專利名稱：中高溫太陽(yáng)能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能耦合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中高溫太陽(yáng)能熱利用耦合系統(tǒng)，特別涉及一種蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能耦合的中高溫梯度利用的太陽(yáng)能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴(yán)重和化石燃料逐年減少，能源和淡水問(wèn)題的解決，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)“節(jié)能減排，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)”的關(guān)鍵。我國(guó)有較長(zhǎng)的海岸線，有豐富的海水資源，可以利用海水淡化技術(shù)，對(duì)海水淡化來(lái)滿足人們對(duì)淡水在生活及工業(yè)上的需求。同時(shí)我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，在低溫太陽(yáng)能熱利方面，已取得較大的成就，成為世界上最大的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)國(guó)和最大的太陽(yáng)能熱水器市場(chǎng)，并以每年20% -30%的速度遞增。目前我國(guó)正在積極發(fā)展并促進(jìn)太陽(yáng)能中高溫?zé)崂玫纳虡I(yè)化，一方面在太陽(yáng)能熱發(fā)電，另一方面在中高溫太陽(yáng)能工業(yè)熱利用方面。一般海水淡化需要熱源溫度在60°C _130°C之間，吸收制冷需要的熱源在85°C _220°C度之間，目前大部分采用的熱源是常規(guī)能源的余熱(火電廠的低壓蒸汽或熱水)，或低溫太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)生的低溫?zé)嵩?60°C-9(TC的熱水等)。采用中高溫太陽(yáng)能熱源在吸收制冷-海水淡化耦合利用方面較少。中高溫太陽(yáng)能熱源的產(chǎn)生需要太陽(yáng)能聚光場(chǎng)。太陽(yáng)能聚光場(chǎng)主要有碟式、拋物槽式、菲涅耳式、塔式等。同時(shí)眾所周知，太陽(yáng)能具有間斷性、不穩(wěn)定性等特性，當(dāng)太陽(yáng)輻射很差時(shí)等天氣，如何連續(xù)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能-吸收制冷-海水淡化等耦合熱利用，儲(chǔ)能技術(shù)成了關(guān)鍵。儲(chǔ)能技術(shù)分為顯熱儲(chǔ)能和潛熱儲(chǔ)能，按儲(chǔ)能介質(zhì)來(lái)分，可分為液態(tài)儲(chǔ)能和固體儲(chǔ)能等。因此“中高溫太陽(yáng)能-蒸汽一吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能”耦合系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)”的有效途徑之一，有利于能源的綜合利用，提高熱效率降低成本和緩解淡水的短缺。專利200510002799. 9公開(kāi)了建造儲(chǔ)冰庫(kù)用于儲(chǔ)存冷能，與夏天氣溫較高相結(jié)合，利用溫差能太陽(yáng)能發(fā)電及海水淡化的方法，專利201210125522. 5公開(kāi)了一種低溫?zé)崂玫囊惑w式真空管太陽(yáng)能海水淡化裝置。專利200710022335. 3公開(kāi)了一種白天連續(xù)式太陽(yáng)能吸附制冷系統(tǒng)。專利201010272300. 7公開(kāi)了利用太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)生的余熱進(jìn)行海水淡化處理。200910095866. 4公開(kāi)綜合利用低溫太陽(yáng)能集熱器進(jìn)行海水淡化的方法及其裝置，太陽(yáng)能集熱器吸收太陽(yáng)能加熱閉式循環(huán)水，進(jìn)入換熱管與鼓泡蒸發(fā)器內(nèi)的海水換熱，冷凝水蒸汽成淡水。專利03110061. 9公開(kāi)一種太陽(yáng)能熱能溴化鋰吸收式中央空調(diào)海水淡化裝置，包括太陽(yáng)能集熱發(fā)生器、熱能發(fā)生器、冷劑蒸汽發(fā)生器、汽液分離器、熱虹吸升液管、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、溶液熱交換器、液位筒、取暖液封、真空泵、海水淡化系統(tǒng)等組成。以上等專利主要涉及“低溫太陽(yáng)能+海水淡化”或“低溫太陽(yáng)能+吸收制冷”或“低溫太陽(yáng)能+海水淡化+儲(chǔ)熱水(或儲(chǔ)冷)”，都是低溫太陽(yáng)能熱利用的范疇，即使涉及到儲(chǔ)能，也是儲(chǔ)熱水或儲(chǔ)冷，都是屬于低溫范疇。專利201110241159. 