本實用新型屬于太陽能光熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種太陽能電站直接蒸汽過熱生成設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前，太陽能電站最常使用的是線性太陽能集熱器，如拋物面槽式太陽能集熱器或線性菲涅爾太陽能集熱器，線性太陽能集熱器中的有機傳熱流體通過系列的三個熱交換器，其中有機傳熱流體在第一個熱交換器中被預(yù)熱到它的沸點，在第二個熱交換器中沸騰，并在第三個熱交換器中被過熱。所生成的過熱蒸汽膨脹后穿過汽輪機，進而為產(chǎn)生電能的發(fā)電機提供動能。

當線性太陽能集熱器的有機傳熱流體采用水時，即水在受熱面經(jīng)過預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱后全部變?yōu)檫^熱蒸汽。由于線性太陽能集熱器的蒸發(fā)和過熱受熱面沒有明顯的界限，在蒸發(fā)受熱面有時會出現(xiàn)流動不穩(wěn)定和脈動狀態(tài)(水錘振動)，從而影響線性太陽能集熱器運行的穩(wěn)定性和安全性。

太陽能電站較常使用的另外一種發(fā)電方式為太陽能塔式發(fā)電。塔式發(fā)電是在很大面積的場地上裝有許多臺大型太陽能反射鏡，通常稱為定日鏡，每臺定日鏡都各自配有跟蹤機構(gòu)準確的將太陽光反射集中到一個高塔頂部的接收器上。接收器把吸收的太陽光能轉(zhuǎn)化成熱能，再將熱能傳給工質(zhì)，經(jīng)過蓄熱環(huán)節(jié)，再輸入熱動力機，膨脹做工，帶動發(fā)電機，最后以電能的形式輸出。

現(xiàn)有塔式發(fā)電系統(tǒng)的接收器通常包括集熱塔，集熱塔的上部開設(shè)空腔，空腔內(nèi)部設(shè)置蒸發(fā)器和過熱器，集熱塔的塔頂安裝汽包，介質(zhì)水由蒸發(fā)器蒸發(fā)進入到汽包中，汽包的出口與過熱器連接，過熱器通過管路與蒸發(fā)器聯(lián)通形成循環(huán)回路。該循環(huán)回路由于依靠自循環(huán)原理，可以較好的避免水錘振動現(xiàn)象的產(chǎn)生。但同時，由于定日鏡與集熱塔的距離較遠，集熱塔上的集熱器受太陽光光密度變化、云層遮擋、液體流量和壓力等各種因素的影響，造成過熱器運行不穩(wěn)定，導(dǎo)致過熱器過溫損壞。同時，由于過熱器所受光熱流密度較高，需耐溫要求較高的制作材料，例如鎳基合金等，而上述材料成本高昂，使得塔式發(fā)電系統(tǒng)的成本較高。

能否尋找出一種既能夠避免水錘振動現(xiàn)象產(chǎn)生，又能避免塔式發(fā)電系統(tǒng)過熱器運行不穩(wěn)定的過熱蒸汽生成設(shè)備，成為太陽能發(fā)電行業(yè)亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種既能夠避免水錘振動現(xiàn)象產(chǎn)生，又能避免塔式發(fā)電系統(tǒng)過熱段運行不穩(wěn)定的過熱蒸汽生成設(shè)備。

根據(jù)本實用新型的實施例，提供了一種太陽能電站直接蒸汽過熱生成設(shè)備，包括：

若干定日鏡，按設(shè)定布局布置；

集熱塔，設(shè)置在設(shè)定布局的中心；所述集熱塔上部設(shè)置蒸發(fā)器，頂部設(shè)置汽包；蒸發(fā)器的出口與所述汽包中的汽水分離器的入口聯(lián)通；

若干過熱器，均勻布置在所述集熱塔底部的設(shè)定區(qū)域內(nèi)；所述過熱器包括線性聚光反射裝置；所述過熱器的入口與所述汽包的出口聯(lián)通，出口與做功設(shè)備聯(lián)通。

優(yōu)選地，所述設(shè)備還包括用于聯(lián)通所述做功設(shè)備與所述蒸發(fā)器的管路，在所述做功設(shè)備放熱后的傳熱介質(zhì)冷卻后經(jīng)所述管路進入所述蒸發(fā)器中進行循環(huán)。

