1.多模槽式太陽能熱發(fā)電裝置包括拋物槽聚光陣列、兩罐儲熱裝置即熱罐和冷罐、開式燃氣布雷頓發(fā)電補熱裝置、轉換閥、壓力泵、蒸發(fā)器;傳熱介質(zhì)補熱器;傳熱介質(zhì)、儲熱介質(zhì);電力加熱裝置;動力工質(zhì);冷凝器,空氣冷卻裝置,儲氣罐,動力發(fā)電機組,聚光陣列跟蹤和發(fā)電控制裝置,主要特征在于:拋物槽聚光陣列通過傳輸管線和轉換閥連接設置在開式燃氣布雷頓熱發(fā)電余熱排氣管道內(nèi)的傳熱介質(zhì)補熱器進口;轉換閥另一端和傳熱介質(zhì)補熱器出口同時連接儲熱罐熱罐進口,儲熱罐熱罐出口連接蒸發(fā)器進口,蒸發(fā)器出口連接儲熱罐冷罐進口,出口連接壓力泵,壓力泵出口連接拋物槽聚光陣列進口,構成太陽能熱循環(huán)系統(tǒng);蒸發(fā)器另一端出口連接動力發(fā)電機組渦輪機進氣口;渦輪機出氣口連接冷凝器,冷凝器出口連接壓力泵,或經(jīng)汽水分離裝置連接壓力泵,壓力泵輸出端連接蒸發(fā)器進口,構成完整的熱發(fā)電循環(huán);
1)所述動力發(fā)電機組為蒸汽朗肯、卡琳娜循環(huán)或有機朗肯熱發(fā)電機組;
2)所述冷凝器選擇空氣冷卻裝置,或采用水冷設備;
3)所述開式燃氣布雷頓補熱發(fā)電裝置的實際運行發(fā)電功率應在槽式太陽能熱發(fā)電站發(fā)電總功率的5%至50%之間進行選擇;
4)所述開式燃氣布雷頓補熱發(fā)電裝置使用的動力工質(zhì)為烷烴類氣體如生物質(zhì)氣化氣、沼氣、煤制氣、天然氣、可燃冰氣、液化石油氣;或醇類燃料如甲醇、乙醇、二甲醚;或燃油如柴油、汽油、煤油;
5)所述兩罐儲熱裝置是指熱罐或冷罐儲熱容器,其熱罐內(nèi)部或設置陶瓷蜂窩固體儲熱裝置;固體儲熱介質(zhì)及容器可減少導熱油或熔鹽使用量,并提高儲熱效率;固體儲熱介質(zhì)或選擇玻璃、陶瓷、石墨、水泥塊、花崗巖、玄武巖、火成巖、石英巖、金屬冶煉廢渣,回收廢舊鋁、硅制品或經(jīng)混合兼具比熱容和導熱系數(shù)良好的固體儲熱介質(zhì),放置在固體儲熱容器內(nèi);固體儲熱容器采用特種陶瓷或耐腐蝕金屬材料制作,為圓柱體、長方體、環(huán)形體,固體儲熱容器外壁設傳熱介質(zhì)流通孔洞,孔洞直徑以小于所選擇的最小固體儲熱介質(zhì)體積為限;為降低造價,冷儲罐為液體儲罐,其容積僅保證熱循環(huán)傳熱介質(zhì)需要,體積明顯小于熱儲罐;
6)所述電力加熱裝置設置在熱罐中,熔鹽注入熱罐后應采用電力加熱使其熱溶;電站運行前應首先開啟燃氣布雷頓補熱發(fā)電裝置,運用電站自身電力熱溶導熱油或熔鹽,相比采用燃氣溶解更為有利;或在開式燃氣布雷頓補熱發(fā)電裝置另設專為熱解熔鹽的通風管道,利用高溫余熱熱解熔鹽;
7)所述傳熱介質(zhì)選擇高溫無壓液體如導熱油,或低結晶點如60-140度、高氣化點560-650度熔鹽,或在其中添加微量粉體石墨烯材料以提高導熱特性,同時確保線聚焦太陽能集熱管使用安全,減少電站系統(tǒng)電伴熱材料用量。