9公開(kāi)了一種太陽(yáng)能光熱塔式發(fā)電與海水淡化一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于高溫太陽(yáng)能熱利用范疇，但沒(méi)涉及吸收制冷和儲(chǔ)能系統(tǒng)。目前，沒(méi)見(jiàn)同時(shí)具有”中高溫太陽(yáng)能蒸汽一吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能”的耦合系統(tǒng)方面的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，利用中高溫太陽(yáng)能熱梯度利用，提高能源的綜合利用，提高熱效率，降低成本，緩解淡水的短缺，提出一種中高溫太陽(yáng)能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能耦合系統(tǒng)。本發(fā)明耦合系統(tǒng)以導(dǎo)熱油、水、飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽為傳熱流體，包括有太陽(yáng)能聚光場(chǎng)，所述的太陽(yáng)能聚光場(chǎng)包括由拋物面槽式聚光器組成的拋物面槽式聚光場(chǎng)和菲涅耳平面反光鏡組成的菲涅耳聚光場(chǎng)。此外，本發(fā)明耦合系統(tǒng)還包括相變金屬儲(chǔ)能罐、導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器、蒸汽蓄熱器、吸收制冷機(jī)組、海水淡化機(jī)組等。所述的太陽(yáng)能聚光場(chǎng)水平南北方向布置，相變金屬儲(chǔ)能罐安裝在拋物面槽式聚光場(chǎng)出口之后，相變金屬儲(chǔ)能罐的下部一側(cè)的出口與導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器串聯(lián)。菲涅耳聚光場(chǎng)在本發(fā)明耦合系統(tǒng)的最上方，蒸汽蓄熱器在菲涅耳聚光場(chǎng)出口的下方，吸收制冷機(jī)組和海水淡化機(jī)組布置在導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器和蒸汽蓄熱器的下方。本發(fā)明以導(dǎo)熱油、水、飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽為傳熱流體，同時(shí)利用單罐高溫導(dǎo)熱油與相變金屬儲(chǔ)能罐儲(chǔ)熱，以及利用導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，并蓄于蒸汽蓄熱器中，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)為吸收制冷、海水淡化提供直接或間接的熱源。所述的太陽(yáng)能聚光場(chǎng)是本發(fā)明耦合系統(tǒng)的聚光裝置，分為兩部分，一部分為菲涅耳聚光場(chǎng)，菲涅耳聚光場(chǎng)直接通過(guò)水工質(zhì)產(chǎn)生飽和及過(guò)熱蒸汽。另一部分為拋物面槽式聚光場(chǎng)，導(dǎo)熱油直接通過(guò)此拋物面槽式聚光場(chǎng)并被加熱。被加熱的高溫導(dǎo)熱油經(jīng)由拋物面槽式聚光場(chǎng)出口流出，先通過(guò)相變金屬儲(chǔ)能罐，當(dāng)高溫導(dǎo)熱油溫度高于相變金屬的相變溫度時(shí)，把多余的熱能儲(chǔ)存在相變金屬儲(chǔ)能罐中，再在導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器中換熱產(chǎn)生蒸汽，再通過(guò)油源吸收制冷機(jī)組、油源海水淡化機(jī)組，最后通過(guò)高溫油泵流回到太陽(yáng)能聚光場(chǎng)入口完成循環(huán)，太陽(yáng)能聚光場(chǎng)入口由鏡場(chǎng)旁路支路及電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥連接。所述的菲涅耳聚光器具有一儲(chǔ)能式吸收器。菲涅耳平面反光鏡把太陽(yáng)光聚光到儲(chǔ)能式吸收器上，把儲(chǔ)能式吸收器上的相變儲(chǔ)能金屬熔化，把太陽(yáng)能儲(chǔ)成相變潛能，水工質(zhì)通過(guò)位于儲(chǔ)能式吸收器中的吸收管，同時(shí)吸收相變潛能和太陽(yáng)光的二次反射能，直接加熱成水蒸汽。飽和或過(guò)熱的水蒸汽，直接蓄存在蒸汽蓄熱器中。所述的儲(chǔ)能式吸收器是由平面石英玻璃蓋板、選擇性涂層、儲(chǔ)能套管、二次反射鏡、保溫材料及外殼組成。儲(chǔ)能套管位于平面石英玻璃蓋板和二次反射鏡組成的密封空間里，二次反射鏡外包裹保溫材料，所包裹的保溫材料及吸熱體外殼起到保溫減少熱損失和防雨作用。儲(chǔ)能套管外管壁涂有選擇性吸收涂層，具備在太陽(yáng)光光譜范圍具有較高的吸收比，而在紅外波段內(nèi)具有較低的發(fā)射比。太陽(yáng)光被菲涅耳平面反光鏡反射通過(guò)平面石英玻璃蓋板，聚光到儲(chǔ)能套管下表面。在儲(chǔ)能套管外的光，通過(guò)二次反射鏡反射在儲(chǔ)能套管的上表面。平面石英玻璃蓋板起到透過(guò)太陽(yáng)光，隔離紅外熱量的散失。