優(yōu)選地，若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域圍繞于所述集熱塔底部外圍的設(shè)定區(qū)域之外。

其中，若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域面積與所述集熱塔底部設(shè)定區(qū)域的面積之比為2:1～3:1。

優(yōu)選地，若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域形狀為環(huán)形、扇形或矩形；

所述集熱塔底部設(shè)定區(qū)域的形狀為環(huán)形、扇形或矩形。

優(yōu)選地，若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域形狀與所述集熱塔底部設(shè)定區(qū)域的形狀相同。

優(yōu)選地，所述線性聚光反射裝置為線性菲涅爾式反射鏡或槽式反射鏡。

由以上技術(shù)方案可知，本申請將蒸發(fā)段采用塔式集熱塔的結(jié)構(gòu)布置，相較于現(xiàn)有常規(guī)塔式發(fā)電系統(tǒng)，省去了過熱段的設(shè)置，因此其對于定日鏡的設(shè)置及要求及集熱器材料的要求均大幅降低；本申請將過熱段靠近于地面設(shè)置，并采用線性聚光反射裝置集熱，由于線性聚光反射裝置作用的傳熱介質(zhì)為單相氣態(tài)，故集熱管不存在水錘振動的問題，且線性聚光反射裝置集熱器獲得過熱蒸汽的控制非常穩(wěn)定。故本申請中的直接蒸汽過熱生成方法及設(shè)備既不會產(chǎn)生水錘振動現(xiàn)象，又不會出現(xiàn)過熱段運行不穩(wěn)定的情況。

附圖說明

通過結(jié)合以下附圖所作的詳細描述，本實用新型的上述和/或其他方面和優(yōu)點將變得更清楚和更容易理解，這些附圖只是示意性的，并不限制本實用新型，其中：

圖1為根據(jù)本申請一優(yōu)選實施例示出的太陽能電站直接蒸汽過熱生成方法的流程圖；

圖2為根據(jù)一優(yōu)選實施例示出的太陽能電站直接蒸汽過熱生成設(shè)備的中心截面圖；

圖3為根據(jù)圖2示出的直接蒸汽過熱生成過程中傳熱介質(zhì)的流向示意圖。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖描述本實用新型的太陽能電站直接蒸汽過熱生成設(shè)備的實施例。

在此記載的實施例為本實用新型的特定的具體實施方式，用于說明本實用新型的構(gòu)思，均是解釋性和示例性的，不應(yīng)解釋為對本實用新型實施方式及本實用新型范圍的限制。除在此記載的實施例外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠基于本申請權(quán)利要求書和說明書所公開的內(nèi)容采用顯而易見的其它技術(shù)方案，這些技術(shù)方案包括采用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的替換和修改的技術(shù)方案。

本說明書的附圖為示意圖，輔助說明本實用新型的構(gòu)思，示意性地表示各部分的形狀及其相互關(guān)系。請注意，為了便于清楚地表現(xiàn)出本實用新型實施例的各部件的結(jié)構(gòu)，各附圖之間并未按照相同的比例繪制。相同的參考標記用于表示相同的部分。

本實用新型的實用新型人注意到，塔式發(fā)電系統(tǒng)的集熱塔相較于線性太陽能集熱器，其內(nèi)布置的蒸發(fā)器的水管管路不會發(fā)生水錘振動的現(xiàn)象，但其過熱段卻存在背景技術(shù)中所述的運行不穩(wěn)定的問題。而同時，線性太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)受太陽光光密度變化、云層遮擋等因素的影響較小，受熱均勻，光熱流密度穩(wěn)定。但是線性太陽能集熱器的傳熱采用水時，其蒸發(fā)段采用近水平設(shè)置，存在水錘振動現(xiàn)象。基于上述情況，本實用新型的實用新型人提出一種構(gòu)想，突破現(xiàn)有塔式發(fā)電系統(tǒng)和線性太陽能集熱器的既有集熱模式，將塔式發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢和線性太陽能集熱器的優(yōu)勢分別抽離出來并進行集合，從而提出一種全新的太陽能電站直接蒸汽過熱生成方法。

