CN101806445B - 槽式太阳能多级热利用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能源利用装置,特别是一种含有太阳能热利用的多级能源利用装置。该装置包括太阳能集热产生蒸汽装置(1)、蒸汽轮机发电装置(2),阀门、减温减压装置(4)、空调装置(5)、海水淡化装置(6)、生活热水利用装置(7)、旁通管路(8);该装置采用了太阳能蒸汽轮机联合的方式,可以保证热利用装置安全稳定的运行。该装置可以针对各种天气情况下,满足各级热利用的需求同时,实现任意一种或者多种热利用需求,并提高热利用效率。

Description

槽式太阳能多级热利用装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种能源综合利用装置,特别是一种含有槽式太阳能多级热利用装置,属于能源利用技术领域。
背景技术
[0002] 太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源,其开发和利用被认为世界能源战略的重要组成部分。太阳能热利用是太阳能利用中最主要的方式,其利用形式具有多样性,按照其工质所达到的温度,分为低、中、高温利用,太阳能热水器、太阳能供热取暖、太阳能制冷空调、太阳能海水淡化、太阳能干燥、太阳能发电等。
[0003] 太阳能热发电是一种替代常规能源的方法,是各国科学家和政府关注的重点之一,按照聚光型式的不同。太阳能热发电主要有塔式、槽式、碟式三种方式,其中槽式太阳能热发电是商业化水平较高、技术较为成熟的一种,集热效率可达到60%以上,但发电效率一般在20%左右,大量的光热转换能量没得到应用,因而成本较高,推广难度较大。
发明内容
[0004] 技术问题:本发明的目的在于克服上述现有相关太阳能热利用的缺陷,提供了一种能够使得太阳能高效率、安全稳定、满足各种热利用方式及各种热利用需求的装置。
[0005] 技术方案:为解决上述技术问题,本发明提供的槽式太阳能多级热利用装置包括: 太阳能集热产生蒸汽装置、蒸汽轮机发电装置、阀门、减温减压装置、空调装置、海水淡化装置、生活热水利用装置、旁通管路;在发电、空调和海水淡化同时使用的前提下,太阳能集热产生蒸汽装置与蒸汽轮机发电装置联合发电,蒸汽轮机发电装置的出口通过一个阀门与空调装置连接,空调装置的出口与海水淡化装置相连,海水淡化装置的出口与生活热水利用装置连接,生活热水利用装置的出口与太阳能集热产生蒸汽装置连接,形成一个循环;若仅仅需要空调和海水淡化,从太阳能集热产生蒸汽装置出来的热水通过减温减压装置与空调装置连接,空调装置的出口与海水淡化装置相连,海水淡化装置的出口与生活热水利用装置连接,生活热水利用装置的出口与太阳能集热产生蒸汽装置连接,形成环路;若仅仅需要海水淡化,从太阳能集热产生蒸汽装置出来的热水通过减温减压装置与海水淡化装置相连,海水淡化装置的出口与生活热水利用装置连接,生活热水利用装置的出口与太阳能集热产生蒸汽装置连接,形成另一个环路。
[0006] 太阳能集热产生蒸汽装置包括泵、槽式太阳能镜场、蓄热器、 过热器、蒸汽发生器、 再热器、膨胀罐、循环支路;槽式太阳能镜场的出口工质分别与过热器、蒸汽发生器、再热器连接,其后通入膨胀罐,膨胀罐出口通过泵与槽式太阳能镜场的入口连接;其中部分工质蓄存到蓄热器中,蓄热器的出口通过泵与槽式太阳能集热场连接;形成了工质循环系统;蒸汽轮机的一级出通过与再热器内的工质换热输送到二级入口 ;蒸汽轮机二级出口通过循环换热支路与蒸汽发生器、过热器内的工质的两级换热进入蒸汽轮机的入口 ;此线路形成了蒸汽循环系统;部分蒸汽直接进入下一级热利用装置;蒸汽通过蒸汽轮机后的部分泛汽进入下一级热利用装置。
