CN102278285A - 一种高温蓄热型新能源利用系统 - Google Patents

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马伟斌
廉永旺
李华山
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Abstract

本发明公开了一种高温蓄热型新能源利用系统，包括新能源产出单元、能源转化利用单元和高温蓄热锅炉；所述新能源产出单元，包括风力发电系统；所述高温蓄热锅炉，其锅炉内装有高温相变介质，包括安装于锅炉内上部位置的蒸汽发生器和安装于锅炉内下部位置的电加热元件，该锅炉内部还设有隔离层将所述上部位置和下部位置进行倾斜隔离，且所述隔离层的上部和下部均设有出口；所述风力发电系统的输出端与所述电加热元件相连接，所述蒸汽发生器的输出端与能源转化利用单元的输入端相连接。本发明为一种适用于独立发电、制淡和制冷的新能源系统，能有效解决风能、太阳能的不稳定输出和受天气影响问题，减少装机容量从而减少初期投资，提高使用效率。

Description

一种高温蓄热型新能源利用系统
技术领域
本发明涉及新能源利用的技术领域，尤其涉及一种高温蓄热型新能源利用系统。
背景技术
目前，在海岛、海岸以及偏远地区，输送电成本高，淡水资源贫乏，极大制约生产、生活以及国防建设。在海岛，如果采用运输方式，包括运输淡水、燃油等方式，成本高昂，时间花费长，人员、船只等风险较高；在人烟稀少的海岸和偏远地区，安装输送线路成本高，维护费用、折旧费用等也相对昂贵，影响因素(天气、环境、生物等)多。因而有必要提出一种能够利用新能源独立产生电力和淡水的解决方案，为生产、生活和海防建设作出贡献。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种高温蓄热型新能源利用系统，能够有效利用新能源，实现独立发电、制淡和制冷，提高使用效率，减少装机容量从而减少初期投资。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高温蓄热型新能源利用系统，包括新能源产出单元和能源转化利用单元，还包括高温蓄热锅炉；
所述新能源产出单元，包括风力发电系统；
所述高温蓄热锅炉，其锅炉内装有高温相变介质，包括安装于锅炉内上部位置的蒸汽发生器和安装于锅炉内下部位置的电加热元件，该锅炉内部还设有隔离层将所述上部位置和下部位置进行倾斜隔离，且所述隔离层的上部和下部均设有出口；
所述风力发电系统的输出端与所述电加热元件相连接，所述蒸汽发生器的输出端与能源转化利用单元的输入端相连接。
优选地，所述新能源产出单元还包括太阳能集热系统，所述高温蓄热锅炉内部的下部位置还设有换热器，所述太阳能集热系统的输出端与换热器相连接。
优选地，所述太阳能集热系统采用槽式聚光系统、塔式或者菲涅尔透镜聚光系统。
优选地，所述能源转化利用单元中包括多效蒸发海水淡化系统，该多效蒸发海水淡化系统通过开关阀与所述蒸汽发生器连接。
优选地，所述能源转化利用单元中包括多效吸收式制冷机，该多效吸收式制冷机通过开关阀与所述蒸汽发生器连接。
优选地，所述能源转化利用单元中包括汽轮机，以及与汽轮机连接的发电机和/或多级闪蒸海水淡化系统；所述汽轮机通过开关阀与所述蒸汽发生器连接。
优选地，所述高温蓄热锅炉内的上部位置还安装有过热器，该过热器连接于所述蒸汽发生器和能源转化利用单元之间。
优选地，所述高温蓄热锅炉的外部还设有流量控制阀，该流量控制阀与所述高温蓄热锅炉内部的蒸汽发生器相连接。
本发明的有益效果是：
采用本发明，可以减小风电装机量，降低投资成本，有利于推广使用；在空载使用时的风电富余部分转化为热能，进一步换热进行高温海水淡化进行储存，对比蓄电、蓄热扩容，其建造或者安装成本、维护成本都大幅度降低，安全稳定性提高；将电加热、蒸汽发生单元、过热单元等集成在一个炉体内，系统效率提高，成本降低；采用相变蓄热方式，其蓄能密度增加，延长恶劣天气时的生产、生活和国防建设独自供能时间，有效减少能源运输量和成本。本次发明最大有益使用地为海岛地区、海岸和偏远地区。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例提供的高温蓄热型新能源利用系统的结构示意图。
【图号说明】
1、能源产出部分；           2、高温蓄热锅炉；
3、能源转化利用部分；       4、太阳能集热系统；
5、换热器；                 6、电加热元件；
7、隔离层；                 8、蒸汽发生器；
9、汽轮机；                 10、多级闪蒸海水淡化系统；
11、发电机；                12、多效吸收式制冷机；
13、多效蒸发海水淡化系统；  14、过热器；
15、风力发电系统；          16、开关阀
17、流量控制阀