下面對本申請中提出的太陽能電站直接蒸汽過熱生成方法首先進行詳細闡述。

圖1為根據(jù)本申請一優(yōu)選實施例示出的太陽能電站直接蒸汽過熱生成方法的流程圖，如圖1所示，包括如下步驟：

S101：按設(shè)定布局布置若干定日鏡。

在本申請中，若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域形狀優(yōu)選為環(huán)形、扇形或矩形。需要說明的是，上述形狀只是示例性的，并不用于限定若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域形狀，若干定日鏡的布局可根據(jù)施工需求做適應(yīng)性改變。

S102：在設(shè)定布局的中心設(shè)置集熱塔。

S103：在集熱塔的上部設(shè)置蒸發(fā)器，在集熱塔的頂部設(shè)置汽包。蒸發(fā)器的出口與汽包的入口聯(lián)通。

集熱塔上布置用于蒸發(fā)器使用的管路。本實施例中，蒸發(fā)器包括預(yù)熱段和蒸發(fā)段，在蒸發(fā)器預(yù)熱段，傳熱介質(zhì)水被加熱到250～320℃，狀態(tài)為液態(tài)；在蒸發(fā)器的預(yù)熱段，傳熱介質(zhì)水由320℃的液態(tài)轉(zhuǎn)化為320℃的氣態(tài)。320℃的氣態(tài)水經(jīng)蒸發(fā)出口進入汽水分離器中。

S104：在集熱塔底部外圍的設(shè)定區(qū)域內(nèi)設(shè)置若干過熱器，過熱器采用線性聚光反射裝置集熱。過熱器的入口與汽水分離器的出口聯(lián)通，出口與做功設(shè)備聯(lián)通。

本實施例中的做功設(shè)備包括但不限于太陽能電站中的蓄熱設(shè)備和/或汽輪機、用于供熱的熱力設(shè)備、其他發(fā)電設(shè)備等。

進一步優(yōu)選地，在太陽能電站中，還可將做功設(shè)備放熱后的傳熱介質(zhì)經(jīng)冷卻后經(jīng)管路再次進入蒸發(fā)器中進行循環(huán)。

本實施例中若干過熱器的設(shè)置位置可設(shè)置于集熱塔底部外圍的任意位置，但基于結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化的考慮，優(yōu)選地，將若干過熱器設(shè)置在集熱塔底部外圍的設(shè)定區(qū)域，而若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域圍繞于該設(shè)定區(qū)域之外?；诙ㄈ甄R距離集熱塔較近時其集熱效果較差的考慮，本實施例中若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域面積與集熱塔底部設(shè)定區(qū)域的面積之比為2:1～3:1。

集熱塔底部設(shè)定區(qū)域的形狀優(yōu)選為環(huán)形、扇形或矩形。作為優(yōu)選實施方案，集熱塔底部設(shè)定區(qū)域的形狀與若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域形狀相同。例如，當若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域形狀為圓形時，集熱塔底部設(shè)定區(qū)域的形狀亦為圓形，集熱塔底部設(shè)定區(qū)域的半徑為R，則若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域的半徑為2R。

本實施例中，線性聚光反射裝置優(yōu)選線性菲涅爾式反射鏡或槽式反射鏡。

本實施例中的太陽能電站直接蒸汽過熱生成方法將蒸發(fā)段采用塔式集熱塔的結(jié)構(gòu)布置，相較于現(xiàn)有常規(guī)塔式發(fā)電系統(tǒng)，省去了過熱段的設(shè)置，因此其對于定日鏡的設(shè)置及要求及集熱器材料的要求均大幅降低；同時本實施例中的過熱段靠近于地面設(shè)置，并采用線性聚光反射裝置集熱，相當于只采用線性聚光反射裝置來進行過熱，由于本實施例中的線性聚光反射裝置只進行過熱，其介質(zhì)只為氣態(tài)，故不存在由液態(tài)沸騰過程中導(dǎo)致的集熱管水錘振動問題，且線性聚光反射裝置集熱器獲得直接蒸汽過熱的控制非常穩(wěn)定。

需要說明的是，本申請對預(yù)熱段和蒸發(fā)段采用無水錘現(xiàn)象產(chǎn)生的加熱方式；對過熱段采用穩(wěn)定的加熱方式，全程使用一種傳熱介質(zhì)，在避免產(chǎn)生水錘振動現(xiàn)象，保證過熱段運行穩(wěn)定的情況下，還具有結(jié)構(gòu)簡單、降低生產(chǎn)成本的優(yōu)點。

