[發(fā)明專利]一種能直接生成高溫蒸汽的太陽能集熱系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106595076A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 李增清;李淵
• 申請（專利權）人: 李淵
• 主分類號: F24J2/10
• 分類號: F24J2/10;F24J2/32;F24J2/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于太陽能熱利用技術領域，尤其涉及一種能直接生成高溫蒸汽的太陽能集熱系統(tǒng)的技術。

背景技術

一方面人類能源消費水平不斷提高，另一方面常規(guī)化石能源日益枯竭，而且常規(guī)化石能源伴隨的污染物排放問題日益不能滿足人們對于未來能源的需求。太陽能作為一種取之不盡用之不竭的新型清潔能源，正越來越得到人們的重視，針對太陽能的開發(fā)工作正在日益取得進展。其中太陽能發(fā)電是對太陽能的一種高級開發(fā)應用，它通過一定的手段將太陽能最終轉化成電能，以滿足現(xiàn)代社會的電力需求。

DSG為英文Direct Steam Generation的縮寫，意為“直接蒸汽發(fā)電”。目前歐美研究這種技術的比較多，國內研究較少，大多盯著主流(帶儲熱系統(tǒng)的)的光熱發(fā)電技術。

DSG技術即采用太陽能集熱技術的直接蒸汽發(fā)電技術，有別于當前主流的帶儲熱系統(tǒng)的太陽能光熱發(fā)電技術。當前主流的太陽能光熱發(fā)電技術是采用集熱器收集太陽能，加熱高沸點介質如導熱油或高溫熔鹽，保持液態(tài)(沒有相變)進入儲熱裝置保存，再經二次換熱裝置加熱介質水，產生高溫高壓蒸汽驅動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。這種技術由于儲熱及二次換熱裝置的引入而增加了投資費用，同時也由于二次換熱溫差的存在，必然會降低主蒸汽溫度，影響了發(fā)電熱循環(huán)效率。

DSG技術是直接用水作吸熱介質，產生高溫高壓蒸汽，驅動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。這種技術方案由于減少了二次換熱環(huán)節(jié)，可以提高主蒸汽溫度以提高發(fā)電效率，減少投資費用。

要將太陽能光熱發(fā)電實現(xiàn)大規(guī)模產業(yè)化，最關鍵還是在技術方面的突破，在發(fā)電方式上、集熱方式上都要有技術創(chuàng)新、技術突破，需要一次變革性的技術，來推動實實在在的能源技術革命。

發(fā)明內容

(一)解決的技術問題

本發(fā)明創(chuàng)造性地提出了一種能直接生成高溫蒸汽的太陽能集熱系統(tǒng)，將帶動太陽能光熱利用產業(yè)化的發(fā)展；解決了現(xiàn)有的太陽能集熱裝置結構復雜、初期投資大、建造周期長的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用了下列技術方案：一種能直接生成高溫蒸汽的太陽能集熱系統(tǒng)，包括碟式反射鏡、反射鏡支架、日跟蹤裝置、輸水管道、蒸汽管道、聚熱蒸發(fā)器，其特征在于，若干個碟式反射鏡安裝在反射鏡支架上形成反射鏡單列，所述的日跟蹤裝置和反射鏡支架組成一個聯(lián)動系統(tǒng)，通過日跟蹤裝置自動跟蹤太陽光，從而帶動反射鏡單列的整體聯(lián)動；所述的輸水管道和蒸汽管道設置在反射鏡單列的正上方，且在輸水管道上等間距設置有若干水支路出口，且在蒸汽管道上等間距設置有若干蒸汽進口，所述的聚熱蒸發(fā)器包括蒸發(fā)腔和聚光頭，該蒸發(fā)腔上設置有蒸汽出口和水進口，該水進口和水支路出口連接，該蒸汽出口和所述的蒸汽進口連接，且使得每個所述的聚光頭分別處于對應的碟式反射鏡的聚焦點上。通常，若干個碟式反射鏡固定在反射鏡支架上排成一列，每個碟式反射鏡對焦一個聚光頭，由每個聚光頭受熱后集聚太陽能并將太陽能快速傳遞到蒸發(fā)腔內，進而加熱蒸發(fā)腔內的介質。為了便于理解，我們打個形象的比喻，蒸汽管道好比一條高速公路，而每個蒸發(fā)腔和對應的碟式反射鏡組成一體，則相當于沿路的加油站，不斷地給蒸發(fā)腔內的水介質持續(xù)加熱，使得水介質從輸水管道通過水支路出口分流進入蒸發(fā)腔內，經過若干個聚光頭的加熱后，蒸發(fā)腔內的水介質會快速升溫并蒸發(fā)成高溫蒸汽(可以達到600攝氏度以上的溫度)，所生成的高溫蒸汽通過蒸汽出口進入到蒸汽管道內。通常，在聚光體的受熱面上設置有一層耐高溫的太陽能吸熱涂層。通常，將日跟蹤裝置設計成單軸跟蹤系統(tǒng)，一個跟蹤系統(tǒng)可以控制一反射鏡單列的對日跟蹤，大大降低了投資成本，簡化了設備構成。

在上述的一種能直接生成高溫蒸汽的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的聚熱蒸發(fā)器包括蒸發(fā)腔、聚光頭、熱管，所述的熱管包括吸熱段和散熱段，所述的熱管的散熱段處在所述的蒸發(fā)腔內，其吸熱段則伸出蒸發(fā)腔的底部，所述的聚光頭設置在蒸發(fā)腔的下端，且使得從蒸發(fā)腔底部伸出的熱管的吸熱段直接或間接地和聚光頭本體形成緊密接觸；所述的散熱段的外表面上設置有導熱翅片。通常，所采用的熱管是一種特種熱管，熱管里面的傳熱介質采用多種無機材料混合而成，這種傳熱介質配方由物理學家渠玉芝發(fā)明的，配方及熱管制造方法見專利號(01120356.0)。此種熱管橫向和豎向放置都不影響傳熱效果，而且基本上是等溫傳熱，其耐溫的極限是1500攝氏度以上，傳熱速度是銀的至少幾千賠以上。該熱管已在國內生產且以獲得廣泛應用。