CN103438591B - 一种新型槽式太阳能再循环式集热系统 - Google Patents

一种新型槽式太阳能再循环式集热系统 Download PDF

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Abstract

一种新型槽式太阳能再循环式集热系统,属于太阳能热利用技术领域。本系统扩容蒸发器上设置非能动稳压器,确保槽式太阳能水加热段为单相流,在扩容蒸发器内进行扩容,将产生的蒸汽引入太阳能过热段加热。扩容蒸发器中凝结的饱和水引入到除氧器中。本发明还提供一种新型槽式太阳能热发电系统,该槽式太阳能热发电系统含有所述新型槽式太阳能再循环式集热系统。本发明的新型槽式太阳能再循环式集热系统及槽式太阳能热发电系统可使太阳能直接产生蒸汽,太阳能集热器内不存在两相流的转化过程,避免了太阳能水加热场出现气液非均匀分布等问题,产生稳定的蒸汽,从而有利于过热蒸汽温度与流量的控制,提高系统的稳定性。

Description

一种新型槽式太阳能再循环式集热系统
技术领域
[0001] 本发明涉及到一种新型槽式太阳能再循环式集热系统,属于太阳能热利用技术领域。
背景技术
[0002] 槽式太阳能集热系统能够产生100-400°C的中高温蒸汽,在诸多领域都拥有着广阔的应用前景。工农业生产中对中高温蒸汽有着广泛的需求,例如在合成橡胶领域各工序的流程中都要用到大约在130°C左右的高温蒸汽,而木材加工中胶合板制备过程需要从120-180°C的蒸汽,此外,造纸、食品加工、烟草、纺织等都对中高温蒸汽有着不同程度的需求,而热力发电过程中驱动汽轮机的高达300-400°C的蒸汽也可以借由槽式太阳能集热系统产生。对蒸汽消耗大户发电行业来说,用太阳能蒸汽集热器产生中高温蒸汽的节能效果将会是巨大的。近十多年来,太阳能集热器用以制备300-400°C的蒸汽来进行发电已经有了诸多的工程实践,当中最有代表性的如:美国加州的SEGS(Solar Electric GeneratingSystem)太阳能热电站和欧洲的DISS(Direct Solar Steam)工程。其中DISS项目在实际条件下运行了 3700h并能产生10*106Pa、400°C的高温蒸汽,证实了太阳能热力发电的可行性。
[0003] 太阳能热发电在工程实践中的成功应用为我国的节能减排工作又开拓了一条新的思路:太阳能热发电是将太阳光聚集并将其转化为工作流体的高温热能通过常规的热机或其它发电技术将其转换成电能的技术。槽式太阳能集热系统分为油冷却型和DSG型(直接蒸汽发生系统),分别采用油和水为集热工质,油冷却型技术发展已基本成熟,DSG型系统是采用水作为工作介质,水在给水泵的作用下流入太阳能集热器场阵列吸收太阳辐射能量逐步变为水蒸汽,高温高压的蒸汽直接进入汽轮机做功。图1是现有的槽式太阳能集热系统结构示意图。槽式直接蒸汽太阳能集热系统为三种基本的循环模式,即一次通过式、注入式和再循环方式,如图1所示。由于集热器内发生相变传热,在重力作用下,汽液在集热管内呈非均匀分布,尤其在分层流条件下,液体仅存在于集热管底部非均匀流将导致集热管周向存在较大温差,由此引起的热应力易使得集热管发生弯曲形变,导致玻璃外套管破裂或使得集热器偏离聚焦线。这种水在管内流动受到不均匀热流密度加热时集热管应力变化和水在发生相变过程中两相流动的不稳定性限制了槽式太阳能集热系统的发展。新型槽式太阳能集热系统,是用扩容蒸发器代替汽水分离器引入到系统中,通过非能动技术控制扩容蒸发压力,扩容蒸发器中产生温度较高的疏水不再是经再循环泵进入集热系统入口,而是输送到除氧器,这可保证水加热段和蒸汽过热段工质的单向流动,此状态流型简单,管内工质的传热流动稳定,系统出口过热蒸汽参数易于控制,从而有效避免了集热器周向受热不均匀和两相流引起的系统不稳定。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种新型槽式太阳能再循环式集热系统,该系统能够确保太阳能集热系统水加热段内只产生饱和水而避免产生两相流动带来的不稳定,确保太阳能集热系统蒸汽过热段产生的过热蒸汽参数稳定,便于控制;有望解决阻碍槽式太阳能技术发展过程中存在的汽水两相流以及出口蒸汽参数不稳定等技术难题。
[0005] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:
[0006] 一种新型槽式太阳能再循环式集热系统,由槽式太阳能集热系统水加热段和蒸汽过热段、扩容蒸发器、非能动稳压器、增压泵和控制阀等组成;在槽式太阳能集热场水加热段前端设置增压泵,后端设置扩容蒸发器,扩容蒸发器蒸汽出口连接到太阳能集热场蒸汽过热段,扩容蒸发器疏水出口连接到除氧器;设置非能动稳压器,一端通过控制阀门连接到给水,一端连接到扩容蒸发器汽侧。
[0007] 本发明还提供一种新型槽式太阳能热发电系统。该槽式太阳能热发电系统含有所述新型槽式太阳能再循环式集热系统,所述新型槽式太阳能再循环式集热系统汽轮机与发电机相连,太阳能过热场产生的过热蒸汽直接进入到汽轮机内做功--带动发电机发电。
[0008] 本发明新型槽式太阳能再循环式集热系统,在扩容蒸发器上设置非能动稳压器,避免在槽式太阳能集热系统水加热段内产生两相流而造成系统不稳定以及蒸汽过热段出口参数不稳定,难以控制等技术问题。
[0009] 将给水经过升压泵升压,引入到太阳能集热系统的水加热段,在水加热段只产生饱和水,经过扩容蒸发器后产生饱和蒸汽,再进入太阳能过热段加热产生过热蒸汽,满足热力系统的需要;扩容蒸发器产生的疏水不再回到太阳能集热系统的入口而是回到除氧器中,提高给水温度,形成新的再循环。
[0010] 本发明有益的效果为:本发明太阳能集热器内不存在两相流的转化过程,避免了太阳能水加热场出现气液非均匀分布等问题,产生稳定的过热蒸汽,从而有利于过热蒸汽温度与流量的控制,提高系统的稳定性。
附图说明
[0011]图1是现有的槽式太阳能集热系统结构示意图。
[0012] 图2为本发明新型槽式太阳能再循环式集热系统结构示意图。
[0013] 图3为槽式太阳能热发电系统结构示意图。
[0014] 图中,1-增压泵;2_太阳能水加热场;3_控制阀;4_扩容蒸发器;5_非能动稳压器;6_太阳能蒸汽过热场。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
[0016] 图2为本发明新型槽式太阳能再循环式集热系统结构示意图。图中,1-增压泵;2-太阳能水加热场;3_控制阀;4_扩容蒸发器;5_非能动稳压器;6_太阳能蒸汽过热场。如图2所示,一种新型槽式太阳能再循环式集热系统,由槽式太阳能集热器水加热段和蒸汽过热段、扩容蒸发器、非能动稳压器、增压泵和控制阀组成,在槽式太阳能集热场水加热段前端设置增压泵,后端设置扩容蒸发器,扩容蒸发器蒸汽出口连接到太阳能集热场蒸汽过热段,扩容蒸发器疏水出口连接到除氧器;设置非能动稳压器,一端通过控制阀门连接到给水,一端连接到扩容蒸发器。本发明的新型槽式太阳能再循环式集热系统,一路是给水由增压泵I升压进入太阳能水加热场2,产生的饱和水进入扩容蒸发器5,蒸发的饱和蒸汽进入太阳能过热场6,疏水不再回到太阳能集热系统的入口而是进入到除氧器中,形成新的循环,太阳能过热场产生的过热蒸汽直接进入到汽轮机内做功。另一路给水由控制阀3进入到非能动稳压器进行喷淋或由底部加热来调节扩容蒸发器压力,以确保太阳能场水加热段为单相流态。
[0017] 图3为槽式太阳能热发电系统。图中,1-增压泵;2_太阳能水加热场;3_控制阀;4-扩容蒸发器;5_非能动稳压器;6_太阳能蒸汽过热场。该槽式太阳能热发电系统含上面所述新型槽式太阳能集热系统,该新型槽式太阳能集热系统,所述汽轮机与发电机相连,太阳能过热场产生的过热蒸汽直接进入到汽轮机内做功,带动发电机发电。
[0018] 本发明太阳能水加热场的入口水来源采用的给水,太阳能过热场产生的满足温度压力要求的过热蒸汽进入汽轮机内做功。扩容蒸发器产生的较高温度的疏水进入到除氧器。本发明的新型槽式太阳能再循环式集热系统及槽式太阳能热发电系统太阳能集热器内不存在两相流的转化过程,避免了太阳能水加热场出现气液非均匀分布等问题,产生稳定的蒸汽,从而有利于过热蒸汽温度与流量的控制,提高系统的稳定性。

