CN104713251B - 一种太阳能光热电站及其吸热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能光热电站及其吸热系统，属于太阳能光热电站领域，包括吸热工质入口管路，工质缓冲罐，以及吸热工质出口管路，吸热工质经所述吸热工质入口管路进入工质缓冲罐，工质缓冲罐设置有工质入口且兼作聚焦光斑入射口，聚焦光斑不经过受热管而直接照射工质缓冲罐内的工质，工质吸热后由吸热工质出口管路出工质缓冲罐。本发明是一种适用于光热电站、布置于地面的吸热系统，镜场聚焦光斑直接照射吸热工质，直接解决现有光热电站采用吸热器高空布置所引起的安装运维困难、管屏受热不均，制造成本高，厂用电耗大等问题。

Description

一种太阳能光热电站及其吸热系统
技术领域
本发明属于太阳能光热电站领域。
背景技术
太阳能光热电站由于太阳能资源的广泛性、无污染性在新能源领域备受关注，并以其巨大的商业前景吸引了大量的科研人员进行研究。吸热器作为太阳能光热电站的核心设备，将定日镜场聚焦得到的高热流密度太阳能转化为工质热能。
目前大型商业化电站通常采用的圆周式或腔式吸热器，均是由吸热管屏构成的圆周式或腔式受热面接受镜场聚焦光斑照射，受热面升温后通过壁面将热量向其内部流动的工质传递。受热管屏吸收经过镜场聚焦的太阳光，一方面表面能流密度高且分布不均，加之受热管屏表面属于半周受热，容易造成受热管屏局部过热或者过度的温差导致管屏热应力损坏；另一方面，采用受热管作为工质流通途径，流通速度受限，传热效率不高，且吸热器布置于高塔之上，存在着诸多问题：受高空强风影响，吸热器外表面对流热损较大，热效率较低；高空布置，需配置高扬程循环泵，设备成本及厂用电耗增加；工质管道较长，系统复杂，增加了泄漏可能性；高空布置吸热器方案随着电站规模的放大，吸热器体积及布置高度也需随着提升，直接导致吸热器前期安装和后期运维难度及风险的加大。
发明内容
本发明的目的在于：提出了一种适用于光热电站、布置于地面的吸热系统，镜场聚焦光斑直接照射吸热工质，直接解决现有光热电站采用吸热器高空布置所引起的安装运维困难、管屏受热不均，制造成本高，厂用电耗大等问题。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种太阳能光热电站用吸热系统，包括吸热工质入口管路，工质缓冲罐，以及吸热工质出口管路，吸热工质经所述吸热工质入口管路进入工质缓冲罐，工质缓冲罐设置工质入口且兼作聚焦光斑入射口，聚焦光斑不经过受热管而直接照射工质缓冲罐内的工质，工质吸热后由吸热工质出口管路出工质缓冲罐。
作为选择，还包括带喷嘴的入口集箱和耐高温底板，所述吸热工质经所述吸热工质入口管路进入所述入口集箱，经入口集箱上的喷嘴喷射后流经所述耐高温底板表面，在流动过程中接收聚焦光斑的照射并吸热，最后流入所述工质缓冲罐。
作为进一步选择，所述入口集箱、耐高温底板和工质缓冲罐从上自下依次布置，所述耐高温底板呈倒锥形，且入口集箱布置于其上口。
作为进一步选择，所述耐高温底板的上口上方还设有透光隔尘装置。
作为选择，还包括设于所述吸热工质出口管路上的工质循环泵和高温温控阀，所述吸热工质出口管路和吸热工质入口管路之间还设有带低温温控阀的旁路。
一种采用前述吸热系统的太阳能光热电站，包括聚焦太阳能形成所述聚焦光斑的镜场，以及所述吸热系统，所述吸热系统布置于地面接受所述镜场聚焦光斑的照射。
作为选择，所述镜场聚焦光斑经至少一次反射照射所述吸热系统。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案：如本发明，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：与现有的工质吸热器系统相比，本专利中工质经喷嘴以射流方式流经耐高温底板，工质作为吸热体直接接受聚焦光斑照射将太阳能转化为热能，同时位于耐高温底板底部的工质缓冲罐入口兼作为聚焦光斑入射口，允许聚焦光斑直接照射缓冲罐内的工质，放弃了传统的管道传热方式，能够承受较高的光斑能流密度，不存在吸热器受热管屏局部过热问题，该系统结构简单，制造成本低；同时作为一种地面布置的吸热器系统，便于系统的安装、运行和维护，又在经济上降低了设备投资，减小了厂用电耗，具有较大的实用意义和推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例的装置流程示意图；