所述的相變金屬儲(chǔ)能罐采用相變儲(chǔ)能金屬作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，相變儲(chǔ)能金屬被封裝成螺旋環(huán)排列的圓柱狀相變金屬體，填充在相變金屬儲(chǔ)能罐中。相對(duì)于球形、圓柱棒型等方式的填充儲(chǔ)能體，本發(fā)明螺旋環(huán)排列的圓柱狀相變金屬體能減少導(dǎo)熱油的阻力，減少泵耗，節(jié)省電能。相對(duì)于雙罐熔融或雙罐導(dǎo)熱油系統(tǒng)，本發(fā)明相變金屬儲(chǔ)能罐節(jié)省了復(fù)雜的管路、水/蒸汽-熔融鹽換熱器或水/蒸汽-導(dǎo)熱油換熱器等，該單罐相變金屬儲(chǔ)能罐以減少的管路傳輸熱損失和初投資，也減少運(yùn)行維護(hù)成本。單罐相變金屬儲(chǔ)能系統(tǒng)可以減少太陽(yáng)能的波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響，在陰天或多天或或者夜間的延長(zhǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。所述的相變儲(chǔ)能金屬的相變溫度在300 0C -350 0C之間，相變潛熱在200kJ/kg-400kj/kg之間，具有較大的相變潛熱，儲(chǔ)存同等的熱量較顯式儲(chǔ)能方式，需要的體積比較小。所述的蒸汽蓄熱器可以把導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生多余的水蒸汽和菲涅耳聚光器直接加熱水成飽和或過(guò)熱的水蒸汽儲(chǔ)起來(lái)，等需要時(shí)再以飽和水蒸排放，通過(guò)串聯(lián)的吸收制冷機(jī)組、海水淡化機(jī)組，進(jìn)行制冷和海水淡化。所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要儲(chǔ)能介質(zhì)包括相變儲(chǔ)能金屬和水蒸汽，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間太陽(yáng)能中斷時(shí)的能量供給及短時(shí)間平抑太陽(yáng)能波動(dòng)的作用。儲(chǔ)能系統(tǒng)分成多個(gè)部分，更有利儲(chǔ)能運(yùn)行策略的靈活性。所述的導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器可以是管殼式或斧式蒸汽發(fā)生器，導(dǎo)熱油走管程，水/水蒸汽走殼程。所述的吸收制冷機(jī)組與海水淡化機(jī)組串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)熱源溫度梯度的有效利用。吸收制冷機(jī)組的熱源溫度是130°C _220°C之間，海水淡化機(jī)組熱源溫度是65°C _130°C之間。吸收制冷機(jī)組、海水淡化機(jī)組的熱源分為導(dǎo)熱油和水蒸汽兩類，按熱源分類，本發(fā)明的吸收制冷機(jī)組、海水淡化機(jī)組可分為油源吸收制冷機(jī)組、蒸汽源吸收制冷機(jī)組，以及油源海水淡化機(jī)組和蒸汽海水淡化機(jī)組，油源吸收制冷機(jī)組的冷媒出口與蒸汽源吸收制冷機(jī)組的冷媒出口并聯(lián)連接，油源海水淡化機(jī)組的淡水出口與蒸汽源海水淡化機(jī)組的淡水出口并聯(lián)連接。中高溫的熱源大大提高吸收制冷機(jī)組、海水淡化機(jī)組的效率及能量利用率。所述的傳熱流體，即導(dǎo)熱油、水、飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽，在油路和水/蒸汽路兩路系統(tǒng)中流動(dòng)。本發(fā)明的耦合系統(tǒng)由油路和水/蒸汽路兩路系統(tǒng)連接組成。在油路這一系統(tǒng)中，包括拋物面槽式聚光場(chǎng)、相變金屬儲(chǔ)能罐、導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器、油源吸收制冷機(jī)組等；在水/蒸汽這一系統(tǒng)中，包括菲涅耳平面反光鏡、蒸汽蓄熱器、蒸汽源吸收制冷機(jī)組、蒸汽源海水淡化機(jī)組等。本發(fā)明工作過(guò)程如下經(jīng)拋物面槽式聚光器場(chǎng)聚集的太陽(yáng)輻射能加熱導(dǎo)熱油，高溫的導(dǎo)熱油通過(guò)相變金屬儲(chǔ)能罐，與儲(chǔ)能罐中填充的螺旋環(huán)排列的相變金屬體換熱，相變金屬吸熱相變?nèi)刍褜?dǎo)熱油多余的能量轉(zhuǎn)化成潛熱儲(chǔ)存在螺旋環(huán)排列的相變金屬體中，從相變金屬儲(chǔ)能罐流出的導(dǎo)熱油和導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器換熱，產(chǎn)生飽和水蒸汽，飽和水蒸汽儲(chǔ)存入蒸汽蓄熱器。導(dǎo)熱油繼續(xù)通過(guò)以導(dǎo)熱油為熱源的串聯(lián)的吸收制冷機(jī)組和海水淡化機(jī)組，進(jìn)行制冷和海水淡化。經(jīng)由菲涅耳聚光器組成的菲涅耳聚光場(chǎng)把太陽(yáng)光聚光到儲(chǔ)能式吸收器上，通過(guò)平面石英玻璃蓋板，聚光到儲(chǔ)能套管下表面。