[0007] 所述的空调装置包括制冷机、泵、空调用户、冷冻水箱、冷却塔、冷却水箱、换热器; 蒸汽轮机的出口与换热器的入口连接,经过换热后的温水送入制冷机中,制冷机工作过程中所获得的冷冻水通过泵送到空调用户,空调用户的出口与冷冻水箱连接,水箱的出口与制冷机连接制冷机,形成循环;制冷机制冷过程中冷凝水通过泵送到冷却塔冷却,冷却塔的出口与冷却水箱连接,冷却水箱的输出端接形成冷却水循环;另一条支路从太阳能集热产生蒸汽装置出口的蒸汽通过阀门、减温减压装置送到换热器中,通过换热进入下一级热利用,与之换热的温水送入到制冷机中,制冷机工作过程中所获得的冷冻水通过泵送到空调用户,空调用户的出口与冷冻水箱连接,水箱的出口与制冷机连接,形成循环;制冷机制冷过程中冷凝水通过泵送到冷却塔冷却,冷却塔的出口与冷却水箱连接,形成冷却水循环;此支路可以保证在不需要发电的情况下运行空调装置及下一级热利用。
[0008] 所述的海水淡化装置包括闪蒸室、给水箱、输送下一级管、排污管、冷凝室、冷水入口、冷凝水出口、淡水出口及支路管道;从蒸汽轮机出口的高温水经过空调装置中的换热器换热后的出口与闪蒸室入口连接,闪蒸室内的海水被加热闪蒸后进入冷凝室,热水通过送入到下一级利用,海水不足时通过给水箱输送,进入冷凝室的淡水闪蒸汽由冷水入口输送的冷水冷凝,液态淡水通过管道输出,冷水换热后通过出口管道送出;另一条支路从太阳能集热产生蒸汽装置出口的蒸汽通过阀门、减温减压装置直接与闪蒸室入口连接,闪蒸室内的海水被加热闪蒸后进入冷凝室,热水通过送入到下一级利用,海水不足时通过给水箱输送,进入冷凝室的淡水闪蒸汽由冷水入口输送的冷水冷凝,液态淡水通过管道输出,冷水换热后通过出口管道送出;此支路可以保证在蒸汽轮机及空调装置不使用的情况下满足海水淡化装置及下一级热利用装置。
[0009] 所述的生活热水利用装置包括换热器、冷水入口、生活用热水出口 ;海水淡化装置的出口与换热器连接,换热器换热水出口与循环支路入口连接,完成装置的整个循环;冷水从生活用冷水入口通过换热器换热后通过生活用热水出口输出供生活使用。
[0010] 有益效果:
[0011] 1)该装置采用了太阳能提供能量的方式,可以保证太阳能利用能够安全稳定的运行。
[0012] 2)太阳能的热利用按温度分成了四个等级,可以满足不同的热利用需求,提高了综合热利用效率。
[0013] 3)该太阳能加热段与热利用装置管道内工质采用的是循环利用方式,降低了成本。
[0014] 4)太阳能加热段分成了预热段和产生蒸汽段,预热段利用了低成本的加热源,增加了系统的经济性。
[0015] 5)蒸汽经过蒸汽轮机发电装置后的乏汽用来直接作为二、三、四级热利用装置的热源。
[0016] 6)该装置的设计可以满足各级热利用的需求,并使得该水蒸气循环有合适的管道通路。
[0017] 7)该装置的设计可以实现对于四个级别的热利用装置,在任意一种热利用需求时,该装置都可以实现其独立运行,并保证热利用效率。附图说明
[0018] 图1是联合循环多级利用装置的结构示意图。
[0019] 图中有:太阳能集热产生蒸汽装置1、蒸汽轮机发电装置2、阀门3、减温减压装置 4、空调装置5、海水淡化装置6、生活热水用装置7、旁通管路8。
[0020] 图2是太阳能集热产生蒸汽装置及蒸汽轮机联合发电装置的结构图。
[0021] 图中有:第一泵1-1、槽式太阳能镜场1-2、蓄热器1-3、过热器1-4、蒸汽发生器 1-5、再热器1-6、膨胀罐1-7、循环支路1-8、阀门3-5、蒸汽轮机2。
[0022] 图3是空调装置的结构示意图。
[0023] 图中有:制冷机5-1、第二泵5-2、空调用户5-3、冷冻水箱5_4、第三泵5_5、冷却塔 5-6、冷却水箱5-7、换热器5-8。
[0024] 图4是海水淡化的结构示意图。
