CN101915224A - 塔式太阳能循环热力发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种塔式太阳能循环热力发电系统，采用定日镜系统实现对太阳的实时跟踪，将太阳光反射到位于高塔上的吸热器，吸热器吸收由定日镜系统反射来的高热流密度辐射能，并将其转化为工作流体的高温热能，利用太阳能集热装置将太阳热能转换并储存在传热熔盐介质中，白天将多余热量储存在高温蓄热罐中，晚上或没有太阳时利用高温熔盐介质加热蒸汽发生器中的水产生蒸汽，利用蒸汽驱动燃气轮机发电机组发电；以冷却水为低温源，低温工质在燃气轮机内膨胀作功后的气体由冷凝器冷凝成气液混合体，由三级轴流式压气机压缩成液体送回到蒸汽发生器，采用回热再热中冷循环，完成一个工作。本发明的系统具有结构设计合理、适用范围广、无碳的特点。

Description

塔式太阳能循环热力发电系统
技术领域
本发明涉及一种塔式太阳能Brayton循环热力发电系统，用在太阳能发电的场合。
背景技术
目前，石油、煤炭储藏量有限，价格上涨，以石油煤炭为燃料燃烧产生的CO2、SO2对环境产生很大的危害，危极人类的生存。利用太阳能发电，没有废气排放。燃气轮机功率大，体积小，可靠性好，发电效率高，极具发展潜力和应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种塔式太阳能循环热力发电系统，本发明的系统具有结构设计合理、适用范围广、无碳的特点。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种太阳能回热再热中冷燃气轮机循环的热力发电系统，采用定日镜系统实现对太阳的实时跟踪，将太阳光反射到位于高塔上的吸热器，吸热器吸收由定日镜系统反射来的高热流密度辐射能，并将其转化为工作流体的高温热能，利用太阳能集热装置将太阳热能转换并储存在传热熔盐介质中，白天将多余热量储存在高温蓄热罐中，晚上或没有太阳时利用高温熔盐介质加热蒸汽发生器中的水产生蒸汽，利用蒸汽驱动燃气轮机发电机组发电；以冷却水为低温源，低温工质在燃气轮机内膨胀作功后的气体由冷凝器冷凝成气液混合体，由三级轴流式压气机压缩成液体送回到蒸汽发生器，采用回热再热中冷循环，完成一个工作。
所述的燃气轮机发电机组采用三级压缩机系统和三级涡轮机膨胀作功驱动发电机发电。
所述的回热再热中冷循环中，再热是指一级涡轮机膨胀作功后气体再由二级太阳能聚集器加热，回热是指二级涡轮机膨胀作功后气体与二级压缩机出来的气体进行热交换，中冷是指一级压缩机出来的气体由冷却水冷却后进入二级压缩机。
本发明的有益效果为：本发明由定日镜系统、吸热与热能传递系统(热流体系统)、发电系统三部分组成。定日镜系统实现对太阳的实时跟踪，将太阳光反射到吸热器。位于高塔上的吸热器吸收由定日镜系统反射来的高热流密度辐射能，并将其转化为工作流体的高温热能。高温流体通过管道传递到位于地面的蒸汽发生器，产生高压过热蒸汽，推动燃气轮机发电。没有碳排放。是一种无碳发电技术。本发明工质可以是熔盐有碳酸盐、氯化物、氟化物和硝酸盐，不破坏臭氧层。主要目的是提供一种结构设计合理、适用范围广、无碳的一种塔式太阳能Brayton循环热力发电系统。
附图说明
图1为本发明实施例塔式太阳能循环热力发电系统的结构示意图；
图2为本发明实施例工作于恒温热源T1和T0间的不可逆闭式中冷回热再热三级燃气轮机循环模型。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种塔式太阳能循环热力发电系统，采用定日镜系统实现对太阳的实时跟踪，将太阳光反射到位于高塔上的吸热器，吸热器吸收由定日镜系统反射来的高热流密度辐射能，并将其转化为工作流体的高温热能，利用太阳能集热装置将太阳热能转换并储存在传热熔盐介质中，白天将多余热量储存在高温蓄热罐中，晚上或没有太阳时利用高温熔盐介质加热蒸汽发生器中的水产生蒸汽，利用蒸汽驱动燃气轮机发电机组发电；以冷却水为低温源，低温工质在燃气轮机内膨胀作功后的气体由冷凝器冷凝成气液混合体，由三级轴流式压气机压缩成液体送回到蒸汽发生器，采用回热再热中冷循环，完成一个工作。所述的燃气轮机发电机组采用三级压缩机系统和三级涡轮机膨胀作功驱动发电机发电。所述的回热再热中冷循环中，再热是指一级涡轮机膨胀作功后气体再由二级太阳能聚集器加热，回热是指由二级涡轮机膨胀作功后气体与二级压缩机出来的气体进行热交换，中冷是指一级压缩机出来的气体由冷却水冷却后进入二级压缩机。
本实施例的一种塔式太阳能Brayton循环热力发电系统，由定日镜系统L，吸热器R，高温蓄热罐S1，贮盐罐S2，三级涡轮机T1、T2、T3，三级压缩机C1、C2、C3，发电机D，换热器R5、R6、R7，低温换热器R3、中冷器R1和R2，冷却塔C管路，阀门，控制系统组成，工作原理如下：定日镜系统L实现对太阳的实时跟踪，将太阳光反射到吸热器R。位于高塔上的吸热器R吸收由定日镜系统L反射来的高热流密度辐射能，并将其转化为工作流体的高温热能利用太阳能集热装置将太阳热能转换并储存在传热熔盐介质中，白天将多余热量储存在高温蓄热罐S1中，晚上或没有太阳时发电。太阳能聚集器R出来的高温液体在换热器R5、R6、R7换热，高温气体推动三级涡轮机T1、T2、T3作功，带动发电机D发电，工质在燃气轮机内膨胀作功后的气体到回热器R4冷凝成气液混合体，将余热传给经三级压缩机C3的气体，回气由低温换热器R3冷却回到一级压气机C1，从一级压缩机C1出来的气体再次由中冷器R1冷却到二级压气机C2，从二级压缩机C2出来的气体再次由中冷器R2冷却到三级压气机C3，由轴流式压气机C3压缩成液体送回到，回热器R4，送到高温换热器R5，加热后送到一级涡轮机，内完成一个工作。低温换热器R3、中冷器R1和R2的冷却水由冷却塔C循环。
图2所示工作于恒温热源T1和T0间的不可逆闭式中冷回热再热三级燃气轮机循环，即不可逆恒温源布雷顿循环1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-1。1-2为气在低压压气机中的不可逆绝热压缩过程(压比为π1，也称中冷压比)；2-3为气体在中冷器中的冷却过程；3--4为气体在中压压气机中的不可逆绝热压缩过程(压比为π1，压比相同)；5-6为气体在高压压气机中的不可逆绝热压缩过程(压比为π1，π为总压比)6-7为气体在回热器中的预热过程；7-8为工质从一级换热器R5吸热过程；8-9为工质在一级涡轮中的不可逆绝热膨胀过程；9-10为工质从二级换热器R6吸热过程，10-11为工质在二级涡轮中的不可逆绝热膨胀过程；11-12为工质从三级换热器R7吸热过程，12-13为工质在三级涡轮中的不可逆绝热膨胀过程；13-14为排气在回热器中的放热过程；14-1为排气向低温热源的放热过程。1--2s、3-4s和6-7s为1-2、3-4和6-7相应的可逆绝热压缩和膨胀过程。
循环输出功率和效率为：P＝QH1+QH2+QH3-Q4-Q6-Q7，η＝P/QH。