在儲(chǔ)能套管外的光通過(guò)二次反射鏡反射在儲(chǔ)能套管的上表面。平面石英玻璃蓋板起到透過(guò)太陽(yáng)光，隔離紅外熱量的散失。選擇性吸收涂層，實(shí)現(xiàn)對(duì)投入太陽(yáng)輻射能的高效吸收和低熱輻射損失，把儲(chǔ)能式吸收器上的相變儲(chǔ)能金屬熔化，把太陽(yáng)能儲(chǔ)成相變潛能，水工質(zhì)通過(guò)吸收管，同時(shí)吸收相變潛能和太陽(yáng)光的二次反射能，直接加熱成水蒸汽。飽和或過(guò)熱的水蒸汽，直接蓄存在蒸汽蓄熱器中。待太陽(yáng)能不足時(shí)，導(dǎo)熱油可以從相變金屬儲(chǔ)能罐獲得相變儲(chǔ)能金屬的潛熱，繼續(xù)產(chǎn)生蒸汽或蒸汽蓄熱器放出飽和蒸汽，維持吸收制冷機(jī)組、海水淡化機(jī)組，進(jìn)行制冷和海水淡化。本發(fā)明對(duì)中高溫太陽(yáng)能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能進(jìn)行了耦合，特別合適在大規(guī)模的工業(yè)中高太陽(yáng)能熱利用方面。


圖1本發(fā)明的中高溫太陽(yáng)能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能耦合系統(tǒng)；圖2本發(fā)明的菲涅耳聚光器的第一種儲(chǔ)能式吸收器剖面示意圖；圖3本發(fā)明的菲涅耳聚光器的第二種儲(chǔ)能式吸收器剖面示意圖；圖4本發(fā)明的相變金屬儲(chǔ)能罐示意圖；圖5本發(fā)相變金屬儲(chǔ)能罐橫剖面示意圖；圖中1拋物面槽式聚光器、2相變金屬儲(chǔ)能罐、3導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器、4油源吸收制冷機(jī)組、5油源海水淡化機(jī)組、6高溫油泵、7電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥、8蒸汽蓄熱器、9蒸汽源吸收制冷機(jī)組、10蒸汽海水淡化機(jī)組、11水泵、12水處理器、13菲涅耳平面反光鏡、14儲(chǔ)能式吸收器、15冷媒出口閥門(mén)、16冷媒進(jìn)口閥門(mén)17冷媒泵、18淡水出口閥、19海水進(jìn)口閥、20海水泵、21吸熱體外殼、22保溫材料、23 二次反射鏡、24選擇性吸收涂層、25相變金屬、26水/蒸汽、27儲(chǔ)能套管、28平面石英玻璃蓋板。平面石英玻璃蓋板。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。圖1所示為本發(fā)明中高溫太陽(yáng)能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能耦合系統(tǒng)，包括有太陽(yáng)能聚光場(chǎng)，所述的太陽(yáng)能聚光場(chǎng)包括由拋物面槽式聚光器組成的拋物面槽式聚光場(chǎng)I和菲涅耳平面反光鏡13組成的菲涅耳聚光場(chǎng)。所述的高溫太陽(yáng)能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能耦合系統(tǒng)還包括相變金屬儲(chǔ)能罐2、導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器3、蒸汽蓄熱器8、吸收制冷機(jī)組、海水淡化機(jī)組、儲(chǔ)能式吸收器14、水處理器12等。所述的太陽(yáng)能聚光場(chǎng)水平南北方向布置，相變金屬儲(chǔ)能罐2安裝在拋物面槽式聚光場(chǎng)I的出口之后，相變金屬儲(chǔ)能罐2下部一側(cè)的出口與導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器3串聯(lián)。菲涅耳聚光場(chǎng)在本發(fā)明耦合系統(tǒng)的最上方，蒸汽蓄熱器8在菲涅耳聚光場(chǎng)出口的下方，吸收制冷機(jī)組和海水淡化機(jī)組布置在導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器3和蒸汽蓄熱器8的下方。吸收制冷機(jī)組包括油源吸收制冷機(jī)組4和蒸汽源吸收制冷機(jī)組9。海水淡化機(jī)組包括油源海水淡化機(jī)組5和蒸汽海水淡化機(jī)組10。本發(fā)明耦合系統(tǒng)以導(dǎo)熱油、水、飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽為傳熱流體。按照轉(zhuǎn)熱流體的流動(dòng)方向區(qū)分，本發(fā)明耦合系統(tǒng)由油路和水/蒸汽路兩路系統(tǒng)連接組成。在油路這一系統(tǒng)中，由多排拋物面槽式聚光器I組成拋物面槽式聚光場(chǎng)，每排拋物面槽式聚光器I平行布置并間隔一定距離，拋物面槽式聚光器I沿軸線南北方向布置，也可以沿其他方向布置。拋物面槽式聚光場(chǎng)旁連接一鏡場(chǎng)旁通支路，鏡場(chǎng)旁通支路通過(guò)電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥7和拋物面槽式聚光場(chǎng)進(jìn)口及高溫油泵6連接。