一種應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，常規(guī)可再生能源水電、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等發(fā)電技術(shù)都存在季節(jié)性、間歇性、穩(wěn)定性的問題。太陽能熱發(fā)電配置蓄熱裝置，可實(shí)現(xiàn)夜間或者太陽輻射較差時(shí)連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，具有可調(diào)節(jié)性，易于并網(wǎng)，并且全生命周期內(nèi)環(huán)境影響較小。配置蓄熱裝置實(shí)現(xiàn)夜間或者太陽輻射較差時(shí)連續(xù)發(fā)電是太陽能熱發(fā)電與光伏發(fā)電最大的優(yōu)勢(shì)所在。而當(dāng)前國內(nèi)外在太陽能熱發(fā)電蓄熱系統(tǒng)的蓄熱材料方面應(yīng)用較多的是蒸汽、導(dǎo)熱油及熔鹽。但是蒸汽熱容較小導(dǎo)致蓄熱裝置體積龐大，蒸汽蓄熱裝置必須承受較高的壓力導(dǎo)致罐壁較厚、保溫要求高、熱效率低；導(dǎo)熱油工作溫度范圍有限，導(dǎo)熱油使用壽命較短，使用過程中安全性較差，同時(shí)超過400°C導(dǎo)熱油就會(huì)裂解劣化；而熔鹽最大的問題是熔點(diǎn)較高，極易造成管道凝固堵塞，而配置管道電伴熱防凝固系統(tǒng)又會(huì)額外增加系統(tǒng)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其熱容量較好，不承壓，工作溫度范圍廣，無需配置儲(chǔ)存蓄熱介質(zhì)的儲(chǔ)存罐，使用的固體蓄熱材料導(dǎo)熱性能好、不易劣化、材料成本相對(duì)低；不存在其他液態(tài)蓄熱裝置因?yàn)闇囟冉档湍潭氯艿兰霸O(shè)備的問題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，包括蒸發(fā)蓄熱器1和過熱蓄熱器2，所述蒸發(fā)蓄熱器1和過熱蓄熱器2之間通過汽水分離器3相連通，過熱蓄熱器2的出口與太陽能集熱系統(tǒng)4的出口均連接汽輪機(jī)7的進(jìn)氣口，汽輪機(jī)7的出氣口連接冷凝器9的進(jìn)氣口，冷凝器9的冷凝水出口與蒸發(fā)蓄熱器1和太陽能集熱系統(tǒng)4的進(jìn)口相連，在太陽輻射達(dá)到要求時(shí)，泠凝水進(jìn)入太陽能集熱系統(tǒng)4，否則進(jìn)入蒸發(fā)蓄熱器1。
[0006]所述蒸發(fā)蓄熱器1包括砌在蓄熱磚101中的熱力管道和進(jìn)行加熱的電加熱元件103，熱力管道與汽水分離器3的進(jìn)水口和出水口連接形成循環(huán)，汽水分離器3的蒸汽出口接過熱蓄熱器2，蒸發(fā)蓄熱器1的進(jìn)口與所述熱力管道連通。
[0007]所述電加熱元件103連接獨(dú)立不并網(wǎng)的電源5獲取能量，連接溫度控制器6實(shí)現(xiàn)加熱溫度控制。
[0008]所述電源5為光伏發(fā)電裝置或者風(fēng)力發(fā)電裝置。
[0009]所述熱力管道中設(shè)置有循環(huán)栗104。
[0010]所述蒸發(fā)蓄熱器1和過熱蓄熱器2外均包裹保溫層102。
[0011]所述電加熱元件103為電加熱管或電阻絲，均勻布置在蓄熱磚內(nèi)101。
[0012]所述太陽能集熱系統(tǒng)4的形式為槽式、線性菲涅爾式或塔式。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型將固體蓄熱裝置應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，相比當(dāng)前太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)常用的蓄熱方式，具有工作溫度范圍廣，熱容性能好，存蓄熱量多，而且不會(huì)出現(xiàn)水、熔鹽和導(dǎo)熱油在較低溫度下凍管堵塞管道設(shè)備的問題。同時(shí)無需配置高成本的儲(chǔ)存蓄熱介質(zhì)的儲(chǔ)存罐，本實(shí)用新型采取的固體蓄熱材料熱容性能及導(dǎo)熱性能好、材料不易劣化，成本相對(duì)導(dǎo)熱油和熔鹽更低。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0016]如附圖1所示，一種應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，主要包括蒸發(fā)蓄熱器1和過熱蓄熱器2兩部分，蒸發(fā)蓄熱器1和過熱蓄熱器2之間通過汽水分離器3相連通，過熱蓄熱器2的出口為整個(gè)固體蓄熱裝置的出口，蒸發(fā)蓄熱器1的進(jìn)口為整個(gè)固體蓄熱裝置的進(jìn)口。太陽能集熱系統(tǒng)4的形式可以為槽式、線性菲涅爾式或塔式。
