[實用新型]塔式太陽能與有機朗肯循環發電系統

有效

• 申請號: 201320446050.3
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN203362421U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 田增華;李惠民;魏春嶺;張鈞;曹烜軍;閆凱;黎玫旸
• 申請（專利權）人: 中國電力工程顧問集團華北電力設計院工程有限公司
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01K25/02
• 代理公司: 北京申翔知識產權代理有限公司 11214
• 代理人: 艾晶

技術領域

本實用新型涉及一種發電系統，特別是一種塔式太陽能熱發電和有機朗肯循環（ORC）發電相結合的系統。

背景技術

現有技術中，關于塔式太陽能熱發電技術與有機朗肯循環（ORC）技術概述如下。

1、塔式太陽能熱發電技術。

塔式太陽能熱發電系統也稱集中型太陽能熱發電系統。

SPT概念于20世紀70年代就已提出,并于20世紀80年代初開始在美國、意大利、法國、日本等建成示范電站,并進行長期的實驗研究,其基本原理是利用太陽能集熱系統將太陽熱能轉換并儲存在傳熱介質(水、熔鹽或空氣等)中,再用該高溫傳熱介質加熱蒸汽至10MPa,500℃以上,驅動常規Rankine循環汽輪發電機組發電。這種發電方式無需常規能源,其動力的供給完全來自于集熱系統內因太陽輻射所產生的高溫傳熱介質。基于這一原理構建的SPT系統主要由定日鏡陣列、高塔、受熱器、傳熱流體、換熱部件、蓄熱系統、控制系統、汽輪機和發電系統等部分組成,屬于太陽能、蓄熱與發電三大技術的創新性組合應用。

大型受熱器位于一高塔上,定日鏡群以高塔為中心,呈圓周狀分布,以便將太陽光精確地聚焦到高塔頂部的受熱器上,將受熱器中的傳熱介質加熱至500℃以上,存入高溫儲罐。需要時用泵將高溫傳熱介質泵入蒸汽發生器內,與給水進行熱交換產生10MPa,500℃以上的蒸汽,最后利用該高溫高壓蒸汽驅動Rankine循環汽輪發電機組發電。汽輪機排汽經冷凝器冷凝后泵回給水系統,供蒸汽發生器重復循環利用。高溫傳熱介質在蒸汽發生器中經熱交換后,溫度降至250~300℃,被泵入低溫儲罐儲存,需用時,再泵送回高塔上受熱器內加熱。傳熱介質沿受熱器→高溫儲罐→蒸汽發生器→低溫儲罐循環流動,所發生的能量轉換過程為:太陽熱能(定日鏡場)→傳熱介質內能(受熱器)→蒸汽動能(蒸汽發生器)→電能(汽輪發電機)。

塔式太陽能熱力發電功率大、熱量傳遞路程短、熱損耗少、聚光比和溫度較高。

SPT采用成熟的常規能源技術,僅是熱能供給部分由太陽能取代化石燃料,從而降低了技術難度和投資風險。其他特點還包括如下內容。

(1)定日鏡采用雙軸跟蹤,將太陽光精確地聚焦到位于高塔頂部的受熱器上,聚光倍數高達500℃以上,易達到較高溫度,但跟蹤控制系統復雜,代價太高,目前技術條件下,難以實現商業化。

(2)能量集中過程是靠定日鏡反射太陽光線一次完成,且受熱器散熱面積相對較小,因而光-熱轉換效率較高。

(3)備有足夠大的高溫儲能系統,延長了發電時間,蓄熱系統白天吸熱,陰天或夜晚將所儲存的熱量釋放出來加熱蒸汽,使電站在夜間能夠持續發電,減少了對天氣的依賴性,且不需要化石燃料。

2、有機朗肯循環發電技術。

有機朗肯循環系統(ORC)采用有機工質取代朗肯循環的水蒸氣作為工質，廣泛應用于太陽能、工業廢熱利用和地熱利用等領域。太陽能有機朗肯循環熱發電技術具有以下優點：較低的初投資成本；運行成本低;工作溫度低，安全性高。相比于太陽能朗肯循環熱發電，在機組容量為0.1~10?MW的系統中，采用有機朗肯循環熱發電技術是安全、經濟效益好的方法。

目前世界上它式太陽能熱發電及有機朗肯循環發電系統均已實現了商業化運行，因此，塔式和有機朗肯循環發電技術在目前的技術條件下更加具有實用性和可行性。

實用新型內容

本實用新型的目的在于將塔式太陽能熱發電與有機朗肯循環發電相結合，充分發揮各自的特長，形成聯合循環發電系統。塔式將導熱油加熱后送至有機朗肯循環（ORC）裝置與有機工質進行換熱，工質由液體變成氣體進入汽輪機進行做功發電。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案。一種塔式太陽能與有機朗肯循環發電系統，其包含塔式太陽能發電系統及有機肯朗循環發電系統，該塔式太陽能發電系統包含熔融鹽輸送管及熔融鹽回收管，該有機肯朗循環發電系統包含導熱油換熱器，該熔融鹽輸送管及熔融鹽回收管與導熱油換熱器相連接。

本實用新型的有益效果是：塔式太陽能熱發電與有機朗肯循環（ORC）發電相結合，與純塔式相比，常規島部分發電效率提高，集熱場部分投資減小；與其他有機朗肯循環（ORC）聯合發電系統相比，由塔式太陽能集熱場取代了燃燒加熱系統，更加環保，沒有CO2、SO2和NOx排放，更具有環保和社會效益。此電站整體發電效率較高，能很好的促進太陽能熱發電在中國的發展。

附圖說明

圖1是本實用新型系統的結構示意圖。

具體實施方式