電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥7可以調(diào)節(jié)拋物面槽式聚光場(chǎng)及鏡場(chǎng)旁通支路的導(dǎo)熱油流量，控制導(dǎo)熱油拋物面槽式聚光場(chǎng)的出口溫度。拋物面槽式聚光場(chǎng)的出口與相變金屬儲(chǔ)能罐2的導(dǎo)熱油入口連接，相變金屬儲(chǔ)能罐2的導(dǎo)熱油出口與導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器3的導(dǎo)熱油管路入口連接，導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器3的導(dǎo)熱油管路出口與油源吸收制冷機(jī)組4的導(dǎo)油路入口連接。導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器3的水側(cè)A 口與水處理器12連接，導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器3的蒸汽出口與蒸汽蓄熱器8連接。導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器3的導(dǎo)熱油出口與油源吸收制冷機(jī)組4的導(dǎo)熱油入口連接，油源吸收制冷機(jī)組4的導(dǎo)熱油出口與油源海水淡化機(jī)組5的導(dǎo)熱油入口連接。油源海水淡化機(jī)組5的導(dǎo)熱油出口與高溫油泵6連接。在水/蒸汽路這一系統(tǒng)包括菲涅耳平面反光鏡13、儲(chǔ)能式吸收器14、蒸汽蓄熱器8、蒸汽源吸收制冷機(jī)組9、蒸汽源海水淡化機(jī)組10、水泵11與水處理器12等及閥門(mén)。儲(chǔ)能式吸收器14在菲涅耳平面反光鏡13的焦點(diǎn)處，水處理器12的出口分別與儲(chǔ)能式吸收器14的入口和導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器3的水側(cè)入口連接，水處理器12主要作用是除氧和軟化水的硬度。儲(chǔ)能式吸收器14的出口與蒸汽蓄熱器8連接。蒸汽蓄熱器8的出口與蒸汽源吸收制冷機(jī)組9蒸汽側(cè)入口連接，蒸汽源吸收制冷機(jī)組9蒸汽側(cè)出口與蒸汽源吸收制冷機(jī)組10連接。蒸汽源吸收制冷機(jī)組10的水側(cè)出口與水泵11連接，水泵11與水處理器12連接。油源源吸收制冷機(jī)組4的冷媒入口與蒸汽源吸收制冷機(jī)組9的冷媒入口并聯(lián)連接后再與閥門(mén)16和冷媒泵17串聯(lián)連接。油源吸收制冷機(jī)組4的冷媒出口與蒸汽源吸收制冷機(jī)組9的冷媒出口并聯(lián)連接后再與閥門(mén)15連接，供用戶制冷。油源海水淡化機(jī)組5的海水入口與蒸汽源海水淡化機(jī)組10的海水入口并聯(lián)連接后再與閥門(mén)19和海水泵20串聯(lián)連接。油源海水淡化機(jī)組5的淡水出口與蒸汽源海水淡化機(jī)組10的淡水出口并聯(lián)連接后再與閥門(mén)18連接，供應(yīng)用戶淡水。經(jīng)拋物面槽式聚光器場(chǎng)聚集的太陽(yáng)輻射能加熱導(dǎo)熱油，高溫的導(dǎo)熱油，通過(guò)相變金屬儲(chǔ)能罐2，與儲(chǔ)能罐中的填充的螺旋環(huán)排列相變金屬體換熱，相變金屬吸熱相變?nèi)刍?，把?dǎo)熱油多余的能量轉(zhuǎn)化成，潛熱儲(chǔ)存螺旋環(huán)排列相變金屬體中，從相變金屬儲(chǔ)能罐2出來(lái)的導(dǎo)熱油和導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器換熱3，產(chǎn)生飽和水蒸汽，飽和水蒸汽儲(chǔ)存入蒸汽蓄熱器
8。導(dǎo)熱油繼續(xù)通過(guò)以導(dǎo)熱油為熱源的油源吸收制冷機(jī)組4、油源海水淡化機(jī)組5，進(jìn)行制冷和海水淡化。經(jīng)菲涅耳聚光反射鏡13組成的菲涅耳聚光場(chǎng)把太陽(yáng)光聚光到儲(chǔ)能式吸收器14上，通過(guò)平面石英玻璃蓋板28，聚光到儲(chǔ)能套管27下表面。在儲(chǔ)能套管27外的光，通過(guò)二次反射鏡23反射在儲(chǔ)能套管27的上表面。平面石英玻璃蓋板28起到透過(guò)太陽(yáng)光，隔離紅外熱量的散失。選擇性吸收涂層24，實(shí)現(xiàn)對(duì)投入太陽(yáng)輻射能的高效吸收和低熱輻射損失，把儲(chǔ)能式吸收器14上的相變儲(chǔ)能金屬25熔化，把太陽(yáng)能儲(chǔ)成相變潛能，水工質(zhì)通過(guò)儲(chǔ)能套管27內(nèi)壁，同時(shí)吸收相變潛能和太陽(yáng)光的二次反射能，直接被加熱成水蒸汽。儲(chǔ)能式吸收器14上的相變儲(chǔ)能金屬25能在短暫太陽(yáng)輻射不足的情況，使水通過(guò)儲(chǔ)能套管27內(nèi)壁，能穩(wěn)定產(chǎn)生飽和或過(guò)熱的水蒸汽，飽和或過(guò)熱的水蒸汽直接蓄存在蒸汽蓄熱器8中。