[发明专利]一种太阳能集热与电锅炉联合制中温蒸汽的装置及方法

说明书

本发明公开了一种太阳能集热与电锅炉联合制中温蒸汽的装置及方法，利用太阳能集热器(太阳能集热器包括级联的太阳能集热阵列，核心部件包括中温管、铜调节器、反光板、联箱组件)、电锅炉进行联合利用，替代燃煤、燃油锅炉的使用，提高太阳能的利用率，减少峰时电量的使用，建立联合供能系统，实现能量的梯级利用。

技术领域

本发明涉及太阳能集热与电锅炉联合利用技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能集热与电锅炉联合制中温蒸汽的装置及方法。

背景技术

我国高速发展的能源主要依赖于传统化石燃料，导致大气污染严重、气候恶化。国家电网公司响应国家政策，开展“清洁替代”和“电能替代”战略工作，积极倡导“以电代煤、以电代油、电从远方来”的能源消费新模式，其中重要的一环包括以电替代燃煤燃油锅炉的使用，进而优化能源消费结构，减少城市大气污染，促进雾霾治理。

电锅炉是以电为能源，利用电阻发热、电磁感应或电极发热，通过锅炉的换热部位把热媒水或有机热载体(导热油)加热到一定参数(温度、压力)时，向外输出具有额定工质的一种热能机械设备。电锅炉使用安全、灵活，比较适合替代中小型燃煤锅炉。此外，电锅炉高度智能化，不需要专人看管，在运营维护成本和安全隐患方面有所降低。但电锅炉系统运行成本受电价政策(谷峰电价)的影响较大，易出现运行成本较高，收益较低的问题。

太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的清洁健康能源，是应用前景最广阔的替代能源，它必将成为今后的主导能源，开发利用太阳能，对于节约常规能源、保护自然环境、减缓气候变化等，都具有极其重大的意义。利用太阳能集热与电锅炉联合运行，可充分利用“峰谷电价”政策，降低运行成本。

与传统的太阳能热水器相比，利用太阳能制中温蒸汽，目前还是处于研究初期初期，但可应用范围比较广阔，包括建筑、食品加工、海水淡化、化学、造纸、木材加工、合成橡胶、纺织和烟草、制冷等领域，应用温度集中在120～180℃范围。另一方面，针对现有太阳能热利用设备和技术应用存在无日照、阴冷天气时无法使用等弊端，不能满足建筑连续供热的需求，而燃煤燃油锅炉效率低、污染严重、电锅炉运行成本较高的问题，如何能够建立太阳能、电锅炉的联合循环、减少峰时电量的使用、提高太阳能的利用率，实现能量的梯级利用，也是亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种太阳能集热与电锅炉联合制中温蒸汽的装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种太阳能集热与电锅炉联合制中温蒸汽的装置，包括太阳能集热器、电锅炉和蒸汽电加热器；所述太阳能集热器和电锅炉的进水口均与进水泵相连，所述太阳能集热器的输出口通过第一电动调节阀门Ka与蒸汽电加热器相连，所述太阳能集热器的出水口还接有安全阀K0；所述电锅炉的输出口通过第二电动调节阀门Kb与蒸汽电加热器相连，所述蒸汽电加热器与太阳能集热器和电锅炉的输出口相连，所述蒸汽电加热器出口设有第三电动调节阀门Kc；还包括PLC控制器，所述太阳能集热器的出水口还接有第一温度传感器Ta，所述电锅炉的出水口还接有第二温度传感器Tb，所述蒸汽电加热器出口还接有第三温度传感器Tc，所述第一温度传感器Ta、第二温度传感器Tb、第三温度传感器Tc、第一电动阀门Ka、第二电动阀门Kb、第三电动阀门Kc均与PLC控制器相连。

在上述方案中，所述太阳能集热器包括级联的太阳能集热阵列，所述太阳能集热阵列的核心部件包括中温管、铜调节器、反光板、联箱组件。

在上述方案中，所述太阳能集热器核心部件中温管的吸热涂层由钛金涂层作为膜层材料，真空管采用溶胶凝胶法实现增透；所述太阳能集热器采用φ47mm真空管内管作为接收器，接收器半径r＝37/2＝18.5mm，所述真空管的外壁与反光板之间的距离为1mm，渐开线初始的角度θ₀＝41°。

在上述方案中，所述太阳能集热器核心部件铜调节器采用U型管设计，按集热器面积不同分为单U、双U和三U结构，循环工质不在真空管内，通过调节U型管内的循环工质流量提高换热效率。