1-工质入口管路，2-工质入口集箱，3-集箱喷嘴，4-耐高温底板，5-工质缓冲罐，6-工质缓冲罐入口兼聚焦光斑入射口，7-工质循环泵，8-工质出口管路，9-高温温控阀，10-工质出口管路旁路，11-低温温控阀。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
参考图1所示，一种太阳能光热电站用吸热系统，包括有(吸热)工质入口管路1，带喷嘴3的工质入口集箱2，耐高温底板4，工质缓冲罐5，工质循环泵7以及(吸热)工质出口管路8等。入口集箱2布置于耐高温底板4的上边沿，耐高温底板4呈锥体布置，工质缓冲罐5设置于锥体底部，其工质入口6兼作为聚焦光斑入射口。作为一种简化系统，也可以由(吸热)工质入口管路1，工质缓冲罐5，工质循环泵7，(吸热)工质出口管路10组成，设置在工质缓冲罐5顶部的工质入口兼作聚焦光斑入射口6。
在光热电站运行过程中，低温工质经低温工质泵由工质入口管路1进入工质入口集箱2，经集箱上的喷嘴3喷射后流经耐高温底板4表面，在流动过程中接收聚焦光斑的照射并吸热，最后进入底部的工质缓冲罐5中。耐高温底板底部为缓冲罐工质入口6兼聚焦光斑入射口，允许聚焦光斑直接照射缓冲罐5内的工质。入射光斑可以直接从缓冲罐顶部的聚焦光斑入射口6进入直接照射传热工质。作为一种简化系统，可以取消工质入口集箱2和耐高温底板4，低温工质由低温工质泵经工质入口管路1送入工质缓冲罐5，聚焦光斑通过工质缓冲罐5的聚集光斑入射口6直接照射内部工质。
工质缓冲罐5顶部还安装有工质循环泵7，将缓冲罐内吸收光斑热能的工质送至工质出口管路8。出口管路8上安装有高温温控阀9，出口管路旁路10上安装有低温温控阀11，当工质温度达到高温温控阀9开启设置温度后工质经出口管路8进入高温工质罐储存，当工质温度低于高温温控阀9开启设置温度时低温温控阀11开启工质经出口管路旁路10重新进入吸热系统入口管路1，与来自低温泵的低温工质进行混合后进入吸热系统进行吸热。
作为可选方案，入口集箱2呈方形布置，耐高温底板4可构成一四面锥体；入口集箱2呈圆形布置，耐高温底板4可构成一圆形锥体。
作为可选择方案，在耐高温底板4构成的锥体上方可布置高透光隔离粉尘杂质的设置。
作为可选方案，此专利可以用于二次反射系统。镜场聚焦光斑经至少一次反射照射吸热系统。显然，本方案还可以用于一次反射聚焦系统，即镜场布置于高位，镜场聚焦光斑直接照射地面的吸热系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种太阳能光热电站用吸热系统，其特征在于：包括吸热工质入口管路，工质缓冲罐，以及吸热工质出口管路，吸热工质经所述吸热工质入口管路进入工质缓冲罐，工质缓冲罐设置有工质入口且兼作聚焦光斑入射口，聚焦光斑不经过受热管而直接照射工质缓冲罐内的工质，工质吸热后由吸热工质出口管路出工质缓冲罐；还包括带喷嘴的入口集箱和耐高温底板，所述吸热工质经所述吸热工质入口管路进入所述入口集箱，经入口集箱上的喷嘴喷射后流经所述耐高温底板表面，在流动过程中接收聚焦光斑的照射并吸热，最后流入所述工质缓冲罐；所述入口集箱、耐高温底板和工质缓冲罐从上自下依次布置，所述耐高温底板呈倒锥形，且入口集箱布置于其上口；还包括设于所述吸热工质出口管路上的工质循环泵和高温温控阀，所述吸热工质出口管路和吸热工质入口管路之间还设有带低温温控阀的旁路；当工质温度达到高温温控阀开启设置温度后工质经吸热工质出口管路进入高温工质罐储存，当工质温度低于高温温控阀开启设置温度时低温温控阀开启工质经吸热出口管路旁路重新进入吸热工质入口管路，与来自低温泵的低温工质进行混合后进入吸热系统进行吸热。
2.如权利要求1所述的太阳能光热电站用吸热系统，其特征在于：所述耐高温底板的上口上方还设有透光隔尘装置。
3.一种采用权利要求1或2所述吸热系统的太阳能光热电站，其特征在于：包括聚焦太阳能形成所述聚焦光斑的镜场，以及所述吸热系统，所述吸热系统布置于地面接受所述镜场聚焦光斑的照射。
4.如权利要求3所述的太阳能光热电站，其特征在于：所述镜场聚焦光斑经至少一次反射照射所述吸热系统。
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