝應(yīng)用的熔鹽太陽熱能生成系統(tǒng)的示意圖。圖4是本公開的在約850°F或更低溫度下操作的用于發(fā)電的熔鹽太陽熱能生成系統(tǒng)的示意圖。圖5是本公開的在約850°F或更低溫度下操作的用于熱電聯(lián)產(chǎn)的熔鹽太陽熱能生成系統(tǒng)的示意圖。圖6是用于本公開的模塊化熔鹽太陽熱能生成系統(tǒng)的另一個普通電廠布局的頂視示意圖，所述另一個普通電廠布局使用布置在展示具有兩個熱和冷模塊化存儲罐組的熔鹽管道的兩行中的十個定日鏡場。圖7是本公開的模塊化熔鹽太陽熱能生成系統(tǒng)的另一個普通電廠布局的頂視示意圖，所述另一個普通電廠布局使用布置在展示具有三個熱和冷模塊化存儲罐組的熔鹽管道的矩形中的十個定日鏡場。圖8是流程圖，示出了使用圖1的熔鹽太陽熱能生成、熱存儲和蒸汽生成系統(tǒng)的示例性方法。圖9是可以在本公開的系統(tǒng)中使用的組裝的太陽能接收器的外部透視圖。此視圖展示了外部的熱傳遞表面(管屏)的安排。圖10是圖9的組裝的太陽能接收器的內(nèi)部透視圖，并且示出了熱傳遞表面的安排以及被提供用于頂部支撐熱傳遞表面的垂直支撐結(jié)構(gòu)。圖11是圖9的組裝的太陽能接收器的管道的圖解視圖，為清晰起見將太陽能接收器的各個部分移除。圖12是示意圖，示出了本公開的太陽能接收器的兩個平行獨(dú)立的熔鹽流動路徑之一。圖13是示意圖，示出了可以與本公開的熔鹽太陽熱能生成系統(tǒng)一起使用的蒸汽生成系統(tǒng)的部件。具體實(shí)施方式可以參照附圖來獲得本文中所公開的工藝和裝置的更完整地理解。這些圖基于展示現(xiàn)有技術(shù)和/或當(dāng)前發(fā)展的便利性和容易度而僅是示意性表示并且因此不旨在指示其組件或部件的相對尺寸和規(guī)格。盡管為了清晰的目的在以下描述中使用特定術(shù)語，但是這些術(shù)語旨在僅僅指實(shí)施例的選擇用于在附圖中說明的特定結(jié)構(gòu)，而不旨在限定或限制本公開的范圍。在附圖和以下描述中，將理解的是，相同的數(shù)字符號指具有相同功能的部件。單數(shù)形式“一個(a)”、“一種(an)”以及“所述(the)”包括復(fù)數(shù)指示物，除非上下文清楚地另外指明。結(jié)合數(shù)量使用的修飾詞“約”包括所陳述的數(shù)值并且具有上下文所要求的含義(例如，至少包括與特定數(shù)量的測量相關(guān)聯(lián)的誤差程度)。當(dāng)使用特定值時(shí)，還應(yīng)當(dāng)考慮為公開所述值。例如，術(shù)語“約2”還公開了值“2”，以及范圍“從約2到約4”還公開了范圍“從2到4”。應(yīng)注意的是，本文中所使用的術(shù)語中的許多術(shù)語是相對術(shù)語。例如，術(shù)語“入口”和“出口”是相對于流動的方向，并且不應(yīng)被解釋為需要結(jié)構(gòu)的特定方向或位置。術(shù)語“上游的”和“下游的”是相對于流體流動通過各個部件的方向，即在流動通過下游部件之前流體流動通過上游部件。應(yīng)注意的是，在回路中，可以將第一部件描述為第二部件的上游和下游兩者。類似地，術(shù)語“上”和“下”是相對于彼此的位置，即上部件位于比下部件更高的海拔。此外，術(shù)語“北”和“南”用于指示彼此相反的位置，如“東”和“西”。這些方向性術(shù)語是相對于彼此的，并且不應(yīng)被解釋為指參考地球的地理或磁北極的絕對方向。術(shù)語“水平的”和“垂直的”用于指示相對于絕對參考(即地平面)的方向。然而，這些術(shù)語不應(yīng)被解釋為需要彼此絕對平行或絕對垂直的結(jié)構(gòu)。例如，第一垂直結(jié)構(gòu)和第二垂直結(jié)構(gòu)不需要彼此平行。術(shù)語“頂部”和“底部”或術(shù)語“頂面”和“地面”用于指頂部/頂面相對于絕對參考(即地球表面)通常高于底部/地面的位置/表面。術(shù)語“向上”和“向下”也是相對于絕對參考的，向上流動通常違反地球的重力。術(shù)語“平面”在本文中通常用于指普通水平面，并且應(yīng)被解釋為指體積而不是平整表面。在給定壓力下處于超過流體的飽和溫度的溫度的流體被認(rèn)為是“過熱的”。