太阳能光热电站低负荷给水加热研究
  摘要：本文结合光热电站蒸汽发生器系统(熔盐和水换热)为例，通过对蒸汽发生器系统工艺进行研究，涉及到蒸汽发生器系统在电站启动，正常运行，低负荷运行等各工况下的需求，出一种工艺系统方法满足保证给水温度在熔盐凝固点之上：在熔盐和水换热时，保证给水温度在熔盐流出的最终端设备里高于熔盐的凝固温度（留有温度余量）；同时还要考虑较少设备，系统简单，便于操作，减少投资的新系统方法。对于光热电站蒸汽发生器系统设计及安全运行具有重要意义。
        关键词：光热电站，蒸汽发生器系统，熔盐，凝固点，低负荷加热器，高压加热器
        1、概述
        我国能源消费结构中石油、天然气、煤炭等化石燃料占能源消费的比重较高，以煤为主的能源构成是我国大气严重污染的主要根源，随着化石燃料消费总量的增加，来自环境破坏方面的压力将进一步加重。在各种可再生能源中，太阳能是最普遍、最安全、最丰富、最洁净、最永久的能源。光热发电技术是将太阳能转化为热能，然后利用热力循环的方法带动发电机发电的热发电技术的简称，是太阳能的一种高品位利用方式。光热发电动力系统将是未来我国建立绿能源动力系统的主要发展目标之一。全球太阳能光热发电已经进入产业化发
展期，国内太阳能光热发电即将进入产业化爆发期。并且符合国家发展循环经济及可持续发展战略。
 
        附图1
        光热发电技术主要包括镜场系统-吸热系统-储热系统-蒸汽发生器系统-发电系统，其中蒸汽发生器系统是重要环节之一。本文主要属于光热电站蒸汽发生器系统工艺的设计领域，在电站启动，正常运行，低负荷运行等各工况下的需求，出一种工艺系统方法满足保证给水温度在熔盐凝固点之上：在熔盐和水换热时，保证给水温度在熔盐流出的最终端设备里高于熔盐的凝固温度（留有温度余量）；同时还要考虑较少设备，系统简单，便于操作，减少投资的新系统方法。
        本文主要通过对蒸汽发生器系统(熔盐和水换热)工艺进行研究，发明一种新系统，使用一种低负荷加热器系统，代替传统的使用启动备用锅炉，在光热电站运行在低负荷工况时能自行满足加热给水的需要，使系统简单，造价低廉，节省燃料消耗。
        2、光热电站蒸汽发生器系统及辅助系统介绍
        蒸汽发生器系统(熔盐和水换热)功能是实现熔盐与水工质之间的热交换。来自热盐罐
的高温熔盐进入过热器，经换热后依次进入蒸汽发生器，省煤器，最后变为低温熔盐后返回低温储罐；而来自高压加热器的给水则依次流经低负荷预热器、启动电加热器，蒸发器和过热器，从而实现熔盐与水工质的热交换，产生符合汽轮机运行要求的过热蒸汽。工艺流程详见 附图1。
        蒸汽发生器系统及辅助系统包括1 汽机回热系统高压加热器、2 低负荷预热器、3 启动电加热器、4 外置循环泵、5 省煤器、6 蒸发器、7 汽包、8 过热器、9 减温减压器及联接管道等。
        3、低负荷给水加热新工艺系统
        3.1光热电站低负荷运行时，给水温度分析
        由于光热电站中蒸汽发生系统将会按照每天启动和停机设计，并且运行负荷受天气影响较大，在部分负荷运行的概率较常规电站大。其中机组在部分负荷运行时，虽然蒸汽温度可以保证，但是运行压力较额定工况下降较大，这时汽包的压力也下降较大，对应的饱和水的温度较低，导致熔盐在省煤器里面发生凝固，故本文通过对蒸汽发生器系统(熔盐和水换热)工艺进行研究，增加低负荷换热器，保证电站低负荷运行各工况下，在熔盐和水换热时，保证给水温度在熔盐流出的最终端设备里始终高于熔盐的凝固温度（留有温度余量）
；取某工程为例，通过热平衡软件ThermalFlex软件进行模拟，主汽，汽包，省煤器汽水侧的压力，温度参数如表格：
 
 
        根据上述表格数据分析，如果在低负荷运行时，给水温度低于二元熔盐（40%KNO3+40%NaNo3）的凝固点温度221℃，通常工程里面考虑安全性，对于熔盐的最低温度才应该去一定的安全余量。
        3.2新工艺系统设计方法
        经过对工艺流程分析，在蒸汽发生器系统低负荷时，通过将蒸汽发生器系统自产蒸汽引致低负荷加热器（如果低负荷加热器检修，可以引致机回热系统中最后一级高压加热器），保证给水温度在省煤器（熔盐最后出口）不低于熔盐的凝固点温度（考虑一定余量，保证设备安全运行，同时保证低负荷运行；详细方法如下：
        3.2.1在原有蒸汽发生器系统中增加低负荷给水加热器设备，汽源来自蒸汽发生器系统自产蒸汽；
        3.2.2利用汽机回热系统中最后一级高压加热器设备作为低负荷给水加热器的备用，汽
源来自蒸汽发生器系统自产蒸汽；
        3.2.3汽源来自蒸汽发生器系统出口过热自产蒸汽，其出口温度根据低负荷加热器的温度需要通过减温装置供给；
        通过以上途径可解决光热电站低负荷时给水温度过低造成蒸汽发生器省煤器内熔盐凝固问题。
        4、结论
        通过光热电站蒸汽发生器系统进行研究，发明本新工艺系统，使用一种低负荷加热器系统，代替传统的使用启动备用锅炉，在光热电站运行在低负荷工况时能自行满足加热给水的需要，使系统简单，造价低廉，节省燃料消耗。并且通过跟实际工程进行验证，保证了ＥＰＣ承包方在投标阶段和项目执行阶段技术方面的可靠性，为蒸汽发生器系统厂家设计提供参考。
 
 

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