[发明专利]生产太阳能蒸汽的方法和设备

说明书

本发明涉及一种生产太阳能蒸汽的方法和设备。

由太阳能研究联合会：“主题93/94”(Forschungsverbund Sonnenenergie“Themen 93/94”)，M.米勒的论文“太阳能农场发电站和在抛物面槽聚光器中直接蒸发(Solare Farmkraftwerk und Direktverdampfung in Parabolrinnen-Kollektoren)”已知，在全世界范围内，抛物面槽太阳能电厂生产了目前生产的太阳能电流的90％以上。为了进一步提高抛物面槽太阳能电厂的效益，必须充分挖掘提高效率和降低成本的现有潜力。太阳能电厂成本的大约70％是由聚光器场组引起的。其余30％是传统的设备部分形成的。因此，聚光器场组的成本降低决定性地使抛物面槽太阳能电厂的总费用降低。

聚光器场组包括大量聚光器和吸收管。在吸收管内吸收由聚光器集中到吸收管上的太阳束。在直接蒸发时，要蒸发的介质直接在吸收管内汽化。

在例如由美国专利4781173已知的方法和设备中，作为在吸收管内直接蒸发的介质用的是水。水在吸收管内完全汽化，所以在蒸发管路末端的吸收管出口处存在的是过热蒸汽，鉴于蒸汽的发生方法，所以这种过热蒸汽又称为太阳能过热蒸汽，将其直接引入透平机中。在这种情况下可以避免夹带水分，以及蒸汽温度只能具有一定程度的改变。

有关蒸汽参数的稳定性方面对蒸汽发生装置提出了高要求。首先是在吸收管内存在过热的危险。由于温度高可能在吸收管内形成损伤，其后果是导致缩短用于生成太阳能过热蒸汽的吸收管的使用寿命。因此对吸收管的吸收镀层和所有其他部分的材料性能提出了严格的要求。

除此之外，必须保证调整给水量。水的供给必须在吸收管上网眼很细地进行，并需要根据太阳辐射准确地调整。由于太阳能过热蒸汽的高温造成的吸收管短寿命以及细网眼供水的复杂的调整，导致聚光器场组严重的费用负担。

因为太阳能过热蒸汽在吸收管内流动并从聚光器场组排出，所以形成在吸收管内太阳能过热蒸汽有限的最大流量密度。所以在吸收管内产生严重的附加压力损失。由于在吸收管内太阳能过热蒸汽的高温，通过从吸收管热反射而造成进一步的损失。

因此本发明的目的是提供一种生产太阳能蒸汽的方法，按此方法避免在吸收管内过热的危险，与此同时实现聚光器场组内显著的成本降低。此外，本发明的另一项目的是提供一种实施此方法的设备。

按本发明上述第一个目的通过一种方法来达到，这种方法用于生产太阳能蒸汽，它借助于至少一个聚光器和至少一根通水和/或蒸汽的吸收管，其中向吸收管供入补充的水，使吸收管出口处存在湿蒸汽。

按本发明上述第二个目的通过一种设备来达到，这种设备用于生产太阳能蒸汽，它至少包括一个聚光器和至少一根通水和/或蒸汽的吸收管，其中设有用于补充给水的装置，为的是使吸收管的出口处存在湿蒸汽。

由于生产和使用湿蒸汽作为太阳能蒸汽，避免了吸收管的过热。湿蒸汽由水和蒸汽两个部分组成。所以在吸收管内的温度明显降低。因此降低了对于组成吸收管的各部分有关耐高温性的要求。吸收镀层因而工作在一个保证效率最佳地吸收太阳光的温度范围内。从而避免了因热反射引起的辐射损失。较低的工作温度保证各部件有长的寿命。其结果是导致大量节省了整个聚光器场组的费用。

最好在吸收管入口处和/或在给水的输入点处至少供入与沿流动方向设在邻近吸收管出口的输入点处相同的水量。与生产太阳能过热蒸汽的设备相比，输入点的数量保持得较少。绝对不要单独调节水的供入，供水量大致与太阳照射的剂量相配便足以满足要求。因此可以省去为准确调整所需的费用。

特别有利的是在整个吸收管内存在湿蒸汽。使用湿蒸汽替代太阳能过热蒸汽，在供热量相同的情况下能有更大的流量密度。因此沿整个吸收管区域压力损失显著降低。

在另一项设计中，用于供入吸收管中的水从燃烧矿物燃料的发电站的水汽循环中提取。因此用于吸收管的水无需额外提供，由此节省了运行设备方面的费用。

至少一根通水的导管最好沿其流动方向在聚光器的前面汇入吸收管内。

为了进一步说明本发明可参见附图表示的实施例，在此唯一的图中示意表示了一种生产太阳能蒸汽的设备。

如图所示，用于生产太阳能蒸汽的设备2包括多个聚光器4。每个聚光器4均有抛物面形状。多个聚光器4前后连续排列，使之构成一个抛物面槽装置28。