專利名稱：一種應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于太陽能領(lǐng)域的太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
太陽能是比較理想的非化石能源，無污染，生態(tài)環(huán)境和諧的清潔能源，且取之不盡用之不絕；目前太陽能熱利用技術(shù)，特別是太陽能熱發(fā)電技術(shù)日益受到大家的重視，成為解決將來能源問題的重要手段。太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中汽輪機(jī)的進(jìn)氣參數(shù)對(duì)汽輪機(jī)的發(fā)電效率具有很大的影響，當(dāng)高溫高壓蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電可以獲得相對(duì)較高的發(fā)電效率，從而提高熱能的利用率，可以減少太陽能電廠的建設(shè)成本；較高進(jìn)氣參數(shù)的獲得需要更高的儲(chǔ)熱介質(zhì)熱品位；較高儲(chǔ)熱介質(zhì)熱品位的獲得需要較高的集熱器的出口溫度參數(shù)；導(dǎo)熱油作為太陽能電廠的傳熱介質(zhì)已經(jīng)工業(yè)化多年，但受限于導(dǎo)熱油本身的材料穩(wěn)定性能，只能工作在400°C溫度下工作，如此無法獲得超過400°C的汽輪機(jī)進(jìn)氣溫度參數(shù)；目前硝酸鹽傳熱介質(zhì)體系可以很好的解決該問題，硝酸鹽傳熱介質(zhì)能工作在550°C，在600°C下不發(fā)生分解；如此可以很好的解決汽輪機(jī)進(jìn)口溫度及壓力參數(shù)的問題，提高汽輪機(jī)的發(fā)電效率，更加高效的利用太陽能；但是不論是導(dǎo)熱油傳熱介質(zhì)系統(tǒng)或者為硝酸鹽傳熱介質(zhì)系統(tǒng)，都需要面臨一個(gè)共同的問題，即傳熱介質(zhì)在鏡場退出光線跟蹤后，在低溫下都會(huì)發(fā)生凝固，傳熱介質(zhì)在工作中一旦發(fā)生凝固造成局部塞管，對(duì)系統(tǒng)的安全性將是災(zāi)難性的；傳統(tǒng)的做法是在夜間對(duì)管路內(nèi)的熔鹽保持低速循環(huán)，用熱源對(duì)其加熱保溫，確保不會(huì)凝固，由于一般熔鹽凝固點(diǎn)較高，所以保溫循環(huán)造成的熱損失很大；或者在集熱器或傳輸管道外部增加輔助電加熱系統(tǒng)，而直接電加熱容易造成過溫，對(duì)系統(tǒng)的安全性來說都是未知數(shù)，且增加的電廠的額外電使用量，電廠的維護(hù)無疑也是一個(gè)巨大的成本。再者，儲(chǔ)熱罐在退出運(yùn)行時(shí)，例如連續(xù)陰雨天氣或者電站計(jì)劃維修期間，儲(chǔ)熱系統(tǒng)的冷罐或熱罐或相聯(lián)通的管道也有可能發(fā)生凍結(jié)；儲(chǔ)熱罐一旦凍結(jié)，發(fā)電系統(tǒng)完全處于癱瘓中，系統(tǒng)將遭受巨大的損失。
集熱器或儲(chǔ)熱罐現(xiàn)有的伴熱裝置多為電源加熱，加熱功率選擇不當(dāng)時(shí)會(huì)造成過溫分解，導(dǎo)致傳熱介質(zhì)的性能發(fā)生變化?？紤]到CSP發(fā)電系統(tǒng)中都具有蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，且?guī)в袃?chǔ)熱系統(tǒng)，通過儲(chǔ)熱介質(zhì)換熱，而基本不需用電就可以得到蒸汽，例如油-水蒸氣換熱裝置，鹽-水蒸氣換熱裝置；電站中的輔助鍋爐也能產(chǎn)生特定壓力下的飽和蒸汽或過熱蒸汽，并且飽和溫度點(diǎn)(相變溫度)可方便控制，經(jīng)濟(jì)方便并且無過溫分解風(fēng)險(xiǎn)，避免凝結(jié)鹽超溫熔化引起的性能變化和安全隱患問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，可簡單有效地解決太陽能熱利用過程中的傳熱介質(zhì)低溫凝固堵塞問題，并最大化利用太陽能熱量，避免外部加熱運(yùn)營模式的安全隱患，減少廠用電量并降低運(yùn)營維護(hù)成本。