[0025] 图中有:闪蒸室6-1、给水箱6-2、输送下一级管6-3、排污管6_4、冷凝室6_5、冷水入口 6-7、冷凝水出口 6-6、淡水出口 6-8及支路管道8。
[0026] 图5是生活用水热装置的结构示意图。
[0027] 图中有:换热器7-1、冷水入口 7-2、生活用热水出口 7-3。
具体实施方式
[0028] 槽式太阳能多级热利用装置包括:
[0029] 太阳能集热产生蒸汽装置1,例如;抛物槽式集热系统;蒸汽轮机发电装置2,例如:背压式、凝汽式、抽气式、轴流式、径流式及高压、超高压式形式;阀门3 ;减温减压装置 4 ;空调装置5,例如:溴化锂吸收式、氨-水吸收式;海水淡化装置6,例如:采用蒸馏法;生活热水用装置7;旁通管路8。
[0030] 太阳能集热产生蒸汽装置1与蒸汽轮机2联合发电,蒸汽轮机2的出口与空调装置5连接,空调装置5的出口与海水淡化装置6相连,海水淡化装置6的出口与生活热水利用装置7连接,生活热水利用装置7的出口与太阳能集热产生蒸汽装置连接,形成一个循环;从太阳能集热产生蒸汽装置1出来的热水通过减温减压装置4与空调装置5连接,空调装置5的出口与海水淡化装置6相连,海水淡化装置6的出口与生活热水利用装置7连接, 生活热水利用装置7的出口与太阳能集热产生蒸汽装置连接,形成环路;从太阳能集热产生蒸汽装置1出来的热水通过减温减压装置4与海水淡化装置6相连,海水淡化装置6的出口与生活热水利用装置7连接,生活热水利用装置7的出口与太阳能集热产生蒸汽装置连接。形成另一个环路。
[0031] 太阳能集热产生蒸汽装置1与蒸汽轮机联合发电应用装置2包括第一泵1-1、槽式太阳能镜场1-2、蓄热器1-3、过热器1-4、蒸汽发生器1-5、再热器1-6、膨胀罐1_7、循环支路1-8、蒸汽轮机2。槽式太阳能镜场1-2的出口工质与过热器1-4、蒸汽发生器1-5、再热器1-6连接,其后通入膨胀罐1-7,膨胀罐1-7出口通过第一泵1-1与槽式太阳能镜场1-2 的入口连接;其中部分工质蓄存到蓄热器1-3中,蓄热器1-3的出口通过第一泵1-1与槽式太阳能镜场1-2连接;此形成了工质循环装置。蒸汽轮机2的一级出口通过与再热器1-6 内的工质换热输送到二级入口 ;蒸汽轮机2 二级出口通过循环换热支路1-8与蒸汽发生器1-5、过热器1-4内的工质的两级换热进入蒸汽轮机2的入口 ;此线路形成了蒸汽循环装置。 部分蒸汽直接进入下一级热利用装置;蒸汽通过蒸汽轮机2后的部分泛汽进入下一级热利用装置。该装置在没有太阳能时也能产生预热工质。
[0032] 空调装置5包括制冷机5-1、第二泵5-2、空调用户5_3、冷冻水箱5_4、第三泵5_5、 冷却塔5-6、冷却水箱5-7、换热器5-8。蒸汽轮机2的出口与换热器5_8的入口连接,经过换热后的温水送入制冷机5-1中,制冷机5-1工作过程中所获得的冷冻水通过泵5-2送到空调用户5-3,空调用户5-3的出口与冷冻水箱5-4连接,水箱5-4的出口与制冷机5_1连接,形成循环;制冷机5-1制冷过程中冷凝水通过第三泵5-5送到冷却塔5-6冷却,冷却塔
5-7的出口与冷却水箱连接,形成冷却水循环;另一条支路从太阳能集热产生蒸汽装置1出口的蒸汽通过阀门3、减温减压装置4送到换热器5-8中,通过换热进入下一级利用,与之换热的温水送入到制冷机5-1中,制冷机5-1工作过程中所获得的冷冻水通过泵5-2送至空调用户5-3,空调用户5-3的出口与冷冻水箱5-4连接,水箱5-4的出口与制冷机5_1连接, 形成循环;制冷机5-1制冷过程中冷凝水通过第三泵5-5送到冷却塔5-6冷却,冷却塔5-7 的出口与冷却水箱连接,形成冷却水循环;此支路可以保证在不需要发电的情况下运行空调装置及下一级热利用。
[0033] 海水淡化装置6,其特征在于该装置包括闪蒸室6-1、给水箱6-2、输送下一级管
