[发明专利]用于工作流体的太阳能加热系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求发明人Milton Venetos、David C.V.Hawkins、William M.Conlon和Charles S.J.Pickles于2009年7月8日提交的申请序列号为61/270,526、名称为“Solar Powered Heating System for Working Fluid”的美国临时专利申请的优先权的权益，通过引用将其全文并入到本文中以用于所有目的，好像在下面充分公开了一样。

技术领域

本申请一般涉及太阳能加热系统(例如，太阳能锅炉系统)和包括该系统的设备(例如，发电、空调、脱盐、石油化学加工以及增强的采油(oil recovery)设备)。

背景技术

需要备选能源来继续为众多处理供给能量以便适应世界范围内日益增长的人口。一种这样的能源为太阳能，这是因为太阳能容易在特定地理区域获取并可以用于进行作业或提供在许多工业处理中使用的热。例如，可以利用从太阳能可得的热，并将其用于升高工作流体(例如，水或油)的温度和可选地压力，从而提供高温工作流体。然后，工作流体可被供给到例如用于发电的涡轮。

然而，涡轮通常对输入的工作流体的压力和温度敏感。例如，升高工作流体入口压力和温度会提高涡轮效率。相反地，降低工作流体入口压力和温度将降低涡轮效率。这产生了太阳能系统的一个问题，因为由该系统产生的热能的量依赖于可得的太阳光的量。不幸地，太阳光的量根据一天中的时段、一年中的时节、天气等等而变化。由此，太阳能系统的热能输出是不一致的和不可靠的。

作为上述问题的结果，许多常规蒸汽涡轮发电设备使用太阳能装置(solar plant)作为用于基于燃料的主装置的辅助加热系统。例如，EP0784157描述了具有用于加热流入蒸汽涡轮装置的工作流体的并联设置的太阳能装置和全燃料加热装置的发电设备。然而，太阳能装置仅被用作辅助加热装置，例如，作为全燃料主加热装置的节热器或过热器。由此，由于该系统包括常用燃料/太阳能部分，因此该太阳能装置不独立于全燃料装置。结果，在不操作全燃料加热装置的情况下，不能使用太阳能装置。

由此，需要可独立于全燃料主加热装置操作的太阳能加热系统。

发明内容

本文中提供了涉及加热系统的各种实施例。所述系统包括第一管线(pipeline)，其被配置为将工作流体运载到包括第一燃料加热器的燃料加热装置(heating plant)。所述系统还包括太阳能加热装置，所述太阳能加热装置与所述燃料加热装置并联(in parallel)且被配置为接收由所述第一管线运载的所述工作流体的至少一部分。所述太阳能加热装置包括太阳能加热器和位于所述太阳能加热器的下游的第二燃料加热器。所述第二燃料加热器独立于所述第一燃料加热器。所述系统还包括第二管线，其被配置为从所述太阳能加热装置和所述燃料加热装置接收所述工作流体。所述第二管线被配置为将所述工作流体运载到涡轮以产生电力。

在一些实施例中，所述太阳能加热装置和所述燃料加热装置被配置为输出处于预定温度和预定压力下的所述工作流体。在一些实施例中，所述第二燃料加热器被配置为所提供的热至多为使所述工作流体到达所述预定温度和预定压力所需的热的25％。在其他实施例中，由所述第一燃料加热器和所述第二燃料加热器提供的热小于经加热的工作流体中的热的2％。

在一些实施例中，所述第一燃料加热器包括燃料燃烧锅炉(fuel fired boiler)，所述燃料燃烧锅炉被配置为对所述工作流体进行节热(economize)、蒸发以及过加热。所述第二燃料加热器包括节热器(economizer)和过热器(superheater)。在其他实施例中，所述第二燃料加热器包括预加热部。

本文中还提供了用于操作加热系统的方法和计算机可读的存储介质。

提供了将全燃料燃烧加热装置转换为混合太阳能/燃料加热装置的方法。在一些实施例中，所述方法包括：提供太阳能加热装置，将所述太阳能加热装置的输入连接到所述全燃料燃烧加热装置的输入；以及将所述太阳能加热装置的输出连接到所述全燃料燃烧加热装置的输出。

还提供了将太阳能加热装置转换为混合太阳能/燃料加热装置的方法。在一些实施例中，所述方法包括：提供全燃料燃烧加热装置；将所述全燃料燃烧加热装置的输入连接到所述太阳能加热装置的输入；以及将所述全燃料燃烧加热装置的输出连接到所述太阳能加热装置的输出。

附图说明