專利名稱：槽式太陽能多級熱利用裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能源綜合利用裝置，特別是一種含有槽式太陽能多級熱利用 裝置，屬于能源利用技術領域。
背景技術：
太陽能作為一種清潔、無污染的可再生能源，其開發(fā)和利用被認為世界能源戰(zhàn)略 的重要組成部分。太陽能熱利用是太陽能利用中最主要的方式，其利用形式具有多樣性，按 照其工質所達到的溫度，分為低、中、高溫利用，太陽能熱水器、太陽能供熱取暖、太陽能制 冷空調、太陽能海水淡化、太陽能干燥、太陽能發(fā)電等。太陽能熱發(fā)電是一種替代常規(guī)能源的方法，是各國科學家和政府關注的重點之 一，按照聚光型式的不同。太陽能熱發(fā)電主要有塔式、槽式、碟式三種方式，其中槽式太陽能 熱發(fā)電是商業(yè)化水平較高、技術較為成熟的一種，集熱效率可達到60%以上，但發(fā)電效率一 般在20%左右，大量的光熱轉換能量沒得到應用，因而成本較高，推廣難度較大。
發(fā)明內容技術問題本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有相關太陽能熱利用的缺陷，提供 了一種能夠使得太陽能高效率、安全穩(wěn)定、滿足各種熱利用方式及各種熱利用需求的裝置。技術方案為解決上述技術問題，本實用新型提供的槽式太陽能多級熱利用裝置 包括太陽能集熱產生蒸汽裝置、蒸汽輪機發(fā)電裝置、閥門、減溫減壓裝置、空調裝置、海水 淡化裝置、生活熱水利用裝置、旁通管路；在發(fā)電、空調和海水淡化同時使用的前提下，太陽 能集熱產生蒸汽裝置與蒸汽輪機發(fā)電裝置聯(lián)合發(fā)電，蒸汽輪機發(fā)電裝置的出口通過一個閥 門與空調裝置連接，空調裝置的出口與海水淡化裝置相連，海水淡化裝置的出口與生活熱 水利用裝置連接，生活熱水利用裝置的出口與太陽能集熱產生蒸汽裝置連接，形成一個循 環(huán)；若僅僅需要空調和海水淡化，從太陽能集熱產生蒸汽裝置出來的熱水通過減溫減壓裝 置與空調裝置連接，空調裝置的出口與海水淡化裝置相連，海水淡化裝置的出口與生活熱 水利用裝置連接，生活熱水利用裝置的出口與太陽能集熱產生蒸汽裝置連接，形成環(huán)路； 若僅僅需要海水淡化，從太陽能集熱產生蒸汽裝置出來的熱水通過減溫減壓裝置與海水淡 化裝置相連，海水淡化裝置的出口與生活熱水利用裝置連接，生活熱水利用裝置的出口與 太陽能集熱產生蒸汽裝置連接，形成另一個環(huán)路。太陽能集熱產生蒸汽裝置包括泵、槽式太陽能鏡場、蓄熱器、過熱器、蒸汽發(fā)生器、 再熱器、膨脹罐、循環(huán)支路；槽式太陽能鏡場的出口工質分別與過熱器、蒸汽發(fā)生器、再熱器 連接，其后通入膨脹罐，膨脹罐出口通過泵與槽式太陽能鏡場的入口連接；其中部分工質蓄 存到蓄熱器中，蓄熱器的出口通過泵與槽式太陽能集熱場連接；形成了工質循環(huán)系統(tǒng)；蒸 汽輪機的一級出口通過與再熱器內的工質換熱輸送到二級入口 ；蒸汽輪機二級出口通過循 環(huán)換熱支路與蒸汽發(fā)生器、過熱器內的工質的兩級換熱進入蒸汽輪機的入口 ；此線路形成 了蒸汽循環(huán)系統(tǒng)；部分蒸汽直接進入下一級熱利用裝置；蒸汽通過蒸汽輪機后的部分泛汽進入下一級熱利用裝置。