2.多模槽式太陽能熱發(fā)電裝置包括拋物槽聚光陣列、兩罐儲熱裝置即熱罐和冷罐、開式燃氣布雷頓發(fā)電補熱裝置、轉換閥、壓力泵、蒸發(fā)器、傳熱介質(zhì)補熱器;傳熱介質(zhì)、儲熱介質(zhì);電力加熱裝置;動力工質(zhì),儲氣罐;冷凝器、空氣冷卻裝置;閉式超臨界布雷頓動力發(fā)電機組,壓氣機,補熱器、聚光陣列跟蹤和發(fā)電控制裝置,主要特征在于:拋物槽聚光陣列通過傳輸管線和轉換閥連接設置在開式燃氣布雷頓熱發(fā)電余熱排氣管道內(nèi)的傳熱介質(zhì)補熱器進口;轉換閥另一端和傳熱介質(zhì)補熱器出口同時連接儲熱罐熱罐進口,儲熱罐熱罐出口連接蒸發(fā)器進口,蒸發(fā)器出口連接儲熱罐冷罐進口,出口連接壓力泵,壓力泵出口連接拋物槽聚光陣列進口,構成太陽能熱循環(huán);蒸發(fā)器另一端出口連接閉式超臨界布雷頓循環(huán)動力渦輪機進氣口;渦輪機出氣口連接補熱器進口,出口連接冷凝器進口,冷凝器出口連接壓氣機進口,壓氣機出口連接另一端補熱器進口,補熱器出口連接蒸發(fā)器進口,構成完整的閉式超臨界布雷頓動力發(fā)電循環(huán);
1)所述閉式超臨界布雷頓循環(huán)熱發(fā)電選擇臨界點低的動力工質(zhì)氣體,可分別選取二氧化碳氣、一氧化氮氣、氮氣、氦氣;
2)所述兩罐儲熱裝置是指熱罐或冷罐儲熱容器,如前所述,其熱罐內(nèi)部或設置陶瓷蜂窩固體儲熱裝置;固體儲熱介質(zhì)及容器可減少導熱油或熔鹽使用量,并提高儲熱密度和效率;為降低造價,冷儲罐為液體儲罐,其容積大小僅保證熱循環(huán)傳熱介質(zhì)需要,體積明顯小于熱儲罐。
3.多模槽式太陽能熱發(fā)電裝置包括拋物槽聚光陣列、單罐儲熱裝置、開式燃氣布雷頓發(fā)電補熱裝置、轉換閥、壓力泵、換熱器、傳熱介質(zhì)補熱器;傳熱介質(zhì)、儲熱介質(zhì);電力加熱裝置;動力工質(zhì);儲氣罐;開式高溫空氣布雷頓動力發(fā)電機組,壓氣機,補熱器、聚光陣列跟蹤和發(fā)電控制裝置,主要特征在于:拋物槽聚光陣列通過傳輸管線和轉換閥連接設置在開式燃氣布雷頓熱發(fā)電余熱排氣管道內(nèi)的傳熱介質(zhì)補熱器進口;轉換閥另一端和傳熱介質(zhì)補熱器出口同時連接高溫段儲熱罐進口,高溫段儲熱罐出口連接換熱器進口,換熱器出口連接儲熱罐冷段進口,儲熱罐冷段另一出口連接壓力泵進口,壓力泵出口連接拋物槽聚光陣列進口,構成太陽能熱循環(huán)系統(tǒng);換熱器另一端出口連接開式高溫空氣布雷頓渦輪機進氣口;渦輪機出氣口連接補熱器進口,補熱器一側出口為氣體排放口;補熱器另一邊進口為空氣進口,補熱器出口連接壓氣機進口,壓氣機出口連接換熱器進口,構成完整的開式高溫空氣布雷頓動力發(fā)電循環(huán);
1)所述單罐儲熱裝置內(nèi)設置陶瓷蜂窩固體儲熱裝置;固體儲熱介質(zhì)及容器可減少導熱油或熔鹽使用量,并提高儲熱效率;固體儲熱介質(zhì)或選擇玻璃、陶瓷、石墨、水泥塊、花崗巖、玄武巖、火成巖、石英巖、金屬冶煉廢渣、回收廢舊鋁、硅制品或經(jīng)混合兼具比熱容和導熱系數(shù)良好的固體儲熱介質(zhì),放置在單罐儲熱裝置固體儲熱容器內(nèi);固體儲熱容器采用特種陶瓷或耐腐蝕金屬材料制作,為圓柱體、長方體、環(huán)形體,固體儲熱容器外壁設傳熱介質(zhì)流通孔洞,便于傳熱介質(zhì)流通,孔洞直徑以小于所選擇的最小固體儲熱介質(zhì)體積為限;
2)所述儲氣罐存放烷烴類氣體如生物質(zhì)氣化氣、沼氣、煤制氣、天然氣、可燃冰氣、液化石油氣;或連接生物制氣發(fā)生器;