在不改變流體相位的情況下，過熱的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種操作太陽熱能生成和存儲系統(tǒng)的方法，所述方法包括：將熱傳遞流體從成組的冷存儲罐泵送至太陽能接收器；將所述熱傳遞流體加熱到約850°F或更低的經(jīng)加熱溫度；將經(jīng)加熱的所述熱傳遞流體發(fā)送至成組的熱存儲罐；以及將經(jīng)加熱的所述熱傳遞流體泵送至蒸汽生成系統(tǒng)并返回至所述成組的冷存儲罐。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.10.06 US 62/060,5611.一種操作太陽熱能生成和存儲系統(tǒng)的方法，所述方法包括：將熱傳遞流體從成組的冷存儲罐泵送至太陽能接收器；將所述熱傳遞流體加熱到約850°F或更低的經(jīng)加熱溫度；將經(jīng)加熱的所述熱傳遞流體發(fā)送至成組的熱存儲罐；以及將經(jīng)加熱的所述熱傳遞流體泵送至蒸汽生成系統(tǒng)并返回至所述成組的冷存儲罐。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述成組的冷存儲罐包括至少一個冷流體存儲罐和至少一個冷流體泵罐，所述至少一個冷流體泵罐具有至少一個泵以將所述熱傳遞流體發(fā)送至所述太陽能接收器。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述成組的熱存儲罐包括至少一個熱流體存儲罐和至少一個熱流體泵罐，所述至少一個熱流體泵罐具有至少一個泵以將經(jīng)加熱的所述熱傳遞流體發(fā)送至所述蒸汽生成系統(tǒng)。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述冷存儲罐和所述熱存儲罐各自具有約100英尺或更小的高度、以及約14英尺或更小的直徑，從而使得所述罐可以被卡車裝運(yùn)。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述熱傳遞流體是具有288°F或更低凝固點(diǎn)的鹽，并且還具有按重量計(jì)0.40％或更少的氯化物含量。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述蒸汽生成系統(tǒng)產(chǎn)生飽和蒸汽或過熱蒸汽。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，由所述蒸汽生成系統(tǒng)產(chǎn)生的所述蒸汽具有適合操作高壓渦輪機(jī)的溫度。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述太陽能接收器的管屏由奧氏體不銹鋼或比高鎳基超合金低等級的金屬制成。9.一種太陽熱能生成和存儲系統(tǒng)，包括：多個定日鏡場，所述多個定日鏡場圍繞中心位置，其中，每個定日鏡場包括：太陽能接收器，所述太陽能接收器包括被安排在支撐結(jié)構(gòu)外部的多個管屏，所述管屏被流體地連接以便形成至少一個流動路徑；以及第一多個定日鏡，所述第一多個定日鏡被安排在所述太陽能接收器周圍；第一組冷存儲罐，所述第一組冷存儲罐被配置成用于向所述多個定日鏡場中的至少一個太陽能接收器供應(yīng)熱傳遞流體；以及第一組熱存儲罐，所述第一組熱存儲罐被配置成用于從所述多個定日鏡場中的至少一個太陽能接收器接收熱傳遞流體。10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括從所述第一組熱存儲罐接收熱傳遞流體的蒸汽生成系統(tǒng)。11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述第一組冷存儲罐包括至少一個冷流體存儲罐和至少一個冷流體泵罐，所述至少一個冷流體泵罐具有至少一個泵以將所述熱傳遞流體發(fā)送至所述第一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：D·T·瓦西盧克，K·C·亞歷山大，K·L·桑特爾曼，J·M·馬歇爾，
申請(專利權(quán))人：巴布考克及威爾考克斯公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國,US