CN103925177A - 太阳能蒸汽发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能蒸汽发电系统，涉及太阳能锅炉技术领域，主要包括蒸汽锅炉，蒸汽锅炉内设置有热交换器，热交换器连接太阳能装置，该太阳能装置包括设置在上部的高温区和设置在下部的吸热区，吸热区内纵向设置有若干条吸热管，吸热管上端与高温区连通，吸热管及高温区内装有液态高沸点介质，高温区内还设置有热交换管，热交换管内装有液态低沸点介质，热交换管连接过滤器，过滤器还与热交换器连接，过滤器与热交换管之间还串接有循环泵，蒸汽锅炉的出汽端连接汽轮机和发电机组。本发明可充分利用太阳能源，该蒸汽锅炉的温度及压力可调节，克服了传统高压力锅炉的固有缺陷；锅炉内可以保持压力：1atm＜P＜45atm；温度100℃≤t＜450℃。本发明以太阳能源为加热蒸汽锅炉，洁净、不会对环境造成污染。

Description

太阳能蒸汽发电系统

技术领域：

本发明涉及太阳能源利用技术领域，尤其涉及一种太阳能蒸汽发电系统。

背景技术：

进入21世纪，石化能源的短缺和煤炭资源的匮乏，同时又造成了电力资源的紧张，而遍及各地的火力发电排放、汽车尾气排放及工业污染这三大排放又促使空气环境的急剧恶化，并已严重的威胁着国家能源的安全和国民赖以生存的空气环境质量。这种状况已到了非解决不可的地步。

所以充分利用可再生的太阳能源，并将其转化成洁净环保的新能源，已成为全体国民的当务之急。但实际情况并不乐观，太阳能源的利用现状，虽有一定的起色却成效渺茫。

现有的蒸汽锅炉，采用高温高压的饱和蒸汽供热。例如100℃时，1atm(大气压)；200℃时，约15atm；300℃时，约85.9atm；350℃时，约165.4atm等(在蒸汽锅炉中，1-13atm为低压，13-39atm为中压，39-100atm为高压，100atm以上为超高压)。可见压力(压强)升高的速度远快于温度。P-t为非线性关系。高压供汽存在易爆的安全问题。为此，制造时要采取多种保护措施。这必然提高成本。例如每小时供应300℃的蒸汽0.5T的每台锅炉需几十万元。有许多企业只需要高温，不需要同时伴有的高压。使用高温高压蒸气锅炉，价格贵，不节能，又危险。最主要的是，目前现有锅炉几乎都为燃料锅炉，对资源的消耗很大，并且会对环境造成很大的污染，也是雾霾产生的一大因素。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，进一步提出一种太阳能蒸汽发电系统。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。

一种太阳能蒸汽发电系统，其特征在于：主要包括蒸汽锅炉，蒸汽锅炉内设置有热交换器，所述热交换器连接太阳能装置，该太阳能装置包括设置在上部的高温区和设置在下部的吸热区，所述吸热区内纵向设置有若干条吸热管，所述吸热管上端与高温区连通，所述吸热管及高温区内装有液态高沸点介质，所述高温区内还设置有热交换管，热交换管内装有液态低沸点介质，所述热交换管连接过滤器，所述过滤器还与热交换器连接，所述过滤器与热交换管之间还串接有循环泵，所述蒸汽锅炉上设置有压力表、温度计、安全阀和温度传感器，所述温度传感器连接PLC控制器，所述蒸汽锅炉的出汽端连接汽轮机和发电机组。

所述太阳能装置还包括光伏电池，光伏电池连接蓄电装置，蓄电装置分别与循环泵、PLC控制器连接。

所述太阳能装置还设置有电加热装置，该电加热装置连接蓄电装置。

所述热交换管倾斜设置，热交换管连接过滤器的一端倾斜向上，液化的低沸点介质可以顺利流回热交换管底部。

锅炉内的压力为：1atm＜P＜45atm；温度为100℃≤t＜450℃。

所述高沸点介质可以为水；所述低沸点介质的沸点低于水的沸点，还可选用沸点为-50℃以下的超低沸点介质，以达到快速吸收高温区热量的目的，提高热交换效率以及热能利用率。