本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙傳熱結(jié)構(gòu)包括主管道、主傳熱介質(zhì)、輔助管及次傳熱介質(zhì)；所述輔助管布置于主管道內(nèi)部，次傳熱介質(zhì)在輔助管內(nèi)部流動(dòng)，主傳熱介質(zhì)在輔助管外壁與主管道內(nèi)壁形成的空間內(nèi)流動(dòng)。進(jìn)一步地，所述的輔助管布置于太陽能熱利用系統(tǒng)的集熱系統(tǒng)和運(yùn)輸管道系統(tǒng)中；集熱系統(tǒng)主要包括吸收管，該吸熱管可以等效理解為雙傳熱結(jié)構(gòu)中的主管道；運(yùn)輸管道系統(tǒng)主要包括主干管，該主干管可以等效理解為雙傳熱結(jié)構(gòu)中的主管道；或者理解為集熱系統(tǒng)和運(yùn)輸管道系統(tǒng)是雙傳熱結(jié)構(gòu)的不同的實(shí)施方式(以下全文可以做此類似理解)。進(jìn)一步地，所述輔助管布置于太陽能熱利用系統(tǒng)中正常吸熱傳熱循環(huán)的全部熱傳輸管道內(nèi)部，所述全部熱傳輸管道包括主傳熱介質(zhì)所有流通管道和儲(chǔ)熱介質(zhì)所有流通管道內(nèi)部。進(jìn)一步地，所述輔助管布置于太陽能熱利用系統(tǒng)的儲(chǔ)熱系統(tǒng)或換熱裝置或膨脹伸縮節(jié)或低壓加熱器或除氧器內(nèi)；在系統(tǒng)連續(xù)正常運(yùn)行情況下，當(dāng)主傳熱介質(zhì)凝固后，流經(jīng)輔助管內(nèi)的次傳熱介質(zhì)例如水，利用儲(chǔ)熱系統(tǒng)或者換熱裝置內(nèi)的熱量，變?yōu)轱柡驼羝蜻^熱蒸汽后通過輔助管向主傳熱介質(zhì)放熱，用以融化集熱系統(tǒng)或運(yùn)輸管道的凝固態(tài)主傳熱介質(zhì)；在非正常運(yùn)行情況下，例如系統(tǒng)處于停歇期間后，儲(chǔ)熱系統(tǒng)或者換熱裝置內(nèi)的主傳熱介質(zhì)或儲(chǔ)熱介質(zhì)凝固后，可通過吸收外部熱源熱量產(chǎn)生飽和蒸汽或過熱蒸汽，通過輔助管流通并傳熱至儲(chǔ)熱系統(tǒng)或換熱裝置及集熱系統(tǒng)或運(yùn)輸管道內(nèi)，以融化已凝固的儲(chǔ)熱介質(zhì)或主傳熱介質(zhì)。進(jìn)一步地，所述輔助管布置于貼近泵體或閥體的位置處；或者連通于泵體或閥體加熱裝置；用以控制熱利用系統(tǒng)中所有泵體或閥門的溫度，使閥門或泵內(nèi)部的主傳熱介質(zhì)在需要時(shí)處于熔化狀態(tài)或者在需要時(shí)凝固降溫放出熱量。進(jìn)一步地，所述雙傳熱結(jié)構(gòu)中主傳熱介質(zhì)為單質(zhì)鹽或混合鹽或?qū)嵊突虻腿埸c(diǎn)金屬，例如硝酸鹽、混合硝酸鹽、導(dǎo)熱油、低熔點(diǎn)金屬等等。進(jìn)一步地， 所述主傳熱介質(zhì)與儲(chǔ)熱系統(tǒng)內(nèi)部布置的儲(chǔ)熱介質(zhì)為同一物質(zhì)，主傳熱介質(zhì)吸收熱量后直接進(jìn)入儲(chǔ)熱系統(tǒng)存儲(chǔ)熱量。進(jìn)一步地，所述熱利用系統(tǒng)在開始太陽光線追蹤前，次傳熱介質(zhì)高溫態(tài)流入輔助管，將熱量釋放給主傳熱介質(zhì)；主傳熱介質(zhì)吸收熱量后融化，變?yōu)榭闪鲃?dòng)狀態(tài)后開始循環(huán)流動(dòng)實(shí)施融化開機(jī)，此時(shí)太陽島系統(tǒng)可開始光線追蹤取熱。進(jìn)一步地，所述熱利用系統(tǒng)在結(jié)束光線跟蹤后，次傳熱介質(zhì)低溫態(tài)流入輔助管內(nèi)，循環(huán)帶走主傳熱介質(zhì)中的熱量至儲(chǔ)熱體系內(nèi)或直接利用，主動(dòng)使主傳熱介質(zhì)溫度下降并凝固，有效利用集熱系統(tǒng)內(nèi)存留熱量，減少夜間被動(dòng)自然散熱的熱量損失。