[发明专利]一种带有燃气补燃的太阳能蓄热发电方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热发电领域，尤其涉及一种燃气补燃的太阳能蓄热发电方法及其装置。

背景技术

全球太阳能辐射总量约1.7×10¹⁷W，其中我国约占1%（1.8×10¹⁵W，相当于1.9万亿吨标煤/年），是我国目前年能耗总量的680倍。电力是世界上消耗量最大的二次能源，太阳能发电技术是缓解当前能源危机的有效手段，应用前景极广。

太阳能发电技术主要分为光伏发电和太阳能热发电两大类。光伏发电主要是利用光伏电池板的光电效应进行发电，在无光或者太阳光强度波动时，光伏发电系统完全停止发电或者发电功率大幅波动，对电网冲击很大。太阳能热发电主要是通过抛物面反射镜将太阳光聚集起来，直接利用外热式发动机（如斯特林发动机）发电，或通过换热装置产生高温高压的蒸汽驱动汽轮机发电。太阳能热发电效率较高，可以通过热量存储在晚上或者无光时间继续发电，但是，遇到季节变化或较长时间的阴雨天气时，太阳能热发电系统的运行也随之不稳定甚至必须停机。

因此，非常有必要开发一种可以联合常规能源或其他可再生能源的太阳能发电方法，增加发电系统的运行稳定性和可靠性。

发明内容

本发明目的在于克服现有太阳能热发电系统的不足，提供一种带有燃气补燃的太阳能蓄热发电方法及其装置。

带有燃气补燃的太阳能蓄热发电方法是：在白天阳光充足时，聚集后的太阳光透过双层抽真空石英玻璃防护罩，照射在设有鳍片的吸热面上，吸热面及鳍片上的深色吸光材料将太阳光转化为热量，增压预热后的循环流体将热量迅速带走，使得集热器出口的循环流体温度达到900℃～1400℃；在阳光不足或者阴雨日的白天，启用燃气补燃系统，同时利用聚集后阳光照射在设有鳍片的吸热面上转化的热量和燃气补燃产生的热量加热循环流体，使循环流体的出口温度达到900℃～1400℃；随后，循环流体进入蓄热器进行换热，将部分热量储存在蓄热器内，同时将蓄热器出口温度维持在700℃～950℃，随后，循环流体进入斯特林发动机的换热腔，将部分热量传递给斯特林发动机用于做功发电，换热腔出口的循环流体温度稳定在300℃～600℃，随后进入冷却室，将循环流体冷却到150℃～200℃后，利用增压机对循环流体进行增压，然后在增温室内进行预热，增压预热后的循环流体再次进入集热器内加热；在晚上，增压预热后的循环流体直接进入蓄热器进行吸热，使得蓄热器出口处循环流体温度稳定在700℃～950℃，随后，循环流体进入斯特林发动机的换热腔，将部分热量传递给斯特林发动机用于做功发电，换热腔出口的循环流体温度稳定在300℃～600℃进入冷却室，将循环流体冷却到150℃～200℃后，利用增压机对循环流体进行增压，然后在增温室进行预热，增压预热后的循环流体再次进入蓄热器进行吸热，依此循环驱动斯特林发动机做功发电。

带有燃气补燃的太阳能蓄热发电装置由集热器、蓄热器、斯特林发动机、发电机、增压机、换热器和循环流体切换阀门组成，其中集热器的出口与蓄热器入口连接，蓄热器出口与斯特林发动机的换热腔的入口连接，换热腔的出口与冷却室入口连接，冷却室出口与增压机入口连接，增压机出口与增温室入口连接，增温室出口通过循环流体切换阀门分别与集热器的入口和蓄热器入口连接；斯特林发动机与发电机连接。

燃气补燃系统采用蓄热燃烧方式，将排放烟气的显热贮存于蓄热换热器内用于预热助燃空气，减少燃气使用量。

所述的集热器由燃气储气罐、燃气总阀门、蓄热换热器、燃气切换阀门、燃气燃烧器、入口、吸热面、鳍片、导流板、补热换热板、双层抽真空石英玻璃、燃气燃烧室、循环流体吸热室、出口、引风机、烟气切换阀门、空气切换阀门、鼓风机组成；循环流体吸热室上方设有双层抽真空石英玻璃，双层抽真空石英玻璃两边对称设有两个入口，循环流体吸热室内倾斜布置设有鳍片的吸热面，设有鳍片的吸热面中间设有循环流体孔，吸热面下方设有导流板，导流板下方设有补热换热板，补热换热板将燃气燃烧室和循环流体吸热室分开，导流板引导循环流体从吸热面背面流过后再从燃气燃烧室上部的补热换热板上方通道流过。补热换热板中间设有出口，燃气燃烧室两边分别设有燃气燃烧器，两个燃气燃烧器通过燃气切换阀门和燃气总阀门与燃气储气罐连接，燃气燃烧室两边分别设有蓄热换热器，两个蓄热换热器一端口通过空气切换阀门连接，空气切换阀门与鼓风机连接，两个蓄热换热器另一端口通过烟气切换阀门连接，烟气切换阀门与引风机连接。所述的双层抽真空石英玻璃为流线型曲面，引导循环流体流动，并使得尽量多的入射光线垂直或接近垂直于镜面，减少了光学损失。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：