所述的空調裝置包括制冷機、泵、空調用戶、冷凍水箱、冷卻塔、冷卻水箱、換熱器； 蒸汽輪機的出口與換熱器的入口連接，經過換熱后的溫水送入制冷機中，制冷機工作過程 中所獲得的冷凍水通過泵送到空調用戶，空調用戶的出口與冷凍水箱連接，水箱的出口與 制冷機連接制冷機，形成循環(huán)；制冷機制冷過程中冷凝水通過泵送到冷卻塔冷卻，冷卻塔 的出口與冷卻水箱連接，冷卻水箱的輸出端接形成冷卻水循環(huán)；另一條支路從太陽能集熱 產生蒸汽裝置出口的蒸汽通過閥門、減溫減壓裝置送到換熱器中，通過換熱進入下一級熱 利用，與之換熱的溫水送入到制冷機中，制冷機工作過程中所獲得的冷凍水通過泵送到空 調用戶，空調用戶的出口與冷凍水箱連接，水箱的出口與制冷機連接，形成循環(huán)；制冷機制 冷過程中冷凝水通過泵送到冷卻塔冷卻，冷卻塔的出口與冷卻水箱連接，形成冷卻水循環(huán)； 此支路可以保證在不需要發(fā)電的情況下運行空調裝置及下一級熱利用。所述的海水淡化裝置包括閃蒸室、給水箱、輸送下一級管、排污管、冷凝室、冷水入 口、冷凝水出口、淡水出口及支路管道；從蒸汽輪機出口的高溫水經過空調裝置中的換熱器 換熱后的出口與閃蒸室入口連接，閃蒸室內的海水被加熱閃蒸后進入冷凝室，熱水通過送 入到下一級利用，海水不足時通過給水箱輸送，進入冷凝室的淡水閃蒸汽由冷水入口輸送 的冷水冷凝，液態(tài)淡水通過管道輸出，冷水換熱后通過出口管道送出；另一條支路從太陽能 集熱產生蒸汽裝置出口的蒸汽通過閥門、減溫減壓裝置直接與閃蒸室入口連接，閃蒸室內 的海水被加熱閃蒸后進入冷凝室，熱水通過送入到下一級利用，海水不足時通過給水箱輸 送，進入冷凝室的淡水閃蒸汽由冷水入口輸送的冷水冷凝，液態(tài)淡水通過管道輸出，冷水 換熱后通過出口管道送出；此支路可以保證在蒸汽輪機及空調裝置不使用的情況下滿足海 水淡化裝置及下一級熱利用裝置。所述的生活熱水利用裝置包括換熱器、冷水入口、生活用熱水出口 ；海水淡化裝置 的出口與換熱器連接，換熱器換熱水出口與循環(huán)支路入口連接，完成裝置的整個循環(huán)；冷水 從生活用冷水入口通過換熱器換熱后通過生活用熱水出口輸出供生活使用。有益效果1)該裝置采用了太陽能提供能量的方式，可以保證太陽能利用能夠安全穩(wěn)定的運 行。2)太陽能的熱利用按溫度分成了四個等級，可以滿足不同的熱利用需求，提高了 綜合熱利用效率。3)該太陽能加熱段與熱利用裝置管道內工質采用的是循環(huán)利用方式，降低了成 本。4)太陽能加熱段分成了預熱段和產生蒸汽段，預熱段利用了低成本的加熱源，增 加了系統(tǒng)的經濟性。5)蒸汽經過蒸汽輪機發(fā)電裝置后的乏汽用來直接作為二、三、四級熱利用裝置的 熱源。6)該裝置的設計可以滿足各級熱利用的需求，并使得該水蒸氣循環(huán)有合適的管道 通路。7)該裝置的設計可以實現(xiàn)對于四個級別的熱利用裝置，在任意一種熱利用需求 時，該裝置都可以實現(xiàn)其獨立運行，并保證熱利用效率。
