[发明专利]具有备用热供应系统的太阳能蒸汽发生器

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2008年4月16日提交的美国临时专利申请No.61/045,361以及2008年5月30日提交的美国临时专利申请No.61/057,460的权益；这些专利申请以它们的整体结合在本文中。

技术领域

本公开大体涉及太阳能蒸汽发生器，且更具体而言，涉及具有备用热供应系统的太阳能蒸汽发生器。

背景技术

使用太阳能来加热工作流体是已知的，工作流体起作用来为工业过程提供热能或者产生电功率。在发电应用中，来自太阳的辐射能集中到太阳能接收器上来加热工作流体，由此使用该热量来产生蒸汽，以便为使发电机转动来提供电力的涡轮机供以动力。在白天时段期间，辐射能可用来加热工作流体。但是在夜间时段期间，热传递流体冷却下来，从而在白天时段到来时导致能量损失以及用来加热传递流体的更长的恢复时间。当白天返回时，太阳能再次加热工作流体，这可在以最优的水平执行发电之前占用相当长的时间段。此外，太阳能接收器中的构件的反复的热循环提高了这些构件上的应力，该应力可导致开裂、构件寿命缩短或者构件故障。

因此，存在降低由于反复的冷却和加热而产生的、太阳能接收器的构件的热循环的效应的需要。此外，存在当白天来临时缩短太阳能发电机的起动时间的需要。

本发明提供了一种备用热供应系统来克服与在夜间时段期间热传递流体的冷却相关联的这些问题。

发明内容

根据本文所说明的各方面，提供了一种包括太阳能板的太阳能蒸汽发生器，太阳能板加热穿过其中的流体。蒸汽鼓将蒸汽与从太阳能板接收的流体分开；并且然后将该流体提供给太阳能板。备用热供应系统在提供给太阳能板的太阳能低的时段期间加热蒸汽鼓中的流体。

根据本文所说明的其它方面，存在一种在夜间时段期间保持太阳能蒸汽发生器内的流体处于预期的温度的方法。该方法包括利用备用热量加热流过太阳能板的流体，使被加热的流体循环到使蒸汽与从太阳能板接收的流体分开的蒸汽鼓；以及使来自蒸汽鼓的流体循环回到太阳能板。该方法还包括当流体的温度跌落到期望温度之下时使流体流循环到备用加热器；以及使被加热的流体流从备用加热器循环回到蒸汽鼓。

通过以下附图和详细描述例示了以上所述的以及其它的特征。

附图说明

现在参照附图，其是示例性实施例，且其中同样的元件类似地编号：

图1是根据本发明的太阳能蒸汽发电系统的示意图；

图2是根据本发明的、在蒸汽鼓外部具有备用热供应系统的太阳能蒸汽发生器的示意性视图；且

图3是根据本发明的、在蒸汽鼓内部具有备用热供应系统的太阳能蒸汽发生器的另一个实施例的示意性视图。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明提供了太阳能蒸汽发生器或者太阳能接收器100，其包括用于在夜间时段(或者低太阳能时段)期间、当太阳辐射101不可用时保持太阳能接收器内的水132处于相对恒定的温度的备用热供应系统109。保持太阳能接收器100处于恒定温度将缩短当太阳辐射针对蒸汽发生变得可用时的恢复时间。恒定温度还将减小厚壁蒸汽发生器构件上的热循环应力，由此提高构件寿命。太阳能接收器100显示为太阳能发电系统10的一部分，然而，本发明构想了太阳能接收器100和备用热供应系统109还可用于需要对流体进行太阳能加热的工业应用和其它系统。

参看图1，根据本发明的一个实施例的太阳能接收器100显示为设置在塔架102上、太阳能收集器104(诸如镜面或者定日镜)的场中。太阳能收集器104布置在塔架附近，以便将来自太阳106的太阳能或者太阳辐射101引导到太阳能接收器100。定日镜104可具有弯曲的或者平坦的构造。各个定日镜可为响应于太阳的相对位置可独立地调节的。例如，定日镜可布置成阵列，由此各个阵列的定日镜由构造成以便探测和跟踪太阳的相对位置的一个或多个控制装置(未显示)单独地控制或者与该阵列的其它定日镜一起由该一个或者多个控制装置控制。因而，定日镜104可根据太阳106的位置进行调节，以便将太阳光反射到接收器100上，由此加热接收器100中的流体(例如水、传递流体)。

在本发明的一个实施例中，太阳能接收器100在图1中示出，水由其加热，以便产生用于使蒸汽涡轮机发电机113旋转的蒸汽。太阳能接收器100包括从输入管或者导管112接收水(或者其它流体)的管道(或者管路)124(见图2)的至少一个面板122。如下文将更详细地描述的，太阳能接收器100可包括执行不同的功能以便将太阳的辐射热量传递到流过管道的水和/或蒸汽的多个面板。