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本实施例中高温蓄热型新能源利用系统分为三个部分，分别为能源产出单元1、高温蓄热锅炉2、能源转化利用单元3。各个部分分别如下所述：
能源产出单元1：包括风力发电系统15，还可以包括太阳能集热系统4；风力发电系统15利用风能发电，产生的电力一部分被储存，富余的部分送入高温蓄热锅炉2以加热炉内的高温相变介质；太阳能集热系统4用于收集太阳能并将其送入高温蓄热锅炉2以加热炉内的高温相变介质，太阳能集热系统4可以为槽式聚光系统，也可以为塔式或者菲涅尔透镜聚光系统；
高温蓄热锅炉2：内装有高温相变介质，该高温相变介质用于收集富余风电甚至太阳能并进行储存；炉内集成有换热器5、电加热元件6、蒸汽发生器8，也可集成有过热器14(如果有需要)，其中的蒸汽发生器8管路产生高温蒸汽，通过流量控制阀17对蒸汽温度进行调节，且蒸汽发生器8、过热器5位于锅炉内的较上位置，电加热元件6、换热器5(如果有太阳能热源)位于锅炉内的较下位置，高温蓄热锅炉2内部还设有隔离层7将以上两个部分进行倾斜隔离；
能源利用转化单元3，可以包括多效蒸发海水淡化系统13、多效吸收式制冷机12、汽轮机9以及分别与汽轮机9连接的发电机11和多级闪蒸海水淡化系统10；
上述系统在工作过程中，在风电充足时，电力的富余部分在高蓄热锅炉2中通过电加热元件6将电能转化为热能进行储存；在天气晴好时，利用太阳能集热系统4收集太阳能并在高蓄热锅炉2中通过换热器5将太阳能换热存储。在锅炉内部，蒸汽发生器8产生蒸汽(如果需要也可以增加过热器)推动汽轮机9发电；通常运行时，高温蓄热锅炉2产生的蒸汽送入能源转化利用单元3中，由其发电、制淡和制冷。因为锅炉内介质为高温相变介质，储存相变潜热容量大，结构简单、安全、稳定，可以保证系统长期稳定运行，保证长期恶劣天气下的生产、生活和海防需要。
下面将详细描述本实施例中高温蓄热型新能源利用系统的工作过程：
如图1所示，能源产出单元1中风力发电系统15产生的电力，一部分储存和直接使用，富余部分进入高温蓄热锅炉2并通过电加热元件6加热锅炉2中装有的高温相变介质。能源产出单元1中也可以添加太阳能集热系统4，通过换热器5加热锅炉2中的高温相变介质。高温相变介质升温后通过隔层7上面出口加热蒸汽发生器8中的水(具有流量控制)，按照需求可以添加过热器14对蒸汽发生器流出的蒸汽进行加热，高温相变介质加热蒸汽发生器8、过热器14后温度降低密度增加介质向下流动(或者凝固下降)并通过隔层7下面出口沉降。流出的高压蒸汽按照需求和要求可以进入多效蒸发海水淡化系统13进行制淡并储存；高压蒸汽也可以进入汽轮机9连接发电机11进行发电提高生产生活需要，汽轮机9产生的乏汽进入多级闪蒸海水淡化系统10进行制淡，高压蒸汽也可以进入多效吸收式制冷机12作为高温热源进行制冷。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种高温蓄热型新能源利用系统，包括新能源产出单元和能源转化利用单元，其特征在于，还包括高温蓄热锅炉；
所述新能源产出单元，包括风力发电系统；
所述高温蓄热锅炉，其锅炉内装有高温相变介质，包括安装于锅炉内上部位置的蒸汽发生器和安装于锅炉内下部位置的电加热元件，该锅炉内部还设有隔离层将所述上部位置和下部位置进行倾斜隔离，且所述隔离层的上部和下部均设有出口；
所述风力发电系统的输出端与所述电加热元件相连接，所述蒸汽发生器的输出端与能源转化利用单元的输入端相连接。
2.如权利要求1所述的高温蓄热型新能源利用系统，其特征在于，所述新能源产出单元还包括太阳能集热系统，所述高温蓄热锅炉内部的下部位置还设有换热器，所述太阳能集热系统的输出端与换热器相连接。
3.如权利要求2所述的高温蓄热型新能源利用系统，其特征在于，所述太阳能集热系统采用槽式聚光系统、塔式或者菲涅尔透镜聚光系统。
4.如权利要求1所述的高温蓄热型新能源利用系统，其特征在于，所述能源转化利用单元中包括多效蒸发海水淡化系统，该多效蒸发海水淡化系统通过开关阀与所述蒸汽发生器连接。
5.如权利要求1所述的高温蓄热型新能源利用系统，其特征在于，所述能源转化利用单元中包括多效吸收式制冷机，该多效吸收式制冷机通过开关阀与所述蒸汽发生器连接。
6.如权利要求1所述的高温蓄热型新能源利用系统，其特征在于，所述能源转化利用单元中包括汽轮机，以及与汽轮机连接的发电机和/或多级闪蒸海水淡化系统；所述汽轮机通过开关阀与所述蒸汽发生器连接。
7.如权利要求1、4、5或者6所述的高温蓄热型新能源利用系统，其特征在于，所述高温蓄热锅炉内的上部位置还安装有过热器，该过热器连接于所述蒸汽发生器和能源转化利用单元之间。
8.如权利要求1所述的高温蓄热型新能源利用系统，其特征在于，所述高温蓄热锅炉的外部还设有流量控制阀，该流量控制阀与所述高温蓄热锅炉内部的蒸汽发生器相连接。
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