[發明專利]一種帶蓄熱的太陽能直接蒸汽發電系統

有效

• 申請號: 201610162091.8
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105756873B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 孫杰;劉啟斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F24S23/00;F24S10/40;F24S10/70;F24S60/00;F22B1/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種帶蓄熱的太陽能直接蒸汽發電系統，其特征在于，該太陽能直接蒸汽發電系統包括集熱子系統，蓄熱子系統和發電子系統，其中：

集熱子系統，用于收集太陽能熱量，并將收集的太陽能熱量一部分供給發電子系統進行發電，一部分輸送到蓄熱子系統中儲存；

蓄熱子系統，用于儲存集熱子系統收集的太陽能熱量，并在無輻照條件下供給發電子系統進行發電；

發電子系統，用于將集熱子系統或蓄熱子系統提供的熱能轉化為電能；

所述集熱子系統包括單管式線聚焦太陽能集熱器(1)、套管式線聚焦太陽能集熱器(2)、汽-水分離器(3)、再循環泵(4)和加壓循環泵(5)，其中：

加壓循環泵(5)，用于將工質水加壓循環進入單管式線聚焦太陽能集熱器(1)；

單管式線聚焦太陽能集熱器(1)，作為集熱子系統的預熱段與蒸發段，用于加熱工質水產生高溫高壓飽和水/蒸汽混合物；

汽-水分離器(3)，用于分離單管式線聚焦太陽能集熱器(1)產生的高溫高壓飽和水/蒸汽混合物，分別得到飽和水和飽和蒸汽；

再循環泵(4)，用于將分離后的飽和水經再循環重新進入單管式線聚焦太陽能集熱器(1)，并將分離后的飽和蒸汽進入套管式線聚焦太陽能集熱器(2)的內管側；

套管式線聚焦太陽能集熱器(2)，作為集熱子系統的過熱段，用于加熱飽和蒸汽至過熱狀態。

2.根據權利要求1所述的帶蓄熱的太陽能直接蒸汽發電系統，其特征在于，所述套管式線聚焦太陽能集熱器(2)的吸收管為套管結構，包括玻璃管(16)、真空層(17)、選擇吸收性涂層(18)、金屬套管(19)及金屬內管(20)；

正常工作時，內管側為蒸汽，套管側為熔鹽，利用聚焦太陽能先后加熱熔鹽與蒸汽，借助熔鹽的流動性改善線聚焦太陽能對蒸汽加熱的周向均勻性，緩解周向溫差帶來的熱應力問題，提升系統的安全性與穩定性。

3.根據權利要求1所述的帶蓄熱的太陽能直接蒸汽發電系統，其特征在于，所述蓄熱子系統包括第一閥門(6)、高壓儲罐(7)、第二閥門(8)、低溫熔鹽罐(9)、低溫熔鹽泵(10)、高溫熔鹽罐(11)、高溫熔鹽泵(12)、過熱器(13)、控制閥(14)和低壓儲罐(15)，其中：

高壓儲罐(7)及低壓儲罐(15)用于儲存水/蒸汽；

低溫熔鹽罐(9)及高溫熔鹽罐(11)用于儲存熔鹽蓄熱介質；

第一閥門(6)、第二閥門(8)及控制閥(14)用于改變管路流程；

低溫熔鹽泵(10)用于將低溫熔鹽由低溫熔鹽罐(9)泵入套管式線聚焦太陽能集熱器(2)的套管側；

過熱器(13)用于通過熔鹽釋放熱量加熱飽和蒸汽至過熱狀態；

高溫熔鹽泵(12)用于將熔鹽由高溫熔鹽罐(11)泵出，經過熱器(13)后進入低溫熔鹽罐(9)。

4.根據權利要求3所述的帶蓄熱的太陽能直接蒸汽發電系統，其特征在于，所述高壓儲罐(7)始終存在汽、液兩相，以保證蓄熱溫度及內部飽和狀態穩定。

5.根據權利要求1所述的帶蓄熱的太陽能直接蒸汽發電系統，其特征在于，所述發電子系統包括汽輪機、發電機組及冷凝器，利用過熱蒸汽推動汽輪機做功，進而帶動發電機發電；汽輪機出口乏汽經冷凝器冷凝為過冷水。

6.根據權利要求1所述的帶蓄熱的太陽能直接蒸汽發電系統，其特征在于，該系統將水/蒸汽既作為工質又作為主要蓄熱介質，配合少量熔鹽作為輔助蓄熱介質，實現晝夜不間斷連續發電；

在白天有輻照條件下，該太陽能直接蒸汽發電系統通過集熱子系統吸收太陽能熱量加熱工質水產生過熱蒸汽，過熱蒸汽部分進入發電子系統進行發電，其余部分進入蓄熱子系統進行儲存；

在夜晚無輻照條件下，該太陽能直接蒸汽發電系統通過蓄熱子系統產生過熱蒸汽，過熱蒸汽進入發電子系統進行發電。