電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥7調(diào)節(jié)導(dǎo)熱油電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥7可以調(diào)節(jié)拋物面槽式聚光場(chǎng)及鏡場(chǎng)旁通支路的導(dǎo)熱油的流量，控制導(dǎo)熱油拋物面槽式聚光場(chǎng)的出口溫度，大于相變金屬儲(chǔ)能罐2中相變金屬的相變點(diǎn)，導(dǎo)熱油對(duì)相變金屬儲(chǔ)能罐2充熱，轉(zhuǎn)化為相變金屬的潛熱。待太陽(yáng)輻射不足時(shí)，導(dǎo)熱油可以從相變金屬儲(chǔ)能罐2獲得相變儲(chǔ)能金屬的潛熱，繼續(xù)產(chǎn)生蒸汽或蒸汽蓄熱器放出飽和蒸汽，維持吸收制冷機(jī)組、海水淡化機(jī)組，進(jìn)行制冷和海水淡化，當(dāng)沒(méi)太陽(yáng)直接輻射時(shí)，并相變金屬儲(chǔ)能罐2獲得相變儲(chǔ)能金屬的潛熱不足時(shí)，電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥7調(diào)節(jié)導(dǎo)熱油不經(jīng)過(guò)聚光場(chǎng)，只通過(guò)旁通支路，蒸汽蓄熱器8繼續(xù)釋放蒸汽為蒸汽源吸收制冷機(jī)組9和蒸汽海水淡化機(jī)組10提供產(chǎn)生蒸汽，實(shí)現(xiàn)沒(méi)太陽(yáng)直接輻射時(shí)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)制冷和海水淡化。圖2所示為所述的菲涅耳聚光器的第一種儲(chǔ)能吸收器剖面示意圖，該儲(chǔ)能吸熱器由吸熱體外殼21、保溫材料22、二次反射鏡23、儲(chǔ)能套管27、平面石英玻璃蓋板28等組成。吸熱體外殼21緊貼在保溫材料22外表面，二次反射鏡23緊貼在保溫材料22的內(nèi)表面。儲(chǔ)能套管27由內(nèi)外兩層套管組成。儲(chǔ)能套管27的外壁涂有選擇性吸收涂層24。儲(chǔ)能套管27的內(nèi)套管和外套管之間填充有相變儲(chǔ)能金屬25。水/蒸汽26在儲(chǔ)能套管27的內(nèi)套管內(nèi)流動(dòng)。平面石英玻璃蓋板28位于儲(chǔ)能套管27下面，并與二次反射鏡23密封連接構(gòu)成腔體式空間。太陽(yáng)光通過(guò)此腔體式空間及平面石英玻璃蓋板28，聚光到儲(chǔ)能套管27下表面，并通過(guò)二次反射鏡23反射在儲(chǔ)能套管27的上表面。儲(chǔ)能套管27的中心軸線位于二次反射鏡23的焦點(diǎn)線上，平面石英玻璃蓋板28起到透過(guò)太陽(yáng)光，隔離紅外熱量散失的作用。選擇性吸收涂層24實(shí)現(xiàn)對(duì)投入太陽(yáng)輻射能的高效吸收和低熱輻射損失，把儲(chǔ)能式吸收器14中的相變儲(chǔ)能金屬25熔化，把太陽(yáng)能儲(chǔ)成相變潛能。水工質(zhì)通過(guò)儲(chǔ)能套管27內(nèi)壁的同時(shí)吸收相變潛能和太陽(yáng)光的二次反射能，直接被加熱成水蒸汽。儲(chǔ)能套管27的結(jié)構(gòu)形式可以為全套管或半套管。全套管形式結(jié)構(gòu)如圖2所示,全套管形式的儲(chǔ)能套管27的橫截面為圓環(huán)狀。半套管形式結(jié)構(gòu)如圖3所示，半套管形式結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)能套管27的外套管由下半圓形的套管和平板焊接組成，平板位于下半圓套管的水平直徑平面上，半套管形式結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)能套管27的橫截面為半圓環(huán)狀。相變金屬儲(chǔ)能罐2的結(jié)構(gòu)如圖4所示，相變金屬儲(chǔ)能罐2由導(dǎo)入油進(jìn)口 29、氮封接口 30、導(dǎo)熱油出口擋板31、罐外殼32、人孔33、導(dǎo)熱油出口 34、鞍座35、排污口 36、手孔37、下液位接口 38、上液位接口 39、溫度計(jì)接口 40、壓力表接口 41、相變金屬封裝外殼42、相變金屬43等組成。導(dǎo)入油進(jìn)口 29位于罐外殼32頂部中間，溫度計(jì)接口 40和壓力表接口 41位于導(dǎo)入油進(jìn)口 29兩側(cè)，排污口 36位于罐外殼32底部，鞍座35位于罐外殼32下部,下液位接口 38和上液位接口 39于罐外殼32中部一側(cè)，手孔37位于下液位接口 38同一側(cè)下方，人孔33位于下液位接口 38另一側(cè)上方，導(dǎo)入油進(jìn)口 29和人孔33同側(cè)并處于其下方，溫度計(jì)接口 40和壓力表接口 41分別連接溫度計(jì)和壓力表，監(jiān)控相變金屬儲(chǔ)能罐2中導(dǎo)熱油的溫度。氮封接口 30接入氮?dú)猓玫獨(dú)鈱?duì)系統(tǒng)中的導(dǎo)熱油進(jìn)行氮封和系統(tǒng)加壓。人孔33和手孔37主要用于相變金屬儲(chǔ)能罐2的維修。下液位接口 38和上液位接口 39接液位計(jì)，監(jiān)控相變金屬儲(chǔ)能罐2的液位。導(dǎo)熱油經(jīng)導(dǎo)熱油進(jìn)口 29進(jìn)入相變金屬儲(chǔ)能罐2，流經(jīng)導(dǎo)熱油出口擋板31，減輕阻力后，和封裝在相變金屬封裝外殼43里的相變金屬43充放熱，經(jīng)導(dǎo)熱油出口 34流出。金屬相變溫度在300°C _350°C之間，相變潛熱在200kJ/kg_400kJ/kg之間，由于相變金屬具有較大的相變潛熱，在儲(chǔ)存同等的熱量的條件下，較顯式儲(chǔ)能需要的體積比較小。相變金屬封裝外殼42和相變金屬43組成的儲(chǔ)能金屬塊螺旋環(huán)排列在相變金屬儲(chǔ)能罐2中。圖5所示為本發(fā)相變金屬儲(chǔ)能罐橫剖面示意圖。
