CN102094772B - 一种太阳能驱动的联供装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种太阳能驱动的联供装置，主要由太阳能集热装置、汽轮机或膨胀机、发电机、冷凝器、气液分离器、回热器、冷凝蒸发器、蒸发器和工质泵组成，所述太阳能集热装置的出口与所述汽轮机或膨胀机连接，所述汽轮机或膨胀机与所述发动机连接，所述汽轮机或膨胀机的蒸汽出口与所述冷凝器、气液分离器依次连接，所述气液分离器的液体出口依次与所述回热器、冷凝蒸发器和工质泵连接，所述气液分离器的蒸汽出口依次与冷凝蒸发器、蒸发器、回热器和工质泵连接，最后所述工质泵的出口与所述太阳能集热装置的进口连接，构成一个循环。本发明装置可以大幅提升所收集太阳能的利用率，综合效率得到提升，可有效减少集热器面积。

Description

一种太阳能驱动的联供装置
技术领域
本发明涉及一种太阳能驱动的联供装置。
背景技术
太阳能作为可再生清洁能源中的一种重要能源，取之不尽，其开发利用受到越来越多的重视。常规对于太阳能的利用主要集中在生活热水的应用上，目前越来越多注意力放于太阳能发电以及复合利用上。对于太阳能发电包括光热发电和光伏发电，二者各有一定的应用市场。太阳能光热发电中利用太阳能集热器收集太阳能量用于加热循环工质——导热油。导热油具有热容量大、导热能力强、沸点高的特点，与常规的水相比较，工作压力相对较低，具有很好的实用性。在中低温太阳能发电领域内，有机工质由于具有低沸点的特性，可以在中低温条件下获得高的压力，从而利用汽轮机或者膨胀机等进行能量输出，继而转化成电能。在热源温度处于中低温范围内（低于300℃），与常规的水蒸气朗肯循环相比较具有高的能源利用率。在现有的技术或者装置中，太阳能中转化成为机械能的热能比例有限，其中有很大一部分能量由冷凝器直接对外散发而未有效利用，对环境造成一定的热污染，而如果将热部分热量用于热水的热源，能够实现热能的梯级利用；同时大多数的系统只是单一的电能输出，整体的效率并不高。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种能够高效利用太阳能，将收集的太阳能用于发电同时提供冷量的太阳能驱动的联供装置。
技术方案：本发明所述的一种太阳能驱动的联供装置，主要由太阳能集热装置、汽轮机或膨胀机、发电机、冷凝器、气液分离器、回热器、冷凝蒸发器、蒸发器和工质泵组成，所述太阳能集热装置的出口与所述汽轮机或膨胀机连接，所述汽轮机或膨胀机与所述发电机连接，所述汽轮机或膨胀机的蒸汽出口与所述冷凝器、气液分离器依次连接，所述气液分离器的液体出口依次与所述回热器、冷凝蒸发器和工质泵连接，所述气液分离器的蒸汽出口依次与冷凝蒸发器、蒸发器、回热器和工质泵连接，最后所述工质泵的出口与所述太阳能集热装置的进口连接，构成一个循环。
本发明的一种优选方案为：所述太阳能集热装置由导热油泵、太阳能集热器和换热器依次顺序连接构成一个循环装置，所述换热器的的进口与所述工质泵连接，所述换热器的出口与所述汽轮机或膨胀机连接。为了方便控制，所述回热器与所述冷凝蒸发器之间设置有第一节流阀；所述冷凝蒸发器与所述蒸发器之间设置有第二节流阀。在太阳能集热装置中，采用导热油作为循环工质用于热量的载体将吸收的太阳能输送到换热器与另一个循环中的低沸点混合工质进行换热，混合工质吸收热量之后变成高压气体，推动汽轮机或者膨胀机做功，带动发电机输出电能。膨胀后处于中间压力的混合工质经冷凝器变成气液混合物，液体部分依次经过回热器、节流阀和冷凝蒸发器之后由工质泵加压输送到换热器。气体部分工质则先经过冷凝蒸发器被冷却，然后经过节流阀减压降温，这时候处于低温低压状态的工质进入蒸发器用于产生一定的冷量，最终这部分工质经过回热器升温后在工质泵前与另一部分工质混合，一起进入工质泵，形成整个循环。
本发明的另一种方案为：所述太阳能集热装置直接为太阳能集热器，所述太阳能集热器的进口与所述工质泵连接，所述太阳能集热器的出口与所述汽轮机或膨胀机连接，直接将混合工质通入集热器吸收太阳能进行循环。
为了进一步利用热量，所述冷凝器中的冷却介质为水，可以将冷凝热作为热水的热源加以利用。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：1、本发明装置可以大幅提升所收集太阳能的利用率，综合效率得到提升，可有效减少集热器面积；2、采用低沸点的混合工质作为循环工质，利用混合工质相变过程存在温度滑移现象，可以使得吸热过程中与热源间的换热温差有效减少，提高换热效果；3、装置中的冷凝器用于冷却膨胀出口的工质，当采用水作为换热流体时该部分热量在一定条件下可以用于获取热水。
附图说明
图1为本发明实施例1的装置结构示意图。
图2为本发明实施例2的装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过一个最佳实施例，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：如图1所示，一种太阳能驱动的联供装置，主要由太阳能集热装置、汽轮机或膨胀机4、发电机5、冷凝器6、气液分离器7、回热器8、第一节流阀9、冷凝蒸发器10、第二节流阀12、蒸发器13和工质泵11组成。所述太阳能集热装置由导热油泵1、太阳能集热器2和换热器3依次顺序连接构成一个循环装置。所述换热器3的出口与所述汽轮机或膨胀机4连接，所述汽轮机或膨胀机4与所述发电机5连接，所述汽轮机或膨胀机4的蒸汽出口与所述冷凝器6、气液分离器7依次连接，所述气液分离器7的液体出口依次与所述回热器8、第一节流阀9、冷凝蒸发器10和工质泵11连接，所述气液分离器7的蒸汽出口依次与冷凝蒸发器10、第二节流阀12、蒸发器13、回热器8和工质泵11连接，最后所述工质泵11的出口与所述换热器3的进口连接，构成一个循环。
太阳能集热装置中采用导热油作为循环介质，该循环中导热油先经过导热油泵1，然后进入集热器2，经管道连接到换热器3进行换热，换热之后再回到导热油泵1的入口。另一个循环中，混合工质在换热器内经加热后，形成高温高压气体，进入到汽轮机或膨胀机4中进行膨胀做功，带动发电机5，然后流经冷凝器6被冷却成气液混合物到达气液分离器7。混合工质的液体部分经管道依次与回热器8、节流阀9和冷凝蒸发器10连接，最终连接到工质泵11，经过加压后回到换热器3。而气体部分工质则先经过冷凝蒸发器10被冷却，然后由节流阀12节流降温形成低温的液体，然后依次经过蒸发器13和回热器8，最后经过管道在工质泵11的入口前与另一部分工质混合，最后一起进入工质泵11，从而形成整个循环。当冷凝器6以水作为冷却介质时，可以将冷凝热作为热水的热源加以利用。
实施例:2：如图2所示，一种太阳能驱动的联供装置，主要由太阳能集热器2、汽轮机或膨胀机4、发电机5、冷凝器6、气液分离器7、回热器8、第一节流阀9、冷凝蒸发器10、第二节流阀12、蒸发器13和工质泵11组成。所述太阳能集热器2的出口与所述汽轮机或膨胀机4连接，所述汽轮机或膨胀机4与所述发电机5连接，所述汽轮机或膨胀机4的蒸汽出口与所述冷凝器6、气液分离器7依次连接，所述气液分离器7的液体出口依次与所述回热器8、第一节流阀9、冷凝蒸发器10和工质泵11连接，所述气液分离器7的蒸汽出口依次与冷凝蒸发器10、第二节流阀12、蒸发器13、回热器8和工质泵11连接，最后所述工质泵11的出口与太阳能集热器2的进口连接，构成一个循环。
采用混合工质作为循环介质，混合工质在太阳能集热器2内经加热后，形成高温高压气体，进入到汽轮机或膨胀机4中进行膨胀做功，带动发电机5，然后流经冷凝器6被冷却成气液混合物到达气液分离器7。混合工质的液体部分经管道依次与回热器8、节流阀9和冷凝蒸发器10连接，最终连接到工质泵11，经过加压后回到太阳能集热器2。而气体部分工质则先经过冷凝蒸发器10被冷却，然后由节流阀12节流降温形成低温的液体，然后依次经过蒸发器13和回热器8，最后经过管道在工质泵11的入口前与另一部分工质混合，最后一起进入工质泵11，从而形成整个循环。当冷凝器6以水作为冷却介质时，可以将冷凝热作为热水的热源加以利用。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (6)