進(jìn)一步地，所述輔助管內(nèi)的次傳熱介質(zhì)為水、蒸汽、氣體等；所述氣體可以為空氣，二氧化碳，氮?dú)饣蚨栊詺怏w等。進(jìn)一步地，所述的多個(gè)平行的輔助管布置于同一運(yùn)輸管道系統(tǒng)中的主干管內(nèi)；SP所述運(yùn)輸管道系統(tǒng)中的主干管(等效雙傳熱結(jié)構(gòu)的主管道)內(nèi)部具有主傳熱介質(zhì)、多個(gè)并列布置的輔助管、及輔助管內(nèi)的次傳熱介質(zhì)。進(jìn)一步地，所述的至少一個(gè)輔助管分別布置于運(yùn)輸管道系統(tǒng)中的多個(gè)主干管內(nèi)部；即所述運(yùn)輸管道系統(tǒng)包括多個(gè)并列的主干管，單個(gè)主干管內(nèi)部具有主傳熱介質(zhì)、一個(gè)或多個(gè)并列布置的輔助管及輔助管內(nèi)的次傳熱介質(zhì)。[0018]本實(shí)用新型所述的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)較以往傳統(tǒng)的太陽能光熱利用系統(tǒng)的傳熱結(jié)構(gòu)相比，具有以下優(yōu)勢:1、本實(shí)用新型采取特殊的雙傳熱結(jié)構(gòu)，在主傳熱介質(zhì)凝固時(shí)可以使用輔助管中流動(dòng)的次傳熱介質(zhì)帶來的熱量對(duì)凝固的主傳熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，使主傳熱介質(zhì)能夠熔化流動(dòng)保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，能根本解決傳統(tǒng)熱傳體系的凍堵問題；2、能通過次傳熱介質(zhì)充分吸收管路中主傳熱介質(zhì)凝固釋放的熱量，最大限度地利用太陽能熱，提高熱利用效率；3、由于取消了傳統(tǒng)電加熱傳熱介質(zhì)的裝置，使整套系統(tǒng)的裝置配備相對(duì)簡單，并且節(jié)約了裝置和電能的費(fèi)用，提高系統(tǒng)安全性能，降低整體運(yùn)營的成本。

下面參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，附圖中:圖1為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)的實(shí)施例整體布局示意圖；圖2-1為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)的一種布置方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖2-2為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)的第二種布置方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖2-3為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)的第三種布置方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)實(shí)施例早上正常運(yùn)行前預(yù)熱狀態(tài)的次傳熱介質(zhì)循環(huán)路線示意圖；圖4為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)實(shí)施例傍晚停止太陽光追蹤時(shí)次傳熱介質(zhì)循環(huán)路線示`意圖；圖5為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)與循環(huán)泵連接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)的實(shí)施例整體布局示意圖。如圖1所示，該雙傳熱結(jié)構(gòu)布置于太陽能熱利用系統(tǒng)中，太陽能熱利用系統(tǒng)包括聚光系統(tǒng)101、雙傳熱結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)熱系統(tǒng)以及熱利用系統(tǒng)。