圖1是聯(lián)合循環(huán)多級利用裝置的結構示意圖。圖中有太陽能集熱產生蒸汽裝置1、蒸汽輪機發(fā)電裝置2、閥門3、減溫減壓裝置 4、空調裝置5、海水淡化裝置6、生活熱水用裝置7、旁通管路8。圖2是太陽能集熱產生蒸汽裝置及蒸汽輪機聯(lián)合發(fā)電裝置的結構圖。圖中有第一泵1-1、槽式太陽能鏡場1-2、蓄熱器1-3、過熱器1-4、蒸汽發(fā)生器 1-5、再熱器1-6、膨脹罐1-7、循環(huán)支路1-8、閥門3-5、蒸汽輪機2。圖3是空調裝置的結構示意圖。圖中有制冷機5-1、第二泵5-2、空調用戶5-3、冷凍水箱5_4、第三泵5_5冷卻塔 5-6、冷卻水箱5-7、換熱器5-8。圖4是海水淡化的結構示意圖。圖中有閃蒸室6-1、給水箱6-2、輸送下一級管6-3、排污管6_4、冷凝室6_5、冷水 入口 6-7、冷凝水出口 6-6、淡水出口 6-8及支路管道8。圖5是生活用水熱裝置的結構示意圖。圖中有換熱器7-1、冷水入口 7-2、生活用熱水出口 7-3。
具體實施方式
槽式太陽能多級熱利用裝置包括太陽能集熱產生蒸汽裝置1，例如拋物槽式集熱系統(tǒng)；蒸汽輪機發(fā)電裝置2，例 如背壓式、凝汽式、抽氣式、軸流式、徑流式及高壓、超高壓式形式；閥門3 ；減溫減壓裝置 4 ；空調裝置5，例如溴化鋰吸收式、氨-水吸收式；海水淡化裝置6，例如采用蒸餾法；生 活熱水用裝置7;旁通管路8。太陽能集熱產生蒸汽裝置1與蒸汽輪機2聯(lián)合發(fā)電，蒸汽輪機2的出口與空調裝 置5連接，空調裝置5的出口與海水淡化裝置6相連，海水淡化裝置6的出口與生活熱水利 用裝置7連接，生活熱水利用裝置7的出口與太陽能集熱產生蒸汽裝置連接，形成一個循 環(huán)；從太陽能集熱產生蒸汽裝置1出來的熱水通過減溫減壓裝置4與空調裝置5連接，空調 裝置5的出口與海水淡化裝置6相連，海水淡化裝置6的出口與生活熱水利用裝置7連接， 生活熱水利用裝置7的出口與太陽能集熱產生蒸汽裝置連接，形成環(huán)路；從太陽能集熱產 生蒸汽裝置1出來的熱水通過減溫減壓裝置4與海水淡化裝置6相連，海水淡化裝置6的 出口與生活熟水利用裝置7連接，生活熱水利用裝置7的出口與太陽能集熱產生蒸汽裝置 連接，形成另一個環(huán)路。太陽能集熱產生蒸汽裝置1與蒸汽輪機聯(lián)合發(fā)電應用裝置2包括第一泵1-1、槽式 太陽能鏡場1-2、蓄熱器1-3、過熱器1-4、蒸汽發(fā)生器1-5、再熱器1-6、膨脹罐1_7、循環(huán)支 路1-8、蒸汽輪機2。槽式太陽能鏡場1-2的出口工質與過熱器1-4、蒸汽發(fā)生器1-5、再熱 器1-6連接，其后通入膨脹罐1-7，膨脹罐1-7出口通過第一泵1-1與槽式太陽能鏡場1-2 的入口連接；其中部分工質蓄存到蓄熱器1-3中，蓄熱器1-3的出口通過第一泵1-1與槽 式太陽能鏡場1-2連接；此形成了工質循環(huán)裝置。蒸汽輪機2的一級出口通過與再熱器1-6 內的工質換熱輸送到二級入口 ；蒸汽輪機2 二級出口通過循環(huán)換熱支路1-8與蒸汽發(fā)生器1-5、過熱器1-4內的工質的兩級換熱進入蒸汽輪機2的入口 ；此線路形成了蒸汽循環(huán)裝置。 部分蒸汽直接進入下一級熱利用裝置；蒸汽通過蒸汽輪機2后的部分泛汽進入下一級熱利 用裝置。