所述蒸汽锅炉为温度、压力可调式锅炉，所述蒸汽锅炉的本体上外设可调控蒸汽锅炉温度、压力的控制系统，所述控制系统包括设在锅炉本体上的温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器分别依次与放大电路、A/D模数转换电路和计算机输入端电联接，计算机的输出端经D/A数模转换电路及开关电路分别与安全电磁阀、供汽电磁阀、汽相导热组件供热电源和液相导热组件供热电源电联接。

所述计算机调控蒸汽锅炉的温度和压力。

本发明的有益效果为：

本发明提供的太阳能蒸汽发电系统，结构设计合理，可充分利用太阳能源，太阳能获得的能量可被低沸点介质快速吸收；该蒸汽锅炉的温度及压力可调节，克服了传统高压力锅炉的固有缺陷；该蒸汽锅炉只需设置一个温度传感器即可通过PLC控制器实时检测锅炉内的温度和压力，并对锅炉内的温度和压力进行调节，以使锅炉保持微压高温的状态，锅炉内可以保持压力：1atm＜P＜45atm；温度100℃≤t＜450℃。本发明以太阳能源为加热蒸汽锅炉，洁净、不会对环境造成污染。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作原理示意图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示和实施例，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种太阳能蒸汽发电系统，主要包括蒸汽锅炉10，蒸汽锅炉10内设置有热交换器11，热交换器11连接太阳能装置，该太阳能装置包括设置在上部的高温区3和设置在下部的吸热区1，吸热区1内纵向设置有若干条吸热管2，吸热管2上端与高温区3连通，吸热管2及高温区3内装有液态高沸点介质，高温区3内还设置有热交换管4，热交换管4内装有液态低沸点介质，热交换管4连接过滤器12，过滤器12还与热交换器11连接，过滤器12与热交换管4之间还串接有循环泵13，蒸汽锅炉10上设置有压力表7、温度计8、安全阀9和温度传感器6，温度传感器6连接PLC控制器5，蒸汽锅炉10的出汽端连接汽轮机14和发电机组15。

如图2所示，太阳能被吸热管吸收后将液态高沸点介质加热，液态高沸点介质吸热后向上对流至高温区，高沸点介质吸热后部分发生汽化，在高温区内与热交换管发生热交换，高沸点介质液化后流回吸热管循环工作，热交换管内的液态低沸点介质快速吸热并发生汽化，吸热汽化的低沸点介质在过滤器的作用下强制液化，并释放出热能将锅炉内的水加热，液化后的低沸点介质再由循环泵回流至热交换管内；锅炉加热产生蒸汽供给汽轮机，汽轮机驱动发电机组产生电能。太阳能由光伏电池吸收的部分转化成电能，存储在蓄电装置内，蓄电装置储存的电能可用于驱动循环泵工作；还可用于加热太阳能装置内的高沸点介质，以达到驱动太阳能装置工作的目的；还可用于直接加热锅炉。蓄电装置的供电方式以及蒸汽锅炉的压力、温度调节，均由PLC控制器自动控制。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种太阳能蒸汽发电系统，其特征在于：主要包括蒸汽锅炉，蒸汽锅炉内设置有热交换器，所述热交换器连接太阳能装置，该太阳能装置包括设置在上部的高温区和设置在下部的吸热区，所述吸热区内纵向设置有若干条吸热管，所述吸热管上端与高温区连通，所述吸热管及高温区内装有液态高沸点介质，所述高温区内还设置有热交换管，热交换管内装有液态低沸点介质，所述热交换管连接过滤器，所述过滤器还与热交换器连接，所述过滤器与热交换管之间还串接有循环泵，所述蒸汽锅炉上设置有压力表、温度计、安全阀和温度传感器，所述温度传感器连接PLC控制器，所述蒸汽锅炉的出汽端连接汽轮机和发电机组。

2.根据权利要求1所述的太阳能蒸汽发电系统，其特征在于：所述太阳能装置还包括光伏电池，光伏电池连接蓄电装置，蓄电装置分别与循环泵、PLC控制器连接。

3.根据权利要求1所述的太阳能蒸汽发电系统，其特征在于：所述太阳能装置还设置有电加热装置，该电加热装置连接蓄电装置。

4.根据权利要求1所述的太阳能蒸汽发电系统，其特征在于：所述热交换管倾斜设置，热交换管连接过滤器的一端倾斜向上。

5.根据权利要求1所述的太阳能蒸汽发电系统，其特征在于：锅炉内的压力为：1atm＜P＜45atm；温度为100℃≤t＜450℃。