Claims (3)

1.一种塔式太阳能循环热力发电系统，其特征在于：采用定日镜系统实现对太阳的实时跟踪，将太阳光反射到位于高塔上的吸热器，吸热器吸收由定日镜系统反射来的高热流密度辐射能，并将其转化为工作流体的高温热能，利用太阳能集热装置将太阳热能转换并储存在传热熔盐介质中，白天将多余热量储存在高温蓄热罐中，晚上或没有太阳时利用高温熔盐介质加热蒸汽发生器中的水产生蒸汽，利用蒸汽驱动燃气轮机发电机组发电；以冷却水为低温源，低温工质在燃气轮机内膨胀作功后的气体由冷凝器冷凝成气液混合体，由三级轴流式压气机压缩成液体送回到蒸汽发生器，采用回热再热中冷循环，完成一个工作。
2.如权利要求1塔式太阳能循环热力发电系统，其特征在于：所述的燃气轮机发电机组采用三级压缩机系统和三级涡轮机膨胀作功驱动发电机发电。
3.如权利要求1或2所述的塔式太阳能循环热力发电系统，其特征在于：所述的回热再热中冷循环中，再热是指一级涡轮机膨胀作功后气体再由二级太阳能聚集器加热，回热是指二级涡轮机膨胀作功后气体与二级压缩机出来的气体进行热交换，中冷是指一级压缩机出来的气体由冷却水冷却后进入二级压缩机。
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