該裝置在沒有太陽能時也能產生預熱工質?？照{裝置5包括制冷機5-1、第二泵5-2、空調用戶5_3、冷凍水箱5_4、第三泵5_5、 冷卻塔5-6、冷卻水箱5-7、換熱器5-8。蒸汽輪機2的出口與換熱器5_8的入口連接，經過 換熱后的溫水送入制冷機5-1中，制冷機5-1工作過程中所獲得的冷凍水通過泵5-2送到 空調用戶5-3，空調用戶5-3的出口與冷凍水箱5-4連接，水箱5-4的出口與制冷機5_1連 接，形成循環(huán)；制冷機5-1制冷過程中冷凝水通過第三泵5-5送到冷卻塔5-6冷卻，冷卻塔
5-7的出口與冷卻水箱連接，形成冷卻水循環(huán)；另一條支路從太陽能集熱產生蒸汽裝置1出 口的蒸汽通過閥門3、減溫減壓裝置4送到換熱器5-8中，通過換熱進入下一級利用，與之換 熱的溫水送入到制冷機5-1中，制冷機5-1工作過程中所獲得的冷凍水通過泵5-2送到空 調用戶5-3，空調用戶5-3的出口與冷凍水箱5-4連接，水箱5-4的出口與制冷機5_1連接， 形成循環(huán)；制冷機5-1制冷過程中冷凝水通過第三泵5-5送到冷卻塔5-6冷卻，冷卻塔5-7 的出口與冷卻水箱連接，形成冷卻水循環(huán)；此支路可以保證在不需要發(fā)電的情況下運行空 調裝置及下一級熱利用。海水淡化裝置6，其特征在于該裝置包括閃蒸室6-1、給水箱6-2、輸送下一級管
6-3、排污管6-4、冷凝室6-5、冷水入口6-7、冷凝水出口 6_6、淡水出口 6_8及支路管道8。 從蒸汽輪機2出口高溫水經過空調裝置5中的換熱器5-8換熱后的出口與閃蒸室6-1入口 連接，閃蒸室6-1內的海水被加熱閃蒸后進入冷凝室6-5，熱水通過6-3送入到下一級利用， 海水不足時通過給水箱6-2輸送，進入冷凝室6-5的淡水閃蒸汽在冷水入口 6-7輸送的冷 水的換熱下冷凝，液態(tài)淡水通過管道6-8輸出，冷水換熱后通過出口管道6-6送出。另一條 支路從太陽能集熱產生蒸汽裝置1出口的蒸汽通過閥門3、減溫減壓裝置4直接與閃蒸室
6-1入口連接，閃蒸室6-1內的海水被加熱閃蒸后進入冷凝室6-5，熱水通過6-3送入到下 一級利用，海水不足時通過給水箱6-2輸送，進入冷凝室65的淡水閃蒸汽在冷水入口 6-7 輸送的冷水的換熱下冷凝，液態(tài)淡水通過管道6-8輸出，冷水換熱后通過出口管道6-6送 出。此支路可以保證在蒸汽輪機2及空調裝置5不使用的情況下滿足海水淡化裝置及下一 級熱利用裝置。生活熱水利用裝置7包括換熱器7-1、冷水入口 7-2、生活用熱水出口 7-3。海水淡 化裝置6的出口與換熱器7-1連接，換熱器7-1換熱水出口與循環(huán)支路1-8入口連接，完成 裝置的整個循環(huán)；冷水從生活用冷水入口 7-2通過換熱器7-1換熱后通過生活用熱水出口
7-3輸出供生活使用。
