專利名稱：太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能熱發(fā)電、太陽(yáng)能空調(diào)、取暖、熱水等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能資源十分豐富，太陽(yáng)輻射到地球的能量?jī)H為其總輻射能量的22億分之一，太陽(yáng)輻照1.5小時(shí)就等于世界I年的總能耗，也相當(dāng)于世界目前發(fā)電總量的8萬(wàn)倍。雖然太陽(yáng)能資源豐富，是可再生能源中最引人注目、開(kāi)發(fā)研究最多、應(yīng)用最廣的清潔能源，而且免費(fèi)使用，無(wú)需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染。光熱發(fā)電的低碳環(huán)保效益很高，具有絕對(duì)的環(huán)境生態(tài)優(yōu)勢(shì)，是最綠色的發(fā)電技術(shù)。年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)、輻射總量高于5000MJ/cm2 年的地區(qū)屬于太陽(yáng)能資源豐富或較豐富的地區(qū)，面積占全國(guó)總面積2/3以上，日照充足，具有利用太陽(yáng)能的良好條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多級(jí)換熱、多級(jí)汽化發(fā)電、充分利用能源的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)，其包括太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)、集熱器、鍋爐以及發(fā)電裝置，太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)包括至少一個(gè)聚光鏡，所述聚光鏡將太陽(yáng)光反射后集中到所述集熱器中，太陽(yáng)能儲(chǔ)熱介質(zhì)將熱能傳輸至鍋爐中:所述發(fā)電裝置包括發(fā)電主系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)，所述發(fā)電主系統(tǒng)包括高溫汽化劑、第一發(fā)電機(jī)組和換熱器，所述發(fā)電子系統(tǒng)包括低溫汽化劑和第二發(fā)電機(jī)組，所述高溫汽化劑在所述鍋爐中被加熱產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)第一發(fā)電機(jī)組發(fā)電，所述換熱器中設(shè)有容納低溫汽化劑的低溫介質(zhì)容腔，并且換熱器中還設(shè)有穿過(guò)所述低溫介質(zhì)容腔的高溫介質(zhì)管路，所述高溫汽化劑的蒸汽流經(jīng)所述高溫介質(zhì)管路，并將所述低溫汽化劑加熱產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)第二發(fā)電機(jī)組發(fā)電。優(yōu)選的，所述高溫汽化劑包括沸點(diǎn)在70°C以上的液體。優(yōu)選的，所述低溫汽化劑包括沸點(diǎn)在70°C以下的液體。優(yōu)選的，所述高溫汽化劑的蒸汽經(jīng)過(guò)所述換熱器，被所述低溫汽化劑冷卻。優(yōu)選的，所述換熱器和鍋爐之間設(shè)有將冷卻后的高溫汽化劑回流的第一高壓泵，所述第二發(fā)電機(jī)組和換熱器之間設(shè)有將低溫汽化劑的蒸汽冷卻液化回流的第二高壓泵。優(yōu)選的，所述換熱器中設(shè)有用于檢測(cè)所述低溫汽化劑溫度的探溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，并且所述鍋爐與換熱器之間設(shè)有傳輸高溫汽化劑的補(bǔ)熱介質(zhì)入管和補(bǔ)熱介質(zhì)出管，所述補(bǔ)熱介質(zhì)入管和補(bǔ)熱介質(zhì)出管與換熱器內(nèi)部的補(bǔ)熱管路或高溫儲(chǔ)熱介質(zhì)管路相連。