Claims (2)

1.一种新型槽式太阳能再循环式集热系统,由槽式太阳能集热场水加热段和蒸汽过热段、扩容蒸发器、非能动稳压器、增压泵和控制阀组成,特征在于, 在槽式太阳能集热场水加热段前端设置增压泵,后端设置扩容蒸发器,扩容蒸发器蒸汽出口连接到太阳能集热场蒸汽过热段,扩容蒸发器疏水出口连接到除氧器;设置非能动稳压器,一端通过控制阀门连接到给水,一端连接到扩容蒸发器; 其中,一路是给水由增压泵升压进入太阳能集热场水加热段,产生的饱和水进入扩容蒸发器,蒸发的饱和蒸汽进入太阳能集热场蒸汽过热段,疏水不再回到太阳能集热系统的入口而是进入到除氧器中,形成新的循环;另一路给水由控制阀进入到非能动稳压器进行喷淋或由底部加热来调节扩容蒸发器压力,以确保太阳能集热场水加热段为单相流态。
2.—种新型槽式太阳能热发电系统,其特征在于,该槽式太阳能热发电系统含有权利要求I所述新型槽式太阳能再循环式集热系统,汽轮机与发电机相连,太阳能集热场蒸汽过热段产生的过热蒸汽直接进入到汽轮机内做功一一带动发电机发电。
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