權(quán)利要求
1.一種中高溫太陽(yáng)能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能耦合系統(tǒng)，其特征在于所述的耦合系統(tǒng)包括太陽(yáng)能聚光場(chǎng)、相變金屬儲(chǔ)能罐(2)、導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器(3)、蒸汽蓄熱器(8)、收制冷機(jī)組、海水淡化機(jī)組、儲(chǔ)能式吸收器(14)、水處理器(12);所述的太陽(yáng)能聚光場(chǎng)包括由拋物面槽式聚光器組成的拋物面槽式聚光場(chǎng)(I)和菲涅耳平面反光鏡(13)組成的菲涅耳聚光場(chǎng)；所述的太陽(yáng)能聚光場(chǎng)水平南北方向布置，相變金屬儲(chǔ)能罐(2)安裝在拋物面槽式聚光場(chǎng)(I)的出口之后，相變金屬儲(chǔ)能罐(2)下部一側(cè)的出口與導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器(3)串聯(lián)；菲涅耳聚光場(chǎng)位于所述耦合系統(tǒng)的最上方，蒸汽蓄熱器(8)位于菲涅耳聚光場(chǎng)出口的下方，吸收制冷機(jī)組和海水淡化機(jī)組布置在導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器(3)和蒸汽蓄熱器(8)的下方；吸收制冷機(jī)組包括油源吸收制冷機(jī)組(4)和蒸汽源吸收制冷機(jī)組(9);海水淡化機(jī)組包括油源海水淡化機(jī)組(5)和蒸汽海水淡化機(jī)組(10)。
2.按照權(quán)利要求1所述的中高溫太陽(yáng)能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能耦合系統(tǒng)，其特征在于所述的菲涅耳聚光器具有一儲(chǔ)能式吸收器(14)，所述的儲(chǔ)能式吸收器(14)位于菲涅耳平面反光鏡(13)的焦點(diǎn)處。
3.按照權(quán)利要求2所述的中高溫太陽(yáng)能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能耦合系統(tǒng)，其特征在于所述的儲(chǔ)能式吸收器(14)由吸熱體外殼(21)、保溫材料(22)、二次反射鏡(23)、選擇性吸收涂層(24)、相變金屬(25)、水/蒸汽(26)、儲(chǔ)能套管(27)，以及平面石英玻璃蓋板(28)組成；所述的吸熱體外殼(21)緊貼在保溫材料(22)的外表面，二次反射鏡(23)緊貼在保溫材料(22)的內(nèi)表面，儲(chǔ)能套管(27)的外壁涂有選擇性吸收涂層(24);儲(chǔ)能套管(27)由內(nèi)外兩層套管組成，儲(chǔ)能套管(27)的內(nèi)套管和外套管之間填充有相變儲(chǔ)能金屬(25);水/蒸汽(26)在儲(chǔ)能套管(27)的內(nèi)套管內(nèi)流動(dòng)；平面石英玻璃蓋板(28)位于儲(chǔ)能套管(27)下面，與二次反射鏡(23)密封連接構(gòu)成腔體式空間。儲(chǔ)能套管(27)的中心軸線位于二次反射鏡(23)的焦點(diǎn)線上。
4.按照權(quán)利要求3所述的中高溫太陽(yáng)能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能耦合系統(tǒng)，其特征在于所述的儲(chǔ)能套管(27)的結(jié)構(gòu)形式為半套管，儲(chǔ)能套管(27)的外套管由下半圓套管和平板焊接組成，所述的平板位于下半圓套管的水平直徑平面上。
5.按照權(quán)利要求1所述的中高溫太陽(yáng)能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能耦合系統(tǒng)，其特征在于所述的拋物面槽式聚光場(chǎng)旁連接一鏡場(chǎng)旁通支路，鏡場(chǎng)旁通支路通過(guò)電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥(7)和拋物面槽式聚光場(chǎng)進(jìn)口及高溫油泵(6)連接；所述拋物面槽式聚光場(chǎng)的出口與相變金屬儲(chǔ)能罐(2)的導(dǎo)熱油入口連接，相變金屬儲(chǔ)能罐(2)的導(dǎo)熱油出口與導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器(3)的導(dǎo)熱油管路入口連接，導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器(3)的導(dǎo)熱油管路出口與油源吸收制冷機(jī)組(4)的導(dǎo)油路入口連接；導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器(3)的水側(cè)入口與水處理器(12)連接，導