[0017]整個(gè)固體蓄熱裝置與太陽能集熱系統(tǒng)4并聯(lián)連接，固體蓄熱裝置與太陽能集熱系統(tǒng)4的出口均和汽輪機(jī)7進(jìn)氣口連接，汽輪機(jī)7的出氣口連接冷凝器9進(jìn)氣口，冷凝器9冷卻的冷凝水在系統(tǒng)白天太陽輻射較好時(shí)直接通過凝結(jié)水栗10進(jìn)入太陽能集熱系統(tǒng)4，在白天太陽輻射較差或者夜間時(shí)通過凝結(jié)水栗10進(jìn)入固體蓄熱裝置換熱產(chǎn)生過熱蒸氣。
[0018]蒸發(fā)蓄熱器1包括砌在蓄熱磚101中的設(shè)置有循環(huán)栗104的熱力管道和進(jìn)行加熱的電加熱元件103，電加熱元件103為電加熱管或電阻絲，均勻布置在蓄熱磚內(nèi)101，連接獨(dú)立不并網(wǎng)的電源5獲取能量，電源5為光伏發(fā)電裝置或者風(fēng)力發(fā)電裝置，利用溫度控制器6實(shí)現(xiàn)加熱溫度控制。熱力管道與汽水分離器3的進(jìn)水口和出水口連接形成循環(huán)，汽水分離器3的蒸汽出口接過熱蓄熱器2，蒸發(fā)蓄熱器1的進(jìn)口與所述熱力管道連通。
[0019]蒸發(fā)蓄熱器1和過熱蓄熱器2外均包裹保溫層102，即整個(gè)固體蓄熱裝置的主體結(jié)構(gòu)由蓄熱磚101砌成，固體蓄熱裝置外層通過保溫層102進(jìn)行保溫，防止存儲(chǔ)的熱量散失。蒸發(fā)蓄熱器1目的在于通過蓄熱磚101將熱量傳遞給凝結(jié)水栗9過來的凝結(jié)水，然后通過汽水分離器3進(jìn)行汽水分離，飽和蒸汽進(jìn)入過熱蓄熱器2加熱成過熱蒸汽，飽和水通過循環(huán)栗進(jìn)入蒸發(fā)蓄熱器1進(jìn)行下一輪的循環(huán)加熱。蓄熱磚101，要求蓄熱材料必須具備有較高導(dǎo)熱系數(shù)以保證熱量的有效傳遞，較高的比熱以蓄積較多的熱量，同時(shí)在高溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，例如，可以選擇固體氧化鎂，氧化鎂含量為90 %。
[0020]本實(shí)用新型的工作原理:
[0021]白天太陽輻射較好時(shí)，關(guān)閉固體蓄熱裝置進(jìn)出口閥門，光伏發(fā)電裝置5提供電阻絲103所需要的電源，電阻絲103的功率通過溫度控制柜6調(diào)節(jié)，溫度控制柜6根據(jù)安裝在固體蓄熱裝置各處的測(cè)溫點(diǎn)調(diào)節(jié)電阻絲103的加熱功率，從而加熱蓄熱磚101，蓄熱磚101將熱量存儲(chǔ)起來，為防止存儲(chǔ)的熱量散失，固體蓄熱裝置外表面包裹保溫層102。在汽輪機(jī)7中做完功的蒸汽在冷凝器9冷卻，冷卻的凝結(jié)水通過凝結(jié)水栗10栗入線性菲涅爾太陽能集熱系統(tǒng)4加熱至過熱蒸汽，高溫高壓的過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)7做功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)8發(fā)電。
[0022]白天太陽輻射較差或者夜間無太陽輻射時(shí)，關(guān)閉線性菲涅爾太陽能集熱系統(tǒng)4進(jìn)出口閥門。在汽輪機(jī)7中做完功的蒸汽在冷凝器9冷卻，通過凝結(jié)水栗10進(jìn)入固體蓄熱裝置，蓄熱磚101存儲(chǔ)的熱量傳遞給凝結(jié)水，熱力管道在蒸發(fā)蓄熱器1內(nèi)通過循環(huán)栗104形成水循環(huán)，汽水分離器3進(jìn)行汽水分離，飽和水通過循環(huán)栗104進(jìn)入蒸發(fā)蓄熱器1進(jìn)行下一輪的水循環(huán)加熱。飽和蒸汽進(jìn)入過熱蓄熱器2加熱成過熱蒸汽，高溫高壓的過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)7做功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)8發(fā)電。