所述聚光系統(tǒng)101為槽式或菲涅爾式聚光系統(tǒng)或塔式聚光系統(tǒng)或蝶式聚光系統(tǒng)。所述雙傳熱結(jié)構(gòu)包括主管道、主傳熱介質(zhì)、輔助管及次傳熱介質(zhì)，所述輔助管布置于主管道內(nèi)部，次傳熱介質(zhì)在輔助管內(nèi)部流動(dòng)，主傳熱介質(zhì)在輔助管外壁與主管道內(nèi)壁形成的空間內(nèi)流動(dòng)。圖1中雙傳熱結(jié)構(gòu)中實(shí)線代表主傳熱介質(zhì)的循環(huán)回路，虛線代表次傳熱介質(zhì)的循環(huán)回路；所述的輔助管布置于太陽能熱利用系統(tǒng)的集熱系統(tǒng)和運(yùn)輸管道系統(tǒng)中；所述集熱系統(tǒng)布置于聚光系統(tǒng)的聚焦位置；所述運(yùn)輸管道系統(tǒng)連接集熱系統(tǒng)，二者內(nèi)部貫通，流經(jīng)二者的主傳熱介質(zhì)將太陽能熱量輸送至儲(chǔ)熱系統(tǒng)或熱利用系統(tǒng)；所述熱利用系統(tǒng)例如為發(fā)電系統(tǒng)，太陽能熱利用系統(tǒng)利用太陽光轉(zhuǎn)化的熱能產(chǎn)生過熱蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)106進(jìn)行發(fā)電，太陽島系統(tǒng)采集的多余熱量通過儲(chǔ)熱系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)，在太陽光不足或者夜間時(shí)雙傳熱結(jié)構(gòu)將儲(chǔ)熱系統(tǒng)中的熱量取出，保證發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。所述儲(chǔ)熱系統(tǒng)包括儲(chǔ)熱熱罐103和儲(chǔ)熱冷罐105，儲(chǔ)熱熱罐103內(nèi)布置高溫儲(chǔ)熱介質(zhì)，儲(chǔ)熱冷罐105內(nèi)布置低溫儲(chǔ)熱介質(zhì)，所述高溫儲(chǔ)熱介質(zhì)和低溫儲(chǔ)熱介質(zhì)例如為硝酸鈉wt60%+硝酸鉀wt40%的混合鹽；所述輔助管布置于太陽能熱利用系統(tǒng)中吸傳熱循環(huán)的全部熱傳輸管道內(nèi)部，所述全部熱傳輸管道包括主傳熱介質(zhì)所有流通管道和儲(chǔ)熱介質(zhì)所有流通管道內(nèi)部。進(jìn)一步地，所述輔助管同時(shí)布置在所述儲(chǔ)熱系統(tǒng)的儲(chǔ)熱熱罐103和儲(chǔ)熱冷罐105或熱利用系統(tǒng)中的換熱裝置104內(nèi)或膨脹伸縮節(jié)或低壓加熱器或除氧器內(nèi)。在正常運(yùn)行情況下，流經(jīng)輔助管內(nèi)的次傳熱介質(zhì)利用儲(chǔ)熱系統(tǒng)或者換熱裝置內(nèi)的熱量，獲得飽和蒸汽或過熱蒸汽，用以融化其它位置凝固態(tài)的儲(chǔ)熱介質(zhì)或主傳熱介質(zhì)；防止主傳熱介質(zhì)或儲(chǔ)熱介質(zhì)在管道內(nèi)部或泵體或閥體內(nèi)發(fā)生堵塞現(xiàn)象；在非正常運(yùn)行情況下，例如系統(tǒng)處于長時(shí)間停歇期間后，儲(chǔ)熱系統(tǒng)或者換熱裝置內(nèi)的主傳熱介質(zhì)或儲(chǔ)熱介質(zhì)凝固后，能夠通過外部熱源例如燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的飽和蒸汽或過熱蒸汽，在輔助管內(nèi)流經(jīng)儲(chǔ)熱系統(tǒng)或換熱裝置及其它位置以融化凝固的儲(chǔ)熱介質(zhì)或主傳熱介質(zhì)，使系統(tǒng)重新恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。