[发明专利]槽式太阳能中高温一体化热发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种槽式太阳能中高温一体化热发电(CSP)装置，该技术属太阳能热发电领域。

背景技术

目前，摆在国际太阳能聚热发电(CSP)领域的关键技术课题就是通过技术创新不断降低太阳能热发电设备制造成本，继续提高发电效率，积极创造替代化石能源的经济技术基础。在发明专利201110060078.9；201110086362.3和201110161536.8申请中提出设立适合太阳能中低温热发电(CSP)的新型的储热换热一体化装置，其目的是为了减少太阳能热发电设备数量、降低热损失，提高换热和发电效率。其实，这种设计方案不仅可以在太阳能中低温热发电装置上应用，也同样可以应用在太阳能中高温热发电装置上。但是，面对动力循环介质完全不同的蒸汽朗肯循环热发电，必须根据自身特殊要求和特点设计不同模式的一体化热发电装置。

发明内容

本发明就是为实现槽式太阳能中高温一体化热发电而发明的新型槽式太阳能热发电装置(CSP)。

本发明由抛物槽聚光阵列、线聚焦强化集热管、导热工质、换热器、雾化器、雾化闪蒸罐、压力泵、压力控制阀、储热蒸发罐、储热工质、蒸汽动力机、蒸发器、冷凝器、空冷机组、调节阀、传输管线、互补锅炉、聚光阵列集群PLC控制器，液压或涡轮蜗杆驱动器组成，其特征在于：直接将水雾化后作传热工质；抛物槽聚光阵列前端设置雾化器，雾化器进口连接压力泵，雾化器出口连接抛物槽聚光阵列的线聚焦强化集热管进口；抛物槽聚光阵列分为饱和阵列和过热阵列，两个阵列之间设置雾化闪蒸罐，雾化闪蒸罐进出口分别连接两个阵列，过热阵列用以产生过热蒸汽，过热蒸汽直接进入储热蒸发罐内的换热器；储热蒸发罐设置换热器进出端口，出口端连接冷凝器进口，冷凝器出口连接压力泵，压力泵出口连接雾化器；雾化闪蒸罐另一出口连接压力控制阀，压力控制阀一端连接冷凝器；

蒸汽动力机的蒸发器设置在储热蒸发罐内；与换热器成横向、或纵向、或圆形均衡分布固定；或将换热器和蒸发器分层或分区设置在储热蒸发罐相应的分层或分区内；或者设立若干个储热蒸发罐，并联在抛物槽聚光阵列中，换热器和蒸发器分别设置在若干个储热蒸发罐内；蒸发器进出口分别连接压力泵出口和蒸汽动力机进口；换热器分别连接抛物槽聚光阵列进出口；或者在储热蒸发罐内只设置一个蒸发器，蒸发器的进口与抛物槽聚光阵列出口和蒸汽动力机进口连接；蒸发器的出口与压力泵连接，其间设置调节阀，在日照充足时发电和储能同时进行，在无日照时利用熔盐储热发电，或启动互补锅炉通过其他可再生能源补热发电。

所述换热器和蒸发器为做防腐处理的盘管式或列管式换热器或蒸发器，列管式换热器或蒸发器使用的金属管为耐高温不锈钢波节管或波纹管、内螺旋或外螺旋管；或不锈钢管表面溅射钛合金涂层，或耐高温钛合金钢管。

所述线聚焦强化集热管的金属内管是具有强化换热功能的环形、或外螺旋或内螺旋形、或金属管表面有规则凸起成苞的苞体波节金属内管，或使用金属直管时需在进口端处内管表面焊接气流扰动片。

所述储热蒸发罐是可以盛装液态相变储热工质的大型容器或带有传热管道的大型固体储热容器；储热蒸发罐设置换热器进出口和和蒸发器进出口；同时设置物料进口、压力调节阀、压力和温度传感器以及温度平衡搅拌装置；互补锅炉直接设置在储热蒸发罐的罐体内，使储热蒸发罐成为集太阳能换热、储热、补热、蒸发于一体的储热装置。

所述储热工质为液态相变或固态显热储热工质，如熔盐、导热油、混凝土、陶瓷或含石墨以及铝金属材料的储热固体物。

所述导热工质为雾化水汽、或氮气、二氧化碳气、氦气或压缩空气。

所述互补锅炉可使用生物质燃料、矿物质燃料或天然气、沼气、煤气对存储在储热蒸发罐内的熔盐或其他储热工质进行加热或补热。

该发明主要有以下创新点：

1、采用水直接产生蒸汽(DSG)模式或高温气体进行换热，其直接好处是比热容高、工况温度高，所获得的熔盐温度也高。将换热和蒸发经熔盐作为中间媒介，避免了聚光阵列因日照强度瞬时改变导致集热管内压力变化而直接影响蒸汽机组工况，同时还可简化现有DSG模式的复杂控制系统。

2、线聚焦强化集热管具有强化传热并对工质进行扰动实现湍流的作用，可大幅度提高光热转换效率，降低集热管发射率。

3、充分利用储热蒸发罐实现换热、储热、蒸发、补热一体化运行。

4、熔盐工质在储热蒸发罐的内部循环，可有效防止凝固危险。

5、充分利用储热功能延长发电时数，确保连续不间断发电。

6、有效简化设备数量，大幅度降低太阳能热发电装置制造成本。