1.一种太阳能驱动的联供装置，其特征在于：主要由太阳能集热装置、汽轮机或膨胀机（4）、发电机（5）、冷凝器（6）、气液分离器（7）、回热器（8）、冷凝蒸发器（10）、蒸发器（13）和工质泵（11）组成，所述太阳能集热装置的出口与所述汽轮机或膨胀机（4）连接，所述汽轮机或膨胀机（4）与所述发电机（5）连接，所述汽轮机或膨胀机（4）的蒸汽出口与所述冷凝器（6）、气液分离器（7）依次连接，所述气液分离器（7）的液体出口依次与所述回热器（8）、冷凝蒸发器（10）和工质泵（11）连接，所述气液分离器（7）的蒸汽出口依次与冷凝蒸发器（10）、蒸发器（13）、回热器（8）和工质泵（11）连接，最后所述工质泵（11）的出口与所述太阳能集热装置的进口连接，构成一个循环。
2.根据权利要求1所述的太阳能驱动的联供装置，其特征在于：所述太阳能集热装置由导热油泵（1）、太阳能集热器（2）和换热器（3）依次顺序连接构成一个循环装置，所述换热器（3）的进口与所述工质泵（11）连接，所述换热器（3）的出口与所述汽轮机或膨胀机（4）连接。
3.根据权利要求1所述的太阳能驱动的联供装置，其特征在于：所述太阳能集热装置为太阳能集热器（2），所述太阳能集热器（2）的进口与所述工质泵（11）连接，所述太阳能集热器（2）的出口与所述汽轮机或膨胀机（4）连接。
4.根据权利要求1所述的太阳能驱动的联供装置，其特征在于：所述回热器（8）与所述冷凝蒸发器（10）之间设置有第一节流阀（9）。
5.根据权利要求1所述的太阳能驱动的联供装置，其特征在于：所述冷凝蒸发器（10）与所述蒸发器（13）之间设置有第二节流阀（12）。
6.根据权利要求1所述的太阳能驱动的联供装置，其特征在于：所述冷凝器（6）中的冷却介质为水。
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