3)所述電力加熱裝置設置在儲熱罐中,接收來自風力發(fā)電、光伏發(fā)電、水電等無法進入電網(wǎng)的棄電,或者電網(wǎng)過載電力、甚至低谷電,以替代開式燃氣布雷頓發(fā)電補熱裝置為儲熱罐補熱。
4.多模槽式太陽能熱發(fā)電裝置包括拋物槽聚光陣列、動力工質(zhì)、傳熱工質(zhì)、傳輸管線、燃燒室、空氣進口、開式和閉式布雷頓熱發(fā)電裝置、壓氣泵、蒸發(fā)器、補熱器、儲熱罐、冷凝器、空氣冷卻裝置,儲氣罐、有機郎肯發(fā)電裝置,聚光陣列跟蹤和發(fā)電控制裝置;主要特征在于:拋物槽聚光陣列通過傳輸管線連接太陽能供給側單罐儲熱罐進口,太陽能供給側儲熱罐出口連接壓力泵,壓力泵出口連接拋物槽聚光陣列進口,構成太陽能熱循環(huán);蒸發(fā)器設置在儲熱罐內(nèi),其一端為動力循環(huán)發(fā)電側進出口,蒸發(fā)器出口連接動力渦輪機進氣口,渦輪機出氣口連接補熱器進口,出口連接冷凝器進口,冷凝器出口連接壓氣機進口,壓氣機出口連接補熱器另一端進口,補熱器出口連接蒸發(fā)器進口,構成完整的超臨界布雷頓熱發(fā)電循環(huán);另一組開式燃氣布雷頓熱發(fā)電裝置或使其成為同軸、具有兩組渦輪機和壓氣機的新型布雷頓熱發(fā)電裝置;開式布雷頓循環(huán)熱發(fā)電排氣端出口連接單罐儲熱罐專門設置的傳熱管道為儲熱罐補熱;兩套布雷頓發(fā)電裝置可同時聯(lián)合運行發(fā)電,或根據(jù)需要實現(xiàn)互補運行;為實現(xiàn)熱能梯級利用,在冷凝器冷凝一側的進出口端連接有機郎肯熱發(fā)電裝置,進一步提高系統(tǒng)熱利用效率;或設置空氣冷卻裝置;
1)所述開式布雷頓熱發(fā)電裝置使用燃氣動力工質(zhì)為烷烴類氣體如生物質(zhì)氣化氣、沼氣、煤制氣、天然氣、可燃冰氣、液化石油氣;或醇類燃料如甲醇、乙醇、二甲醚;或燃油如柴油、汽油、煤油;
2)所述閉式超臨界布雷頓循環(huán)熱發(fā)電動力工質(zhì)可選擇低臨界點氣體,分別選取二氧化碳氣、一氧化氮氣、氮氣、氦氣;
3)所述儲熱罐為兩進兩出端口設計,或冷端一側共用一個端口;該儲熱罐利用傳熱介質(zhì)屬性在罐體內(nèi)上下自然分為熱段和冷段;其內(nèi)部或設置固體儲熱裝置和蒸發(fā)器,以增加儲熱密度和容量,減少蒸發(fā)換熱器數(shù)量;儲熱罐內(nèi)設置陶瓷蜂窩固體儲熱裝置;固體儲熱介質(zhì)及容器可減少導熱油或熔鹽使用量,并提高儲熱效率;固體儲熱介質(zhì)或選擇玻璃、陶瓷、石墨、水泥塊、花崗巖、玄武巖、火成巖、石英巖、金屬冶煉廢渣、回收廢舊鋁、硅制品或經(jīng)混合兼具比熱容和導熱系數(shù)良好的固體儲熱介質(zhì),放置在單罐儲熱裝置固體儲熱容器內(nèi);固體儲熱容器采用特種陶瓷或耐腐蝕金屬材料制作,為圓柱體、長方體、環(huán)形體,固體儲熱容器外壁設傳熱介質(zhì)流通孔洞,便于傳熱介質(zhì)流通,孔洞直徑以小于所選擇的最小固體儲熱介質(zhì)體積為限;或選擇中國專利201110262876.X和201510033477.4所述一體化換熱儲熱蒸發(fā)罐結構設計。