圖2-1為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)的一種布置方式結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，雙傳熱結(jié)構(gòu)包括主管道210、主傳熱介質(zhì)209、輔助管211及次傳熱介質(zhì)208。所述輔助管211布置于太陽能熱利用系統(tǒng)的集熱系統(tǒng)和運(yùn)輸管道系統(tǒng)中；集熱系統(tǒng)主要包括吸收管，該吸熱管可以等效理解為雙傳熱結(jié)構(gòu)中的主管道210 ;運(yùn)輸管道系統(tǒng)主要包括主干管，該主干管可以等效理解為雙傳熱結(jié)構(gòu)中的主管道210 ;或者理解為集熱系統(tǒng)和運(yùn)輸管道系統(tǒng)是雙傳熱結(jié)構(gòu)的不同的實(shí)施方式(以下全文可以做此類似理解)。所述主傳熱介質(zhì)209為單質(zhì)鹽或混合鹽或?qū)嵊突虻腿埸c(diǎn)金屬；所述次換熱介質(zhì)208為水、蒸汽或氣體，所述氣體可以為空氣，二氧化碳，氮?dú)饣蚨栊詺怏w；所述輔助管211布置于主管道210內(nèi)部，次傳熱介質(zhì)可在輔助管211內(nèi)部流動(dòng)，主傳熱介質(zhì)209例如混合鹽布置于輔助管211外壁與主管道210內(nèi)壁形成的空間內(nèi)。所述主管道210可布置在光線匯聚位置，將匯聚至其表面的太陽光轉(zhuǎn)化為熱能，主傳熱介質(zhì)209流經(jīng)主管道210時(shí)將熱量帶走；所述主傳熱介質(zhì)209能夠吸收次傳熱介質(zhì)208的熱量，自身融化處于熔融流動(dòng)狀態(tài)；或者主傳熱介質(zhì)209釋放熱量給次傳熱介質(zhì)后凝固并降低溫度，減少熱量向外界釋放導(dǎo)致的浪費(fèi)，提高太陽能熱利用效率。圖2-2為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)的第二種布置方式結(jié)構(gòu)示意圖。因太陽能熱利用系統(tǒng)的運(yùn)輸管道系統(tǒng)中的主干管尺寸一般較大；將所述的多個(gè)陣列的輔助管布置 于同一運(yùn)輸管道系統(tǒng)中的主干管中，即所述運(yùn)輸管道系統(tǒng)中的主干管(等效雙傳熱結(jié)構(gòu)的主管道210)內(nèi)部具有主傳熱介質(zhì)209、多個(gè)并列布置的輔助管211 輔助管213、及輔助管內(nèi)的次傳熱介質(zhì)208。所述多個(gè)輔助管211 輔助管213分散布置于主管道210內(nèi)部，與主管道210內(nèi)部布置的主傳熱介質(zhì)209進(jìn)行換熱；所述次傳熱介質(zhì)208布置于輔助管211 輔助管213內(nèi)部，吸收主傳熱介質(zhì)209釋放的熱量或?qū)崃酷尫沤o主傳熱介質(zhì)209。圖2-3為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)的第三種布置方式結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2-3所示，至少一個(gè)輔助管分別布置于運(yùn)輸管道系統(tǒng)中的多個(gè)主干管內(nèi)部；即所述運(yùn)輸管道系統(tǒng)包括多個(gè)并列的雙傳熱結(jié)構(gòu)214 雙傳熱結(jié)構(gòu)單兀216 ;以雙傳熱結(jié)構(gòu)214為例,雙傳熱結(jié)構(gòu)214包括主干管(即主管道),單個(gè)主干管內(nèi)部具有主傳熱介質(zhì)、一個(gè)或多個(gè)并列布置的輔助管及輔助管內(nèi)的次傳熱介質(zhì)(圖中已顯示單個(gè)主干管內(nèi)布置單個(gè)輔助管)；根據(jù)太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)要求完成熱量的吸收或釋放；多個(gè)雙傳熱結(jié)構(gòu)布置于支撐管230的內(nèi)部，實(shí)施統(tǒng)一保溫。