[0023]本實(shí)用新型將固體蓄熱裝置應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，相比當(dāng)前太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)常用的蓄熱方式，具有工作溫度范圍廣，熱容性能好，存蓄熱量多，而且不會(huì)出現(xiàn)水、熔鹽和導(dǎo)熱油在較低溫度下凍管堵塞管道設(shè)備的問題。同時(shí)無需配置高成本的儲(chǔ)存蓄熱介質(zhì)的儲(chǔ)存罐，本實(shí)用新型采取的固體蓄熱材料熱容性能及導(dǎo)熱性能好、材料不易劣化，成本相對(duì)導(dǎo)熱油和熔鹽更低。
[0024]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，包括蒸發(fā)蓄熱器(1)和過熱蓄熱器(2)，其特征在于，所述蒸發(fā)蓄熱器(1)和過熱蓄熱器(2)之間通過汽水分離器(3)相連通，過熱蓄熱器(2)的出口與太陽能集熱系統(tǒng)(4)的出口均連接汽輪機(jī)(7)的進(jìn)氣口，汽輪機(jī)(7)的出氣口連接冷凝器(9)的進(jìn)氣口，冷凝器(9)的冷凝水出口與蒸發(fā)蓄熱器(1)和太陽能集熱系統(tǒng)(4)的進(jìn)口相連，在太陽輻射達(dá)到要求時(shí)，泠凝水進(jìn)入太陽能集熱系統(tǒng)(4)，否則進(jìn)入蒸發(fā)蓄熱器(1)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)蓄熱器(1)包括砌在蓄熱磚(101)中的熱力管道和進(jìn)行加熱的電加熱元件(103)，熱力管道與汽水分離器(3)的進(jìn)水口和出水口連接形成循環(huán)，汽水分離器(3)的蒸汽出口接過熱蓄熱器(2)，蒸發(fā)蓄熱器(1)的進(jìn)口與所述熱力管道連通。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述電加熱元件(103)連接獨(dú)立不并網(wǎng)的電源(5)獲取能量，連接溫度控制器(6)實(shí)現(xiàn)加熱溫度控制。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述電源(5)為光伏發(fā)電裝置或者風(fēng)力發(fā)電裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述熱力管道中設(shè)置有循環(huán)栗(104)。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)蓄熱器(1)和過熱蓄熱器(2)外均包裹保溫層(102)。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述電加熱元件(103)為電加熱管或電阻絲，均勻布置在蓄熱磚內(nèi)(101)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述太陽能集熱系統(tǒng)(4)的形式為槽式、線性菲涅爾式或塔式。
【專利摘要】一種應(yīng)用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，主要包括蒸發(fā)蓄熱器和過熱蓄熱器，蒸發(fā)蓄熱器由固體蓄熱材料制作的蓄熱磚、電加熱絲、溫度控制器、循環(huán)泵、汽水分離器、熱力管道等組成；固體蓄熱裝置與太陽能集熱系統(tǒng)并聯(lián)連接，固體蓄熱裝置與太陽能集熱系統(tǒng)的出口和汽輪機(jī)進(jìn)氣口連接，汽輪機(jī)的出汽口連接冷凝器進(jìn)氣口，冷凝器冷卻的冷凝水在系統(tǒng)白天太陽輻射較好時(shí)直接通過凝結(jié)水泵進(jìn)入太陽能集熱系統(tǒng)，在白天太陽輻射較差或者夜間時(shí)通過凝結(jié)水泵進(jìn)入固體蓄熱裝置換熱產(chǎn)生過熱蒸氣；相比當(dāng)前常用的蓄熱方式，固體蓄熱裝置具有工作溫度范圍廣，熱容性能好，存蓄熱量多；而且不會(huì)出現(xiàn)水、熔鹽和導(dǎo)熱油在較低溫度下凍管堵塞管道設(shè)備的問題。
【IPC分類】F24J2/34, F01D15/10, F28D20/00
【公開號(hào)】CN205027183
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520701394
【發(fā)明人】曹傳釗, 鄭建濤, 徐海衛(wèi), 劉明義, 裴杰
【申請(qǐng)人】中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司, 華能集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年9月10日