[发明专利]带储热的太阳能直接蒸汽发生(DSG)系统

说明书

技术领域

本发明属于新能源或可再生能源领域中的太阳能光热利用技术，是光热发电技术中的一种，主要用于太阳能发电、供热、分布式能源，实现热、电、冷全天候联产联供。

背景技术

目前太阳能光热发电技术因考虑全天候运行需要，一般都配置储热装置，由太阳能集热装置加热沸点较高的储热媒，被加热的储热媒存放在热媒罐中，再通过热交换器将热量传至工质水，产生过热蒸汽推动汽轮机做功发电。现有技术的主要问题是系统增加了储热及热交换装置，大大增加了设备投资和媒液费用，并且由于二次传热温差的存在，也降低了热能至电能的转换效率。国外也有采用Direct Steam Generation(DSG)即直接蒸汽发电技术，这种技术提高了热电转换效率，降低了设备投资，提高了经济性，但所发电能质量变差，不能够全天候稳定运行。为解决这些问题，目前也有将二者结合起来的技术方案，但仍然存在着系统切换与控制的问题。

技术背景参考资料：

以上背景技术可参考当前槽式太阳能热发电技术、槽式太阳能集热装置及其系统的结构特征，以及专利文献：一种槽式太阳能集热装置ZL201120049309.1和201110047054.X。

发明内容

当前太阳能热发电技术如采用储热装置则主要是要解决投资费用高、发电效率低、经济性差的问题，如采用DSG技术则主要是要解决电能质量差和全天候稳定运行的问题，如采用储热与DSG结合技术则主要是要解决系统无痕迹切换和控制的问题。

本发明阐述了DSG技术与储热技术相结合的一种技术方案，引入了微阻力蒸汽加热器这一新概念。带储热的太阳能直接蒸汽发生(DSG)系统，主要由太阳能DSG集热器阵列、太阳能储热媒集热器阵列、微阻力蒸汽加热器、热媒罐、冷媒罐、蒸汽发生器、媒液泵、给水调节阀、媒液调节阀、热媒调节阀和蒸发器调节阀所组成。给水直接被太阳能DSG集热器阵列加热成过热蒸汽并经微阻力蒸汽加热器的汽侧送至汽轮发电机组。来自冷媒罐的媒液由媒液泵泵送，经太阳能储热媒集热器阵列加热后送至热媒罐储存。微阻力蒸汽加热器的结构特征是汽侧的流动阻力微小。集热器阵列一般距汽轮发电机组有一定的管道输送距离，微阻力蒸汽加热器就利用这段距离进行布置，替代一段蒸汽管道，以尽可能减少管道损失。温度不合格的蒸汽进入微阻力蒸汽加热器后分别在多根并列的直管道内受到管外热媒的进一步加热，最后在末端汇合器内汇聚输出。放过热的热媒从微阻力蒸汽加热器出来后进入蒸汽发生器进一步放热，也将此处的给水加热成蒸汽，此蒸汽也并入微阻力蒸汽加热器的汽侧，以获得进一步加热，直至温度合格。从蒸汽发生器出来的媒液进入冷媒罐待用。蒸汽发生器包含了给水加热、蒸发和过热三个工作段，可一体化制作，也可分开制作。

在太阳能DSG集热器阵列和储热媒集热器阵列的每一列介质入口处均设有流量调节阀，在微阻力蒸汽加热器的热媒进口处和蒸汽发生器的给水进口处也设有流量调节阀，确保满足每一列集热器的流量需求。

辐射强度在设定值以上时太阳能DSG集热器阵列采用出口汽温恒定/调节给水流量的控制模式，辐射强度减弱到设定值时太阳能DSG集热器阵列采用给水流量恒定在一个较小设定值的控制模式，无论辐射强弱，太阳能储热媒集热器阵列均采用出口媒温恒定/调节媒液流量的控制模式，微阻力蒸汽加热器采用出口汽温恒定/调节媒液流量的控制模式，蒸汽发生器采用出口汽温恒定/调节给水流量的控制模式。

附图说明

附图是带储热的太阳能直接蒸汽发生(DSG)系统图。图中：1－太阳能DSG集热器阵列、2－太阳能储热媒集热器阵列、3－微阻力蒸汽加热器、4－热媒罐、5－冷媒罐、6－蒸汽发生器、7－媒液泵、8－给水调节阀、9－媒液调节阀、10－热媒调节阀、11－蒸发器调节阀，HS－过热蒸汽，FW－给水，HM－热媒，CM－冷媒。

具体实施方式

带储热的太阳能直接蒸汽发生(DSG)系统如附图所示，主要由太阳能DSG集热子系统，太阳能集热储热子系统所组成(再配置以汽轮发电机组子系统、给水加热除氧子系统和调节控制系统就形成了完整的太阳能热发电系统)。

太阳能DSG集热子系统主要由槽式DSG集热器阵列(1)及其给水调节阀(8)和管道系统所组成。根据场地情况将多台集热器排列成矩阵，用管道将每一列串连起来，然后进行并联，就形成槽式DSG集热器阵列(1)。每一串连列进水口处设有一只给水调节阀(8)。给水(FW)经除氧加热后直接由太阳能DSG集热器阵列(1)加热成过热蒸汽(HS)并经微阻力蒸汽加热器(3)送至汽轮发电机组做功发电。