圖3為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)實(shí)施例早上正常運(yùn)行前預(yù)熱狀態(tài)的次傳熱介質(zhì)循環(huán)路線示意圖。當(dāng)夜晚溫度較低，主傳熱介質(zhì)為凝固態(tài)，這樣第二天早上集熱系統(tǒng)302將無法正常運(yùn)行。太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)依靠儲(chǔ)熱系統(tǒng)提供的熱量來加熱主傳熱介質(zhì)。如圖3所示，次傳熱介質(zhì)為例如為水時(shí)，控制輔助管內(nèi)的壓力為4MPA，(使飽和蒸汽溫度為250°C，超過主傳熱介質(zhì)的熔化溫度30°C );當(dāng)次傳熱介質(zhì)為空氣或氮?dú)鈺r(shí)，控制輸入溫度為500°C 550°C，超過主傳熱介質(zhì)的熔化溫度并低于其分解溫度。預(yù)熱時(shí)，次傳熱介質(zhì)泵送至換熱裝置304，流經(jīng)換熱裝置304時(shí)進(jìn)行換熱，吸收熱量后溫度升高，升溫后的次傳熱介質(zhì)進(jìn)入集熱系統(tǒng)和運(yùn)輸管路系統(tǒng)中對(duì)輔助管進(jìn)行加熱，通過輔助管將熱量傳遞給凝固的主傳熱介質(zhì)，凝固的主傳熱介質(zhì)吸收熱量后，溫度升高進(jìn)而逐漸融化，當(dāng)輔助管流出的次傳熱介質(zhì)溫度高于230°C (主傳熱介質(zhì)為常見硝酸混合鹽，熔點(diǎn)約220°C)且持續(xù)時(shí)間超過30min，可以判斷為主管道內(nèi)的主傳熱介質(zhì)都已經(jīng)融化可以正常流動(dòng)，結(jié)束加熱過程，預(yù)熱狀態(tài)結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入白天正常運(yùn)行發(fā)電狀態(tài)，主傳熱介質(zhì)開始正常循環(huán)。圖4為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)實(shí)施例傍晚停止太陽光追蹤時(shí)次傳熱介質(zhì)循環(huán)路線示意圖。當(dāng)傍晚太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)停止追蹤太陽光或者太陽光無法利用時(shí)，低溫的次傳熱介質(zhì)吸收主傳熱介質(zhì)釋放的熱量，減少主傳熱介質(zhì)因夜間環(huán)境溫度低自然降溫而造成的熱量損失，有效利用或儲(chǔ)存系統(tǒng)內(nèi)存留熱量。當(dāng)次傳熱介質(zhì)選擇選擇為水時(shí)，輸入壓力例如為2MPA，溫度例如為35°C，當(dāng)次傳熱介質(zhì)選擇為空氣或氮?dú)鈺r(shí)，輸入溫度例如為10°C。如圖4所示，處于該運(yùn)行模式下，關(guān)閉截止閥a和截止閥c,避免該運(yùn)行模式下,獲得的水介質(zhì)流入儲(chǔ)熱熱罐403,帶走儲(chǔ)熱熱罐403內(nèi)部熱量，降低儲(chǔ)熱熱罐403內(nèi)部儲(chǔ)熱介質(zhì)溫度品位；低溫的次傳熱介質(zhì)泵送至集熱系統(tǒng)和管路運(yùn)輸系統(tǒng)，其中的液態(tài)主傳熱介質(zhì)將熱量釋放給次傳熱介質(zhì)，主傳熱介質(zhì)經(jīng)過液態(tài)溫度降低、凝固、固態(tài)溫度降低三個(gè)階段，次傳熱介質(zhì)吸熱后溫度升高，如果次傳熱介質(zhì)為水，升溫后變?yōu)樗魵?，次傳熱介質(zhì)從集熱系統(tǒng)402中流出，吸收熱量后的次傳熱介質(zhì)出口溫度高于290°C時(shí)經(jīng)過截止閥b進(jìn)入儲(chǔ)熱冷罐405進(jìn)行熱量的儲(chǔ)存，使低溫儲(chǔ)熱介質(zhì)溫度升高；可以理解為主傳熱介質(zhì)都已經(jīng)凝固并降到較低溫度，可結(jié)束取熱過程.當(dāng)溫度低于290°C進(jìn)入儲(chǔ)熱系統(tǒng)的前級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行低溫儲(chǔ)存或利用；當(dāng)次傳熱介質(zhì)為氣態(tài)物質(zhì)，例如氮?dú)?