權利要求一種槽式太陽能多級熱利用裝置，其特征在于該裝置包括太陽能集熱產生蒸汽裝置(1)、蒸汽輪機發(fā)電裝置(2)、閥門、減溫減壓裝置(4)、空調裝置(5)、海水淡化裝置(6)、生活熱水利用裝置(7)、旁通管路(8)；在發(fā)電、空調和海水淡化同時使用的前提下，太陽能集熱產生蒸汽裝置(1)與蒸汽輪機發(fā)電裝置(2)聯(lián)合發(fā)電，蒸汽輪機發(fā)電裝置(2)的出口通過一個閥門與空調裝置(5)連接，空調裝置(5)的出口與海水淡化裝置(6)相連，海水淡化裝置(6)的出口與生活熱水利用裝置(7)連接，生活熱水利用裝置(7)的出口與太陽能集熱產生蒸汽裝置(1)連接，形成一個循環(huán)；在需要空調和海水淡化同時使用的前提下，從太陽能集熱產生蒸汽裝置(1)出來的熱水通過減溫減壓裝置(4)與空調裝置(5)連接，空調裝置(5)的出口與海水淡化裝置(6)相連，海水淡化裝置(6)的出口與生活熱水利用裝置(7)連接，生活熱水利用裝置(7)的出口與太陽能集熱產生蒸汽裝置連接，形成環(huán)路；在僅僅需要海水淡化的前提下，從太陽能集熱產生蒸汽裝置(1)出來的熱水通過減溫減壓裝置(4)與海水淡化裝置(6)相連，海水淡化裝置(6)的出口與生活熱水利用裝置(7)連接，生活熱水利用裝置(7)的出口與太陽能集熱產生蒸汽裝置連接，形成另一個環(huán)路。
2.根據權利要求1所述的槽式太陽能多級熱利用裝置，其特征在于太陽能集熱產生蒸 汽裝置(1)包括泵(1-1)、槽式太陽能鏡場(1-2)、蓄熱器(1-3)、過熱器(1-4)、蒸汽發(fā)生器 (1-5)、再熱器(1-6)、膨脹罐(1-7)、循環(huán)支路(1-8)；槽式太陽能鏡場(1-2)的出口工質分 別與過熱器(1-4)、蒸汽發(fā)生器(1-5)、再熱器(1-6)連接，其后通入膨脹罐(1-7)，膨脹罐 (1-7)出口通過泵(1-1)與槽式太陽能鏡場(1-2)的入口連接；其中部分工質蓄存到蓄熱 器(1-3)中，蓄熱器(1-3)的出口通過泵(1-1)與槽式太陽能鏡場(1-2)連接；此形成了工 質循環(huán)裝置；蒸汽輪機(2)的一級出口與再熱器(1-6)內的工質換熱輸送到二級入口 ；蒸 汽輪機(2) 二級出口通過循環(huán)換熱支路(1-8)與蒸汽發(fā)生器(1-5)、過熱器(1-4)內的工質 兩級換熱后進入蒸汽輪機(2)的入口 ；此支路形成了蒸汽循環(huán)系統(tǒng)；部分蒸汽直接進入下 一級熱利用裝置；蒸汽通過蒸汽輪機(2)后的部分泛汽進入下一級熱利用裝置。
3.根據權利要求1所述的槽式太陽能多級熱利用裝置，其特征在于所述的空調裝置(5)包括制冷機(5-1)、第二泵(5-2)、空調用戶(5-3)、冷凍水箱(5-4)、第三泵(5_5)、冷卻 塔(5-6)、冷卻水箱(5-7)、換熱器(5-8)；蒸汽輪機(2)的出口與換熱器(5_8)的入口連接， 經過換熱后的溫水送入制冷機(5-1)中，制冷機(5-1)工作過程中所獲得的冷凍水通過 泵(5-2)送到空調用戶(5-3)，空調用戶(5-3)的出口與冷凍水箱(5-4)連接，水箱(5_4) 的出口與制冷機(5-1)連接，形成循環(huán)；制冷機(5-1)制冷過程中冷凝水通過第三泵(5-5) 送到冷卻塔(5-6)冷卻，冷卻塔(5-6)的出口與冷卻水箱(5-7)連接，冷卻水箱(5-7)的輸 出端接形成冷卻水循環(huán)；另一條支路從太陽能集熱產生蒸汽裝置(1)出口的蒸汽通過閥門 (3)、減溫減壓裝置(4)送到換熱器(5-8)中，通過換熱進入下一級利用，與之換熱的溫水送 入到制冷機(5-1)中，制冷機(5-1)工作過程中所獲得的冷凍水通過泵(5-2)送到空調用 戶(5-3)，空調用戶(5-3)的出口與冷凍水箱(5-4)連接，水箱(5-4)的出口與制冷機(5_1) 連接，形成循環(huán)；制冷機(5-1)制冷過程中冷凝水通過第三泵(5-5)送到冷卻塔(5-6)冷 卻，冷卻塔(5-7)的出口與冷卻水箱連接，形成冷卻水循環(huán)；此支路可以保證在不需要發(fā)電 的情況下運行空調裝置及下一級熱利用。