與上述方法對應(yīng)地，提供一種太陽能電站直接蒸汽過熱生成設(shè)備。圖2為根據(jù)一優(yōu)選實施例示出的太陽能電站直接蒸汽過熱生成設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。圖3為根據(jù)圖2示出的直接蒸汽過熱生成過程中傳熱介質(zhì)的流向示意圖。

如圖2和圖3所示，太陽能電站直接蒸汽過熱生成設(shè)備包括若干定日鏡1、集熱塔2、蒸發(fā)器3和若干過熱器4。

若干定日鏡1按設(shè)定布局布置。在本申請中，若干定日鏡1構(gòu)成的區(qū)域形狀優(yōu)選為環(huán)形、扇形或矩形。需要說明的是，上述形狀只是示例性的，并不用于限定若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域形狀，若干定日鏡的布局可根據(jù)施工需求做適應(yīng)性改變。

集熱塔2的上部設(shè)置蒸發(fā)器，在集熱塔的頂部設(shè)置汽包5。

蒸發(fā)器3設(shè)置在集熱塔2的上部，其出口與汽包5的入口聯(lián)通。集熱塔2上布置用于蒸發(fā)器使用的管路。本實施例中，蒸發(fā)器包括預(yù)熱段和蒸發(fā)段，在蒸發(fā)器預(yù)熱段，傳熱介質(zhì)水被加熱到250～320℃，狀態(tài)為液態(tài)；在蒸發(fā)器的預(yù)熱段，傳熱介質(zhì)水由320℃的液態(tài)轉(zhuǎn)化為320℃的氣態(tài)。320℃的氣態(tài)水經(jīng)蒸發(fā)出口進入汽水分離器中。

若干過熱器均勻布置在集熱塔2底部外圍的設(shè)定區(qū)域內(nèi)。過熱器4包括線性聚光反射裝置40；過熱器4的入口與汽水分離器的出口聯(lián)通，出口與太陽能電站中的蓄熱設(shè)備6聯(lián)通。

本實施例中若干過熱器的設(shè)置位置可設(shè)置于集熱塔2底部外圍的任意位置，但基于結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化的考慮，優(yōu)選地，將若干過熱器設(shè)置在集熱塔2底部外圍的設(shè)定區(qū)域，而若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域圍繞于該設(shè)定區(qū)域之外?；诙ㄈ甄R距離集熱塔較近時其集熱效果較差的考慮，本實施例中若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域面積與集熱塔底部設(shè)定區(qū)域的面積之比為2:1～3:1。

集熱塔底部設(shè)定區(qū)域的形狀優(yōu)選為環(huán)形、扇形或矩形。作為優(yōu)選實施方案，集熱塔底部設(shè)定區(qū)域的形狀與若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域形狀相同。例如，當若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域形狀為圓形時，集熱塔底部設(shè)定區(qū)域的形狀亦為圓形，集熱塔底部設(shè)定區(qū)域的半徑為R，則若干定日鏡構(gòu)成的區(qū)域的半徑為2R。

本實施例中，線性聚光反射裝置優(yōu)選線性菲涅爾式反射鏡或槽式反射鏡。

本實施例中的太陽能電站直接蒸汽過熱生成設(shè)備的工作原理如上所述太陽能電站直接蒸汽過熱生成方法，此處不再贅述。

由以上技術(shù)方案可知，本申請將蒸發(fā)段采用塔式集熱塔的結(jié)構(gòu)布置，相較于現(xiàn)有常規(guī)塔式發(fā)電系統(tǒng)，省去了過熱段的設(shè)置，因此其對于定日鏡的設(shè)置及要求及集熱器材料的要求均大幅降低；本申請將過熱段靠近于地面設(shè)置，并采用線性聚光反射裝置集熱，由于線性聚光反射裝置作用的傳熱介質(zhì)只為氣態(tài)，故集熱管不存在水錘振動的問題，且線性聚光反射裝置集熱器獲得直接蒸汽過熱的控制非常穩(wěn)定。故本申請中的直接蒸汽過熱生成方法及設(shè)備既不會產(chǎn)生水錘振動現(xiàn)象，又不會出現(xiàn)過熱段運行不穩(wěn)定的情況。

上述披露的各技術(shù)特征并不限于已披露的與其它特征的組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可根據(jù)實用新型之目的進行各技術(shù)特征之間的其它組合，以實現(xiàn)本實用新型之目的為準。