優(yōu)選的，所述換熱器中設(shè)有用于檢測(cè)所述低溫汽化劑溫度的探溫控制系統(tǒng)，并且所述集熱器與換熱器之間設(shè)有傳輸儲(chǔ)熱材料高溫汽化劑的補(bǔ)熱介質(zhì)入管和補(bǔ)熱介質(zhì)出管，所述補(bǔ)熱介質(zhì)入管和補(bǔ)熱介質(zhì)出管與換熱器內(nèi)部的補(bǔ)熱管路或高溫介質(zhì)管路相連。優(yōu)選的，所述太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)包括多個(gè)聚光鏡組成的鏡陣。為了節(jié)約投資成本，提高熱資源利用效率，本發(fā)明可綜合、靈活考慮采用單一或混合多種汽化液，實(shí)現(xiàn)多級(jí)換熱、汽化發(fā)電的系統(tǒng)，熱能高效轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)，能夠解決在惡劣氣候、環(huán)境下安全長(zhǎng)周期運(yùn)行問(wèn)題。特別是冬季氣溫較低，而太陽(yáng)能資源又是最豐富的地區(qū)，如西藏西部、甘肅北部、寧夏北部、新疆南部等，低溫發(fā)電技術(shù)為徹底解決這些欠發(fā)達(dá)地區(qū)的能源需求，并加速其提供了有力的保障。


圖1為本發(fā)明的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)的第一實(shí)施方式示意圖；圖2為本發(fā)明的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)的第二實(shí)施方式示意圖。附圖標(biāo)記:1_太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)；2_集熱器；3-鍋爐；4_高溫汽化劑蒸汽發(fā)電機(jī)組；5-換熱器；50_高溫介質(zhì)管路；51_低溫介質(zhì)腔室；52_高溫介質(zhì)入口 ；53_高溫介質(zhì)出口 ；54-低溫介質(zhì)出口 ；55_低溫介質(zhì)入口 ；6_第一高壓泵；7-低溫蒸汽發(fā)電機(jī)組；8-第二高壓泵；9_補(bǔ)熱管路；90_補(bǔ)熱介質(zhì)入管；91_補(bǔ)熱介質(zhì)出管；92_第三高壓泵。
具體實(shí)施例方式為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)包括太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)1、集熱器2、鍋爐3和發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置包括發(fā)電主系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)。主系統(tǒng)包括高溫汽化劑、高溫蒸汽發(fā)電機(jī)組4、換熱器5、第一高壓泵6，子系統(tǒng)包括低溫汽化劑、低溫蒸汽發(fā)電機(jī)7以及第二高壓泵8。本發(fā)明所說(shuō)的高溫和低溫為二者相對(duì)而言。所述太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)I包括有一個(gè)或多個(gè)聚光鏡，聚光鏡可以將太陽(yáng)光反射后集中到集熱器2，將集熱器2中的儲(chǔ)熱材料加熱，從而由光能轉(zhuǎn)化為熱能，被儲(chǔ)熱介質(zhì)儲(chǔ)存、備用，根據(jù)需要將儲(chǔ)熱介質(zhì)的熱能傳輸至鍋爐中，被加熱后的儲(chǔ)熱材料進(jìn)入鍋爐3后，將鍋爐3中的高溫汽化劑加熱并產(chǎn)生高溫蒸汽，鍋爐3中產(chǎn)生的高溫蒸汽推動(dòng)高溫發(fā)電機(jī)組4發(fā)電，經(jīng)過(guò)所述高溫發(fā)電機(jī)組4的高溫蒸汽通過(guò)高溫介質(zhì)入口 52進(jìn)入換熱器5的高溫介質(zhì)管路50中，經(jīng)低溫汽化劑冷卻后變?yōu)橐后w自高溫介質(zhì)出口 53、第一高壓泵6回流至鍋爐3中，從而高溫汽化劑蒸汽經(jīng)換熱降溫得以液化再利用。上述太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)為本發(fā)明的換熱主系統(tǒng)，下面將介紹換熱子系統(tǒng)。在所述換熱器5的內(nèi)部，高溫介質(zhì)管路50的外側(cè)為低溫介質(zhì)腔室51，內(nèi)裝有低溫汽化劑，當(dāng)高溫汽化劑蒸汽進(jìn)入高溫介質(zhì)管路50后，低溫汽化劑將被該管路50加熱，從而產(chǎn)生低溫蒸汽，低溫蒸汽經(jīng)低溫介質(zhì)出口 54傳輸至低溫發(fā)電機(jī)組7，推動(dòng)低溫發(fā)電機(jī)組7發(fā)電。