，輔助管經(jīng)過低壓加熱器或高壓加熱器，對(duì)給水進(jìn)行加熱升溫。具體為次傳熱介質(zhì)進(jìn)入低壓加熱器或高壓加熱器，與汽輪機(jī)凝固后的介質(zhì)換熱，次傳熱介質(zhì)釋放熱量，加熱后的水經(jīng)過換熱裝置或者鍋爐進(jìn)行進(jìn)一步換熱蒸發(fā)，溫度升高后進(jìn)入汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。當(dāng)次傳熱介質(zhì)輸出的液體的溫度低于100°C (混合鹽為主傳熱介質(zhì))且持續(xù)時(shí)間超過30min。圖5為本實(shí)用新型的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)與循環(huán)泵連接結(jié)構(gòu)示意圖；如圖5所示，循環(huán)泵包括電機(jī)532和泵頭531 ;泵頭的兩端連接主管道510 ;因?yàn)楸妙^531內(nèi)無法貫穿通過輔助管，可以通過圖中所示，經(jīng)過泵頭時(shí)，輔助管511貼近循環(huán)泵體纏繞；利用次傳熱介質(zhì)的熱量加熱泵頭有主傳熱介質(zhì)通過的位置，防止循環(huán)泵長時(shí)間停止后主傳熱介質(zhì)凝結(jié)堵塞泵頭的現(xiàn)象出現(xiàn)。相同或類似處理:次傳熱介質(zhì)流經(jīng)內(nèi)部包含有泵體特定部件或閥門特定部件的密閉空間(泵體或閥體夾套，也可稱為泵體或閥體加熱器)內(nèi)，利用次傳熱介質(zhì)的熱量將 整個(gè)熱利用系統(tǒng)中所有的泵體或閥門處于正常運(yùn)行溫度中。[0035]以中國西北部地區(qū)建立的12萬平米反射鏡太陽能鏡場為例，進(jìn)行描述:其中集熱器開口以6m計(jì)算，集熱器總長度大約為20000m,真空吸熱管尺寸為70mm*2.5mm ;內(nèi)部的輔助管尺寸為25mm*2 ;主傳熱介質(zhì)為硝酸鈉60wt%+硝酸鉀40%wt，單列總長200m，總列數(shù)100 ;主管道總長750m，內(nèi)部的輔助管100列，共2列；集熱管道內(nèi)總的主傳熱介質(zhì)的體積為56.5m3，總質(zhì)量108T ;主管道內(nèi)總主傳熱介質(zhì)725T ;該設(shè)計(jì)能在短的時(shí)間內(nèi)將系統(tǒng)內(nèi)部的熱量取出，避免熱量較大的損失，例如上述集熱管參數(shù)管壁面溫度夜間保溫至300°C，按照一種國外生產(chǎn)的真空吸熱管實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，熱損失為100W/m ;真空吸熱管總長度20000m，持續(xù)18小時(shí)，則一夜熱量總損失為36MWh熱量。熱利用系統(tǒng)在很短的時(shí)間內(nèi)將凝固的鹽安全融化，可以高效吸收和利用此部分熱量，并能夠在早上太陽升起前迅速恢復(fù)正常循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)方便高效，且安全性高。顯而易見，在不偏離本實(shí)用新型的真實(shí)精神和范圍的前提下，在此描述的本實(shí)用新型可以有許多變化。因此，所有對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的改變，都應(yīng)包括在本權(quán)利要求書所涵蓋的范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍僅由所述的權(quán)利要求書進(jìn)行限定 。