6-3、排污管6-4、冷凝室6-5、冷水入口 6-7、冷凝水出口 6_6、淡水出口 6_8及支路管道8。从蒸汽轮机2出口高温水经过空调装置5中的换热器5-8换热后的出口与闪蒸室6-1入口连接,闪蒸室6-1内的海水被加热闪蒸后进入冷凝室65,热水通过6-3送入到下一级利用,海水不足时通过给水箱6-2输送,进入冷凝室6-5的淡水闪蒸汽在冷水入口 6-7输送的冷水的换热下冷凝,液态淡水通过管道6-8输出,冷水换热后通过出口管道6-6送出。另一条支路从太阳能集热产生蒸汽装置1出口的蒸汽通过阀门3、减温减压装置4直接与闪蒸室6-1 入口连接,闪蒸室6-1内的海水被加热闪蒸后进入冷凝室6-5,热水通过6-3送入到下一级利用,海水不足时通过给水箱6-2输送,进入冷凝室6-5的淡水闪蒸汽在冷水入口 6-7输送的冷水的换热下冷凝,液态淡水通过管道6-8输出,冷水换热后通过出口管道6-6送出。此支路可以保证在蒸汽轮机2及空调装置5不使用的情况下满足海水淡化装置及下一级热利
用装置。
[0034] 生活热水利用装置7包括换热器7-1、冷水入口 7-2、生活用热水出口 7-3。海水淡化装置6的出口与换热器7-1连接,换热器7-1换热水出口与循环支路1-8入口连接,完成装置的整个循环;冷水从生活用冷水入口 7-2通过换热器7-1换热后通过生活用热水出口
7-3输出供生活使用。
[0035] 本发明还可以有其它实施方式,凡依据本发明的技术实质所采用的任何细微修改、等效变换、替代所形成的技术方案,均落在本发明专利要求保护的范围之内。

Claims (5)

1. 一种槽式太阳能多级热利用装置,其特征在于该装置包括太阳能集热产生蒸汽装置 (1)、蒸汽轮机发电装置(2)、阀门、减温减压装置(4)、空调装置(5)、海水淡化装置(6)、生活热水利用装置(7)、旁通管路(8);在发电、空调和海水淡化同时使用的前提下,太阳能集热产生蒸汽装置(1)与蒸汽轮机发电装置(2)联合发电,蒸汽轮机发电装置(2)的出口通过一个阀门与空调装置(5)连接,空调装置(5)的出口与海水淡化装置(6)相连,海水淡化装置(6)的出口与生活热水利用装置(7)连接,生活热水利用装置(7)的出口与太阳能集热产生蒸汽装置(1)连接,形成一个循环;在需要空调和海水淡化同时使用的前提下,从太阳能集热产生蒸汽装置(1)出来的热水通过减温减压装置(4)与空调装置(5)连接,空调装置(5)的出口与海水淡化装置(6)相连,海水淡化装置(6)的出口与生活热水利用装置 (7)连接,生活热水利用装置(7)的出口与太阳能集热产生蒸汽装置连接,形成环路;在仅仅需要海水淡化的前提下,从太阳能集热产生蒸汽装置(1)出来的热水通过减温减压装置(4)与海水淡化装置(6)相连,海水淡化装置(6)的出口与生活热水利用装置(7)连接,生活热水利用装置(7)的出口与太阳能集热产生蒸汽装置连接,形成另一个环路。
2.根据权利要求1所述的槽式太阳能多级热利用装置,其特征在于太阳能集热产生蒸汽装置(1)包括泵(1-1)、槽式太阳能镜场(1-2)、蓄热器(1-3)、过热器(1-4)、蒸汽发生器 (1-5)、再热器(1-6)、膨胀罐(1-7)、循环支路(1-8);槽式太阳能镜场(1-2)的出口工质分别与过热器(1-4)、蒸汽发生器(1-5)、再热器(1-6)连接,其后再热器(1-6)的出口再接入膨胀罐(1-7),膨胀罐(1-7)出口通过泵(1-1)与槽式太阳能镜场(1-2)的入口连接;槽式太阳能镜场(1-2)输出的部分工质蓄存到蓄热器(1-3)中,蓄热器(1-3)的出口通过泵 (1-1)与槽式太阳能镜场(1-2)连接;此形成了工质循环装置;蒸汽轮机发电装置(2)的一级出口与再热器(1-6)内的工质换热输送到二级入口 ;蒸汽轮机发电装置(2) 二级出口通过循环支路(1-8)与蒸汽发生器(1-5)、过热器(1-4)内的工质两级换热后进入蒸汽轮机发电装置(2)的入口 ;此支路形成了蒸汽循环系统;部分蒸汽直接进入下一级热利用装置;蒸汽通过蒸汽轮机发电装置(2)后的部分泛汽进入下一级热利用装置。