發(fā)電后的低溫蒸汽經(jīng)空氣冷卻回流至低溫汽化劑回收容器，或直接水冷后由第二高壓泵5傳輸回所述換熱器5中。以上所述的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)是在非高溫地帶的發(fā)電方法，當(dāng)上述太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)處于高溫地帶時(shí)，如地面溫度可達(dá)60°C以上的沙漠，此時(shí)外界氣溫高于蒸汽生成劑汽化點(diǎn)時(shí)，可停止高溫汽化劑蒸汽系統(tǒng)，換熱器5內(nèi)的低溫介質(zhì)腔室51中的低溫汽化劑經(jīng)換熱器5外壁直接從空氣獲得熱能而被汽化，從而推動(dòng)低溫發(fā)電機(jī)組7發(fā)電。發(fā)電后，經(jīng)高空冷卻回流至地面，或直接水冷，聚集至回收容器，再經(jīng)第二高壓泵8注入換熱器5循環(huán)使用。在本發(fā)明實(shí)施方式中，所述高溫汽化劑為沸點(diǎn)在70°C以上的液體，所述低溫汽化劑為沸點(diǎn)在70°C以下的液體，通常，會(huì)選用高溫汽化劑的沸點(diǎn)在70°C 100°C的液體，例如水、乙醇、庚烷等；低溫汽化劑會(huì)選用沸點(diǎn)在10°C 70°C的液體，例如二硫化碳、戊烷、甲醇等低溫處于液態(tài)的物質(zhì)。也有可能在寒冷地區(qū)選用低溫汽化劑的沸點(diǎn)在10°C以下的液體，例如丁烷等；或者在特殊情況選用高溫汽化劑的沸點(diǎn)在100°C以上的液體，例如辛烷等。在本發(fā)明其它實(shí)施方式中，高溫汽化劑和低溫汽化劑也可采用其他的范圍，只要二者相對(duì)來(lái)說(shuō)，一個(gè)屬于高溫汽化劑、另一個(gè)屬于低溫汽化劑即可實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可采用多種汽化劑混合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明實(shí)施方式中，所述鍋爐3與換熱器5之間增設(shè)有補(bǔ)熱介質(zhì)入管90和補(bǔ)熱介質(zhì)出管91，二者的一端與鍋爐3連通，另一端與高溫介質(zhì)管路50的高溫介質(zhì)入口 52和高溫介質(zhì)出口 53連通，并且所述低溫介質(zhì)腔室51內(nèi)設(shè)有探溫控制系統(tǒng)(未圖示)，當(dāng)高溫汽化劑蒸汽熱能不足以將低溫汽化劑汽化發(fā)電需要，需補(bǔ)熱汽化時(shí)，所述探溫控制系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)，打開(kāi)補(bǔ)熱介質(zhì)入管90的閥門(未圖示)，通過(guò)第三高壓泵92將鍋爐3中的補(bǔ)熱介質(zhì)(或高溫汽化劑蒸汽)傳輸至高溫介質(zhì)管路50中，補(bǔ)換熱后，經(jīng)過(guò)補(bǔ)熱介質(zhì)出管91回流至鍋爐3中。在其它實(shí)施方式中，也可在換熱器5中增設(shè)一個(gè)補(bǔ)熱管路用于流通高溫汽化劑進(jìn)行補(bǔ)熱?；蛘咧苯邮褂酶邷仄瘎┱羝糜谘a(bǔ)熱，當(dāng)?shù)蜏仄瘎┎蛔阋援a(chǎn)生蒸汽時(shí)，可打開(kāi)閥門，將高溫汽化劑蒸汽傳輸至補(bǔ)熱介質(zhì)入管90中進(jìn)行補(bǔ)熱。圖2所示為本發(fā)明太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)的另一實(shí)施方式。與上一實(shí)施方式的區(qū)別點(diǎn)為:在換熱器5中增設(shè)一個(gè)補(bǔ)熱管路9,補(bǔ)熱介質(zhì)入管90和補(bǔ)熱介質(zhì)出管91的一端與補(bǔ)熱管路9相連，另一端與集熱器2中的儲(chǔ)熱材料相連，當(dāng)高溫汽化劑蒸汽熱能不足以低溫汽化劑汽化發(fā)電需要，需補(bǔ)熱汽化，所述探溫控制系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)，打開(kāi)補(bǔ)熱介質(zhì)入管90的閥門，通過(guò)第三高壓泵92將集熱器2中的儲(chǔ)熱材料傳輸至補(bǔ)熱管路9中，補(bǔ)換熱后儲(chǔ)熱材料經(jīng)補(bǔ)熱介質(zhì)出管91回流至集熱器2中。