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙傳熱結(jié)構(gòu)包括主管道、主傳熱介質(zhì)、輔助管及次傳熱介質(zhì)；所述輔助管布置于主管道內(nèi)部，次傳熱介質(zhì)在輔助管內(nèi)部流動(dòng)，主傳熱介質(zhì)在輔助管外壁與主管道內(nèi)壁形成的空間內(nèi)流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輔助管布置于太陽能熱利用系統(tǒng)的集熱系統(tǒng)和運(yùn)輸管道系統(tǒng)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輔助管布置于太陽能熱利用系統(tǒng)中正常吸熱傳熱循環(huán)的全部熱傳輸管道內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輔助管布置于太陽能熱利用系統(tǒng)的儲(chǔ)熱系統(tǒng)或換熱裝置或膨脹伸縮節(jié)或低壓加熱器或除氧器內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輔助管布置于貼近泵體或閥體的位置處；或者連通于泵體或閥體加熱裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙傳熱結(jié)構(gòu)中主傳熱介質(zhì)為單質(zhì)鹽或混合鹽或?qū)嵊突虻腿埸c(diǎn)金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輔助管內(nèi)的次傳熱介質(zhì)為水、蒸汽、氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述次傳熱介質(zhì)高溫態(tài)流入輔助管，并將熱量傳遞至主傳熱介質(zhì)，實(shí)施融化開機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述次傳熱介質(zhì)低溫態(tài)流入輔助管內(nèi)，主動(dòng)吸熱回收主傳熱介質(zhì)的熱量使其凝固。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述主傳熱介質(zhì)與儲(chǔ)熱系統(tǒng)內(nèi)部布置的儲(chǔ)熱介質(zhì)為同一物質(zhì)，主傳熱介質(zhì)吸收熱量后直接進(jìn)入儲(chǔ)熱系統(tǒng)存儲(chǔ)熱量。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的多個(gè)平行的輔助管布置于同一運(yùn)輸管道系統(tǒng)中的主干管內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的至少一個(gè)輔助管分別布置于運(yùn)輸管道系統(tǒng)中的多個(gè)主干管內(nèi)部。
專利摘要本實(shí)用新型提供的一種應(yīng)用于太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙傳熱結(jié)構(gòu)包括主管道、主傳熱介質(zhì)、輔助管及次傳熱介質(zhì)；所述輔助管布置于主管道內(nèi)部，次傳熱介質(zhì)在輔助管內(nèi)部流動(dòng)，主傳熱介質(zhì)在輔助管外壁與主管道內(nèi)壁形成的空間內(nèi)流動(dòng)。本實(shí)用新型所述的太陽能熱利用系統(tǒng)的雙傳熱結(jié)構(gòu)，采取特殊的雙傳熱結(jié)構(gòu)，利用系統(tǒng)儲(chǔ)存的熱量使主傳熱介質(zhì)升溫流動(dòng)；次傳熱介質(zhì)在太陽能熱利用系統(tǒng)停止運(yùn)行或停止追蹤太陽光時(shí)，吸收主傳熱介質(zhì)的熱量，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行的同時(shí)最大化利用太陽能熱量，節(jié)約了電加熱熔鹽的裝置及用電成本，降低系統(tǒng)運(yùn)行隱患和成本。
文檔編號(hào)F24J2/30GK203148063SQ201220726738
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者劉陽 申請(qǐng)人:北京兆陽能源技術(shù)有限公司