3.根据权利要求1所述的槽式太阳能多级热利用装置,其特征在于所述的空调装置(5)包括制冷机(5-1)、第二泵(5-2)、空调用户(5-3)、冷冻水箱(5-4)、第三泵(5_5)、冷却塔(5-6)、冷却水箱(5-7)、换热器(5-8);蒸汽轮机发电装置(2)的出口与换热器(5_8)的入口连接,经过换热后的温水送入制冷机(5-1)中,制冷机(5-1)工作过程中所获得的冷冻水通过第二泵(5-2)送到空调用户(5-3),空调用户(5-3)的出口与冷冻水箱(5-4)连接, 冷冻水箱(5-4)的出口与制冷机(5-1)连接,形成循环;制冷机(5-1)制冷过程中冷凝水通过第三泵(5-5)送到冷却塔(5-6)冷却,冷却塔(5-6)的出口与冷却水箱(5-7)连接,冷却水箱(5-7)的输出端连接制冷机,就形成冷却水循环;另一条支路从太阳能集热产生蒸汽装置(1)出口的蒸汽通过阀门(3)、减温减压装置(4)送到换热器(5-8)中,通过换热进入下一级利用,与之换热的温水送入到制冷机(5-1)中,制冷机(5-1)工作过程中所获得的冷冻水通过第二泵(5-2)送到空调用户(5-3),空调用户(5-3)的出口与冷冻水箱(5-4)连接,冷冻水箱(5-4)的出口与制冷机(5-1)连接,形成循环;制冷机(5-1)制冷过程中冷凝水通过第三泵(5-5)送到冷却塔(5-6)冷却,冷却塔(5-7)的出口与冷却水箱的输出端连接制冷机,形成冷却水循环;此支路可以保证在不需要发电的情况下运行空调装置及下一级热利用。
4.根据权利要求3所述的槽式太阳能多级热利用装置,其特征在于所述的海水淡化装置(6)包括闪蒸室(6-1)、给水箱(62)、输送下一级管(6-3)、排污管(64)、冷凝室(6_5)、冷水入口(6-7)、冷凝水出口(6-6)、淡水出口(68)及支路管道(8);从蒸汽轮机发电装置(2) 出口的高温水经过空调装置(5)中的换热器(5-8)换热后的出口与闪蒸室(6-1)入口连接,闪蒸室(6-1)内的海水被加热闪蒸后进入冷凝室(6-5),热水通过输送下一级管(6-3) 送入到下一级热利用,海水不足时由给水箱(6-2)补充,进入冷凝室(6-5)的淡水闪蒸汽被冷水冷凝,冷水从冷水入口(6-7)进入,液态淡水由淡水出口(6-8)输出,冷水换热后通过冷凝水出口(6-6)送出;另一条支路从太阳能集热产生蒸汽装置(1)出口的蒸汽通过阀门(3)、减温减压装置(4)直接与闪蒸室(6-1)入口连接,闪蒸室(6-1)内的海水被加热闪蒸后进入冷凝室(6-5),热水通过输送下一级管(6-3)送入到下一级热利用,海水不足时由给水箱(6-2)补充,进入冷凝室(6-5)的淡水闪蒸汽被冷水冷凝,冷水从冷水入口(6-7)进入,液态淡水由淡水出口(6-8)输出,冷水换热后通过冷凝水出口(6-6)送出;此支路可以保证在蒸汽轮机发电装置(2)及空调装置(5)不使用的条件下满足海水淡化装置及下一级热利用装置。
5.根据权利要求2所述的槽式太阳能多级热利用装置,其特征在于所述的生活热水利用装置(7)包括换热器(7-1)、生活用冷水入口(7-2)、生活用热水出口(7-3);海水淡化装置(6)的出口与换热器(7-1)连接,换热器(7-1)出口与循环支路(1-8)入口连接,完成装置的整个循环;冷水从生活用冷水入口(7-2)通过换热器(7-1)换热后通过生活用热水出口(7-3)输出供生活使用。
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