在其他實(shí)施方式中，補(bǔ)熱介質(zhì)入管90和補(bǔ)熱介質(zhì)出管91也可直接與高溫介質(zhì)管路50相連，此時(shí)，集熱器2中的儲(chǔ)熱材料與鍋爐3中的高溫汽化劑材質(zhì)需相同。本發(fā)明的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)具有多種汽化劑，混合工藝聯(lián)合汽化發(fā)電:各種汽化劑都在地面高溫空氣中預(yù)熱、換熱。例如:汽化溫度在10-70°C的低溫汽化劑直接從50-80°C的空氣中換熱、汽化，發(fā)電；汽化溫度在80°C以上的高溫汽化劑，也可做集熱器2中的儲(chǔ)存熱能材料，當(dāng)氣溫下降至40°C以下時(shí)，高溫汽化劑供熱給汽化溫度在40-70°C的低溫汽化劑預(yù)熱、汽化、發(fā)電，或直接由太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)將高溫汽化劑補(bǔ)熱到80°C以上，實(shí)現(xiàn)高溫汽化發(fā)電。發(fā)電完的高溫蒸汽，經(jīng)低溫汽化劑(汽化溫度低于70°C以下的)換熱冷卻，得以液化，再循環(huán)利用。同時(shí)，低溫汽化劑從換熱中得到熱能汽化后，將直接發(fā)電，經(jīng)空氣冷卻、液化后，再循環(huán)使用。在非高溫地帶或低溫季節(jié)(如:氣溫低于45°C )，先將汽化溫度在80°C以上的高溫汽化劑，從集熱器2換熱得以汽化、發(fā)電后，經(jīng)低溫汽化劑(汽化溫度低于70°C以下的)換熱冷卻，得以液化，再循環(huán)利用。同時(shí)，低溫汽化劑從換熱中得以汽化后，推動(dòng)低溫發(fā)電機(jī)組7直接發(fā)電，經(jīng)空氣冷卻、液化后，再循環(huán)使用；或者，直接就都使用低溫汽化劑汽化發(fā)電。所述高溫蒸汽發(fā)電機(jī)組4和低溫蒸汽發(fā)電機(jī)組7為螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組或低溫?zé)煔廨啺l(fā)電機(jī)組。本發(fā)明是一種能夠應(yīng)用在日照充足的高溫沙漠或寒冷地區(qū)，實(shí)現(xiàn)多級(jí)換熱、多級(jí)汽化發(fā)電的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)。以上所述，僅是用以說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施案例而已，并非用以限定本發(fā)明的可實(shí)施范圍，舉凡本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員在未脫離本發(fā)明所指示的精神與原理下所完成的一切等效改變或修飾，仍應(yīng)由本發(fā)明權(quán)利要求的范圍所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)，其包括太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)(I)、集熱器(2)、鍋爐(3)以及發(fā)電裝置，太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)(I)包括至少一個(gè)聚光鏡，所述聚光鏡將太陽(yáng)光反射后集中到所述集熱器(2)中，太陽(yáng)能儲(chǔ)熱介質(zhì)將熱能傳輸至鍋爐(3)中，其特征在于，包括: 所述發(fā)電裝置包括發(fā)電主系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)，所述發(fā)電主系統(tǒng)包括高溫汽化劑、第一發(fā)電機(jī)組⑷和換熱器(5)，所述發(fā)電子系統(tǒng)包括低溫汽化劑和第二發(fā)電機(jī)組(7)，所述高溫汽化劑在所述鍋爐中被加熱產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)第一發(fā)電機(jī)組(4)發(fā)電，所述換熱器(5)中設(shè)有容納低溫汽化劑的低溫介質(zhì)容腔(51)，并且換熱器(5)中還設(shè)有穿過(guò)所述低溫介質(zhì)容腔(51)的高溫介質(zhì)管路(50)，所述高溫汽化劑的蒸汽流經(jīng)所述高溫介質(zhì)管路(50)，并將所述低溫汽化劑加熱產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)第二發(fā)電機(jī)組(7)發(fā)電。