5.多模槽式太陽能熱發(fā)電裝置包括拋物槽聚光陣列、儲熱罐,儲熱傳熱工質(zhì),電力加熱裝置,傳輸管線;布雷頓動力發(fā)電裝置,動力工質(zhì),壓氣機,壓力泵,蒸發(fā)器,補熱器,霧化混合器,燃燒室,補氧窗口或空氣進口;冷凝器,空氣冷卻裝置,儲氣罐,生物質(zhì)氣發(fā)生裝置,汽水分離裝置,有機郎肯發(fā)電裝置,聚光陣列跟蹤和發(fā)電控制裝置,主要特征在于:拋物槽聚光陣列通過傳輸管線連接太陽能供給側單罐儲熱罐進口,太陽能供給側儲熱罐出口連接壓力泵,壓力泵出口連接拋物槽聚光陣列進口,構成太陽能熱循環(huán)系統(tǒng);儲熱罐發(fā)電側出口連接蒸發(fā)器進口,蒸發(fā)器出口連接壓力泵進口,其出口連接儲熱罐發(fā)電側進口,構成動力換熱循環(huán);蒸發(fā)器動力測出口連接布雷頓動力發(fā)電裝置的渦輪機進氣口,渦輪機出氣口連接補熱器進口,補熱器出口連接冷凝器進口,冷凝器出口連接汽水分離裝置進口,汽水分離裝置氣體出口連接壓氣機進口;汽水分離裝置冷凝液出口連接壓力泵進口,壓力泵出口連接霧化混合器進口,霧化混合器出口連接蒸發(fā)器進口;壓氣機輸出端連接補熱器補熱端進口,補熱器出口連接霧化混合器混合端進口;冷凝液在霧化混合器霧化后和補熱器輸入的高溫動力工質(zhì)混合進入渦輪機;燃燒室同時輸入燃氣和氧氣或空氣,燃燒的高溫烷烴類氣體與高溫動力工質(zhì)氣體再混合共同驅(qū)動渦輪透平做功發(fā)電,同時帶動壓氣機將冷凝的動力工質(zhì)加壓,完成布雷頓循環(huán)動力發(fā)電;燃燒室分別連接補氧窗口或空氣進口以及儲氣罐,儲氣罐連接生物質(zhì)氣發(fā)生裝置;經(jīng)冷凝器排出的乏氣組分主要是經(jīng)太陽能對生物質(zhì)氣、二氧化碳氣和水蒸氣化學重整后的產(chǎn)物,為二氧化碳氣和水的混合體,通過汽水分離裝置分離出含二氧化碳的氣體也即動力工質(zhì)氣體重新進入壓氣機再循環(huán);分離的冷凝液則經(jīng)壓力泵送入霧化混合器霧化后與高溫高壓二氧化碳氣混合輸入蒸發(fā)器;
1)所述儲熱罐其內(nèi)部設置固體儲熱裝置,以增加儲熱密度和容量;儲熱罐內(nèi)設置陶瓷蜂窩固體儲熱裝置;固體儲熱介質(zhì)及容器可減少導熱油或熔鹽使用量,并提高儲熱效率;固體儲熱介質(zhì)或選擇玻璃、陶瓷、石墨、水泥塊、花崗巖、玄武巖、火成巖、石英巖、金屬冶煉廢渣、回收廢舊鋁、硅制品或經(jīng)混合兼具比熱容和導熱系數(shù)良好的固體儲熱介質(zhì),放置在固體儲熱容器內(nèi);固體儲熱容器采用特種陶瓷或耐腐蝕金屬材料制作,為圓柱體、長方體、環(huán)形體,固體儲熱容器外壁設儲熱介質(zhì)流通孔洞,便于傳熱介質(zhì)流通,孔洞直徑以小于所選擇的最小固體儲熱介質(zhì)體積為限;
2)所述動力工質(zhì)為烷烴類氣體如生物質(zhì)氣化氣、沼氣、煤制氣、天然氣、可燃冰氣、液化石油氣;或醇類燃料如甲醇、乙醇、二甲醚;
3)冷凝器連接汽水分離裝置一端設置二氧化碳氣出口,以便連接輸出管道回收再利用。
6.根據(jù)權利要求1-5之一所述多模槽式太陽能熱發(fā)電裝置中拋物槽聚光陣列可由塔式、菲涅爾聚光裝置替代;所述多模槽式太陽能熱發(fā)電裝置可根據(jù)地方特點和比較優(yōu)勢選擇其中一種模式或?qū)Σ煌J竭M行優(yōu)化組合。