[發明專利]一種新型槽式太陽能再循環式集熱系統

有效

• 申請號: 201310390655.X
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103438591A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 陳海平;馮蕾;安連鎖;徐玫
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F24J2/40
• 分類號: F24J2/40;F24J2/46
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

技術領域

本發明涉及到一種新型槽式太陽能再循環式集熱系統，屬于太陽能熱利用技術領域。

背景技術

槽式太陽能集熱系統能夠產生100-400℃的中高溫蒸汽，在諸多領域都擁有著廣闊的應用前景。工農業生產中對中高溫蒸汽有著廣泛的需求,例如在合成橡膠領域各工序的流程中都要用到大約在130℃左右的高溫蒸汽，而木材加工中膠合板制備過程需要從120-180℃的蒸汽，此外，造紙、食品加工、煙草、紡織等都對中高溫蒸汽有著不同程度的需求，而熱力發電過程中驅動汽輪機的高達300-400℃的蒸汽也可以借由槽式太陽能集熱系統產生。對蒸汽消耗大戶發電行業來說，用太陽能蒸汽集熱器產生中高溫蒸汽的節能效果將會是巨大的。近十多年來，太陽能集熱器用以制備300-400℃的蒸汽來進行發電已經有了諸多的工程實踐,當中最有代表性的如:美國加州的SEGS(Solar?Electric?Generating?System)太陽能熱電站和歐洲的DISS(Direct?Solar?Steam)工程。其中DISS項目在實際條件下運行了3700h并能產生10*10⁶Pa、400℃的高溫蒸汽,證實了太陽能熱力發電的可行性。

太陽能熱發電在工程實踐中的成功應用為我國的節能減排工作又開拓了一條新的思路：太陽能熱發電是將太陽光聚集并將其轉化為工作流體的高溫熱能通過常規的熱機或其它發電技術將其轉換成電能的技術。槽式太陽能集熱系統分為油冷卻型和DSG型（直接蒸汽發生系統），分別采用油和水為集熱工質，油冷卻型技術發展已基本成熟，DSG型系統是采用水作為工作介質，水在給水泵的作用下流入太陽能集熱器場陣列吸收太陽輻射能量逐步變為水蒸汽，高溫高壓的蒸汽直接進入汽輪機做功。圖1是現有的槽式太陽能集熱系統結構示意圖。槽式直接蒸汽太陽能集熱系統為三種基本的循環模式，即一次通過式、注入式和再循環方式，如圖1所示。由于集熱器內發生相變傳熱，在重力作用下，汽液在集熱管內呈非均勻分布，尤其在分層流條件下，液體僅存在于集熱管底部非均勻流將導致集熱管周向存在較大溫差，由此引起的熱應力易使得集熱管發生彎曲形變，導致玻璃外套管破裂或使得集熱器偏離聚焦線。這種水在管內流動受到不均勻熱流密度加熱時集熱管應力變化和水在發生相變過程中兩相流動的不穩定性限制了槽式太陽能集熱系統的發展。新型槽式太陽能集熱系統，是用擴容蒸發器代替汽水分離器引入到系統中，通過非能動技術控制擴容蒸發壓力，擴容蒸發器中產生溫度較高的疏水不再是經再循環泵進入集熱系統入口，而是輸送到除氧器，這可保證水加熱段和蒸汽過熱段工質的單向流動，此狀態流型簡單，管內工質的傳熱流動穩定，系統出口過熱蒸汽參數易于控制，從而有效避免了集熱器周向受熱不均勻和兩相流引起的系統不穩定。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型槽式太陽能再循環式集熱系統，該系統能夠確保太陽能集熱系統水加熱段內只產生飽和水而避免產生兩相流動帶來的不穩定，確保太陽能集熱系統蒸汽過熱段產生的過熱蒸汽參數穩定,便于控制；有望解決阻礙槽式太陽能技術發展過程中存在的汽水兩相流以及出口蒸汽參數不穩定等技術難題。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：

一種新型槽式太陽能再循環式集熱系統，由槽式太陽能集熱系統水加熱段和蒸汽過熱段、擴容蒸發器、非能動穩壓器、增壓泵和控制閥等組成；在槽式太陽能集熱場水加熱段前端設置增壓泵，后端設置擴容蒸發器，擴容蒸發器蒸汽出口連接到太陽能集熱場蒸汽過熱段，擴容蒸發器疏水出口連接到除氧器；設置非能動穩壓器，一端通過控制閥門連接到給水，一端連接到擴容蒸發器汽側。

本發明還提供一種新型槽式太陽能熱發電系統。該槽式太陽能熱發電系統含有所述新型槽式太陽能再循環式集熱系統，所述新型槽式太陽能再循環式集熱系統汽輪機與發電機相連，太陽能過熱場產生的過熱蒸汽直接進入到汽輪機內做功——帶動發電機發電。

本發明新型槽式太陽能再循環式集熱系統，在擴容蒸發器上設置非能動穩壓器，避免在槽式太陽能集熱系統水加熱段內產生兩相流而造成系統不穩定以及蒸汽過熱段出口參數不穩定，難以控制等技術問題。

將給水經過升壓泵升壓，引入到太陽能集熱系統的水加熱段，在水加熱段只產生飽和水，經過擴容蒸發器后產生飽和蒸汽，再進入太陽能過熱段加熱產生過熱蒸汽，滿足熱力系統的需要；擴容蒸發器產生的疏水不再回到太陽能集熱系統的入口而是回到除氧器中，提高給水溫度，形成新的再循環。