4.根據權利要求1所述的槽式太陽能多級熱利用裝置，其特征在于所述的海水淡化裝 置(6)包括閃蒸室(6-1)、給水箱(6-2)、輸送下一級管(6-3)、排污管(6-4)、冷凝室(6_5)、冷水入口(6-7)、冷凝水出口(6-6)、淡水出口(6-8)及支路管道(8)；從蒸汽輪機(2)出口 的高溫水經過空調裝置(5)中的換熱器(5-8)換熱后的出口與閃蒸室(6-1)入口連接，閃 蒸室(6-1)內的海水被加熱閃蒸后進入冷凝室(6-5)，熱水通過(6-3)送入到下一級熱利 用，海水不足時由給水箱(6-2)補充，進入冷凝室(6-5)的淡水閃蒸汽被冷水冷凝，冷水從 入口(6-7)進入，液態(tài)淡水由管道(6-8)輸出，冷水換熱后通過出口管道(6-6)送出；另一 條支路從太陽能集熱產生蒸汽裝置(1)出口的蒸汽通過閥門(3)、減溫減壓裝置(4)直接與 閃蒸室(6-1)入口連接，閃蒸室(6-1)內的海水被加熱閃蒸后進入冷凝室(6-5)，熱水通過 (6-3)送入到下一級熱利用，海水不足時由給水箱(6-2)補充，進入冷凝室(6-5)的淡水閃 蒸汽被冷水冷凝，冷水從入口(6-7)進入，液態(tài)淡水由管道(6-8)輸出，冷水換熱后通過出 口管道(6-6)送出；此支路可以保證在蒸汽輪機(2)及空調裝置(5)不使用的條件下滿足 海水淡化裝置及下一級熱利用裝置。
5.根據權利要求1所述的槽式太陽能多級熱利用裝置，其特征在于所述的生活熱水 利用裝置(7)包括換熱器(7-1)、冷水入口(7-2)、生活用熱水出口(7-3)；海水淡化裝置 (6)的出口與換熱器(7-1)連接，換熱器(7-1)出口與循環(huán)支路(1-8)入口連接，完成裝置 的整個循環(huán)；冷水從生活用冷水入口(7-2)通過換熱器(7-1)換熱后通過生活用熱水出口 (7-3)輸出供生活使用。
專利摘要本實用新型涉及一種能源利用裝置，特別是一種含有太陽能熱利用的多級能源利用裝置。該裝置包括太陽能集熱產生蒸汽裝置(1)、蒸汽輪機發(fā)電裝置(2)、閥門、減溫減壓裝置(4)、空調裝置(5)、海水淡化裝置(6)、生活熱水利用裝置(7)、旁通管路(8)；該裝置采用了太陽能蒸汽輪機聯(lián)合的方式，可以保證熱利用裝置安全穩(wěn)定的運行。該裝置可以針對各種天氣情況下，滿足各級熱利用的需求同時，實現(xiàn)任意一種或者多種熱利用需求，并提高熱利用效率。
文檔編號F24D17/00GK201680347SQ20102014507
公開日2010年12月22日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權日2010年3月30日
發(fā)明者尹芳芳, 李小燕, 楊小龍, 王軍, 陳岱琳 申請人:東南大學