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器(3)的蒸汽出口與蒸汽蓄熱器(8)連接；導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器(3)的導(dǎo)熱油出口與油源吸收制冷機(jī)組(4)的導(dǎo)熱油入口連接，油源吸收制冷機(jī)組(4)的導(dǎo)熱油出口與油源海水淡化機(jī)組(5)的導(dǎo)熱油入口連接；油源海水淡化機(jī)組(5)的導(dǎo)熱油出口與高溫油泵(6)連接；水處理器(12)的出口分別與儲(chǔ)能式吸收器(14)的入口和導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器(3)的水側(cè)入口連接；所述菲涅耳聚光器中的儲(chǔ)能式吸收器(14)的出口與蒸汽蓄熱器(8)連接；蒸汽蓄熱器(8)的出口與蒸汽源吸收制冷機(jī)組(9)蒸汽側(cè)入口連接，蒸汽源吸收制冷機(jī)組(9)蒸汽側(cè)出口與蒸汽源吸收制冷機(jī)組(10)連接；蒸汽源吸收制冷機(jī)組(10)的水側(cè)出口與水泵(11)連接，水泵(11)與水處理器(12)連接；油源源吸收制冷機(jī)組(4)的冷媒入口與蒸汽源吸收制冷機(jī)組(9)的冷媒入口并聯(lián)連接后再與閥門(mén)(16)和冷媒泵(17)串聯(lián)連接；油源源吸收制冷機(jī)組(4)的冷媒出口與蒸汽源吸收制冷機(jī)組(9)的冷媒出口并聯(lián)連接后再與閥門(mén)(15)連接；油源海水淡化機(jī)組(5)的海水入口與蒸汽源海水淡化機(jī)組(10)的海水入口并聯(lián)連接后再與閥門(mén)(19)和海水泵(20)串聯(lián)連接；油源海水淡化機(jī)組(5)的淡水出口與蒸汽源海水淡化機(jī)組(10)的淡水出口并聯(lián)連接后再與閥門(mén)(18)連接。
6.按照權(quán)利要求1所述的中高溫太陽(yáng)能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能耦合系統(tǒng)，其特征在于所述的相變金屬儲(chǔ)能罐(2)由導(dǎo)入油進(jìn)口(29)、氮封接口(30)、導(dǎo)熱出口擋板(31)、罐外殼(32)、人孔(33)、導(dǎo)熱油出口(34)、鞍座(35)、排泄口(36)、手孔(37)、下液位接口(38)、上液位接口(39)、溫度計(jì)接口(40)、壓力表接口(41)、相變金屬封裝外殼(42)、相變金屬(43)組成；導(dǎo)入油進(jìn)口(29)位于罐外殼(32)頂部中間；溫度計(jì)接口(40)和壓力表接口(41)位于導(dǎo)入油進(jìn)口(29)兩側(cè)；排污口(36)位于罐外殼(32)底部；鞍座(35)位于罐外殼(32 )下部；下液位接口( 38 )和上液位接口( 39 )于罐外殼(32 )中部一側(cè)；手孔(37 )位于下液位接口(38)同一側(cè)下方；人孔(33)位于下液位接口(38)另一側(cè)上方；導(dǎo)入油進(jìn)口( 29 )和人孔(33 )同側(cè)并處于其下方；溫度計(jì)接口( 40 )和壓力表接口( 41)分別連接溫度計(jì)和壓力表；氮封接口(30)接入氮?dú)猓玫獨(dú)鈱?duì)系統(tǒng)中的導(dǎo)熱油進(jìn)行氮封和系統(tǒng)加壓；下液位接口(38)和上液位接口(39)分別連接液位計(jì)；相變金屬封裝外殼(42)和相變金屬(43)組成的儲(chǔ)能金屬塊螺旋環(huán)排列在所述的相變金屬儲(chǔ)能罐(2)中。
全文摘要
一種中高溫太陽(yáng)能蒸汽-吸收制冷-海水淡化-儲(chǔ)能耦合系統(tǒng)，以導(dǎo)熱油、水/蒸汽為傳熱流體，相變金屬和水蒸汽為蓄熱介質(zhì)。包括太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、傳熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、吸收制冷系統(tǒng)和海水淡化系統(tǒng)，由拋物面槽式聚光器(1)、相變金屬儲(chǔ)能罐(2)、導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生器(3)、油源吸收制冷機(jī)組(4)、油源海水淡化機(jī)組(5)、高溫油泵(6)、電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥(7)、蒸汽蓄熱器(8)、蒸汽源吸收制冷機(jī)組(9)、蒸汽源吸收制冷機(jī)組(10)、水處理器(12)、菲涅耳平面反光鏡(13)、儲(chǔ)能式吸收器(14)、冷媒進(jìn)閥門(mén)(16)、冷媒出口閥門(mén)(15)、淡水出口閥(18)、海水進(jìn)口閥(19)等組成。本發(fā)明可獲得中高溫導(dǎo)熱油及蒸汽，適用于大規(guī)模海水淡化及吸收制冷耦合。
文檔編號(hào)F25B27/00GK103017397SQ20121055289
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者李石棟, 王志峰, 原郭豐, 付向東, 徐立 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所