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述高溫汽化劑包括沸點(diǎn)在70°C以上的液體。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述低溫汽化劑包括沸點(diǎn)在70°C以下的液體。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述高溫汽化劑的蒸汽經(jīng)過(guò)所述換熱器(5)，被所述低溫汽化劑冷卻。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱器(5)和鍋爐(3)之間設(shè)有將冷卻后的高溫汽化劑回流的第一高壓泵，所述第二發(fā)電機(jī)組(7)和換熱器(5)之間設(shè)有將低溫汽化劑的蒸汽冷卻液化回流的第二高壓泵。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱器(5)中設(shè)有用于檢測(cè)所述低溫汽化劑溫度的探溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，并且所述鍋爐(3)與換熱器(5)之間設(shè)有傳輸高溫汽化劑的補(bǔ)熱介質(zhì)入管(90)和補(bǔ)熱介質(zhì)出管(91),所述補(bǔ)熱介質(zhì)入管(90)和補(bǔ)熱介質(zhì)出管(91)與換熱器(5)內(nèi)部的補(bǔ)熱管路或高溫儲(chǔ)熱介質(zhì)管路(50)相連。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱器(5)中設(shè)有用于檢測(cè)所述低溫汽化劑溫度的探溫控制系統(tǒng)，并且所述集熱器(2)與換熱器(5)之間設(shè)有傳輸儲(chǔ)熱材料的補(bǔ)熱介質(zhì)入管(90)和補(bǔ)熱介質(zhì)出管(91),所述補(bǔ)熱介質(zhì)入管(90)和補(bǔ)熱介質(zhì)出管(91)與換熱器(5)內(nèi)部的補(bǔ)熱管路(9)或高溫介質(zhì)管路(50)相連。
8.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)包括多個(gè)聚光鏡組成的鏡陣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能換熱發(fā)電系統(tǒng)，其包括太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)、集熱器、鍋爐、換熱器以及發(fā)電裝置，太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)將太陽(yáng)光反射后集中到集熱器中，光能轉(zhuǎn)化為熱能被儲(chǔ)熱介質(zhì)儲(chǔ)存、備用，根據(jù)需要將儲(chǔ)熱介質(zhì)的熱能傳輸至鍋爐中，發(fā)電裝置包括主系統(tǒng)和子系統(tǒng)，主系統(tǒng)包括高溫汽化劑、發(fā)電機(jī)組和換熱器，子系統(tǒng)包括低溫汽化劑和發(fā)電機(jī)組，高溫汽化劑在鍋爐中被加熱產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，高溫汽化劑蒸汽發(fā)電后，經(jīng)管路穿過(guò)換熱器，經(jīng)換熱降溫得以液化再利用；低溫汽化劑在換熱器中被穿過(guò)換熱器的高溫汽化劑蒸汽加熱，產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。本發(fā)明能夠提高熱資源利用效率，可綜合、靈活考慮混合多種汽化液，實(shí)現(xiàn)多級(jí)換熱、汽化發(fā)電。
文檔編號(hào)F03G6/06GK103174612SQ20111043448
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者陳展和 申請(qǐng)人:深圳市陽(yáng)能科技有限公司