CN105201762A - 一种高效的太阳能热发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种普通低成本的太阳能集热器的串联方式，包括低中高集热器(1)、(2)、(3)；用于有机工质汽轮机的热力循环，可以使用E134、R245等有机工质进行高效循环；冷凝采取了独创的新型喷射器，增加了液体喷射口(18)，液体引射口(19)和流量控制器(9)，以满足冷凝的干湿度和气液两相混流的不同要求，同气液分离器(8)组合成新的冷凝系统，既可顺利高效完成冷凝过程，又同本发明精选的工质及新的热力循环技术配合，实现中温下极高的热力转换效率—可达卡诺循环极限效率的百分之九十以上，并能在安全生产和对环境的无污染的情况下实现很好的规模经济效益，使得太阳能热发电的开发商有了很高的投资回报率，从而为太阳能热发电的大规模集中开发和广泛分散布局提供了高效实用的技术方案和创造了最为有利的条件。

Description

一种高效的太阳能热发电装置
技术领域
本发明涉及一种高效的太阳能热发电装置。
背景技术
目前的的太阳能热发电技术存在效率低下，没有得到大面积应用推广，如槽式热发电系统，塔式热发电系统以上都因千瓦投资太高，目前在3-5万元，因而只是做为师范样板；同样光伏发电发电效率不太高，千瓦投资在1万元左右，成本也较高，光伏发电目前投回收期在25年；本发明的热发电装置采取低成本设备如真空管集热器，同时选用了多种工质交换热量，大大减少了投资成本，使的太阳能热发电成本千瓦投资在5000元左右；本发明以低成本设计，为规模以上太阳能电厂的建造提供了高效实用的技术方案。
发明内容
本发明精选的工质及技术方案，不仅能实现中温下极高的热电转换效率——可达卡诺热力循环极限效率的百分之九十以上，并实能实现安全生产和对环境的无污染，能实现很好的规模经济效益，便于大规模集中开发或分散布局。
本发明的具体技术方案为：
太阳能集热装置能细分为低温集热器1、中温集热器2、高温集热器3，并分别与依次连接的低温热交换器4、中温热交换器5、高温热交换器6相连，高温热交换器6分别与汽轮机14、高压计量泵7相连；低中高集热器的工质分别为水、丙二醇、乙二醇缩聚物及高温导热油，可依据热力循环的温度选取适当的集热工方式、工质以降低成本，提高安全性和效益。
冷凝喷射器10的构造有别于常规喷射器，并具有新的特别功能用于冷凝过程，冷凝喷射器在构造上与原有喷射器的气体喷射口和引射口处增加了流量可控的液体喷口，其特征是喷射口和引射口都有气液两种射口，液体喷射口18采用直喷雾化方式，液体引射口19宜采用螺旋扇形雾化方式且其轴线方向同喷射器轴线成较小夹角(5-35度)，液体或者气体流量通过控制器9确定；冷凝是有湿度要求的，即使比常规温度低很多的干蒸气也不会冷凝，另外还需要依附于很多的微小颗粒，才能迅速完成冷凝；冷凝喷射器在功能上能调整出不同比例的干湿蒸汽、汽液两相混合流，可高效迅速地完成冷凝过程，除用于热力循环外，还可用于热泵装置，在更高的温度上冷凝，从而大大提高制热效率。
本太阳能热发电装置循环系统中的冷凝喷射器10同冷凝器11连接，同汽液分离储罐8连接和通过流量控制器9同汽液分离储罐8连接，同汽轮机14或通过回热交换器13同汽轮机14连接；冷凝喷射器的气体喷射嘴21通过流量控制器9与气液分离储罐8的气体部分相连，液体喷射嘴18、液体引射嘴19通过流量控制器9与气液分离储罐8的液体部分相连，气体引射嘴22还通过回热器13和汽轮机14相连；热力循环工质采用E134、R245分别适用于生产工艺的中低温状态。
本发明所述的余热锅炉17主要利用燃气轮机的余热，以便和太阳能形成昼夜搭配发电，也可利用其它工矿企业的中低温余热；调温锅炉16，主要是在上述热力达不到时调配到最佳的工艺状态。
附图说明
图1为本发明冷凝喷射器的结构示意图，
图2为本发明实施例1的结构示意图。
五、具体实施方式
本发明的汽轮机采用有机工质(ORC)循环装技术，使得发电效率大大高于同等温度下的水工质的汽轮机组；该系统可在一，二及三类太阳热辐射区域大面积建造，特别是西北的广大地区，最适合大规模集中开发；它的日采能可达6.4kwh以上，10万平方米年有效集热，相当于标准煤23800吨的发热量，按当地煤价500元/吨合节约款项1190万元；在能源紧张的东部地区，可以实施小规模的分散布局。
实施例1
太阳能将低温集热器1中的工质水加热至95摄氏度，通过低温热交换器4将热传给中温集热器2中的工质丙二醇，并在此吸收太阳能热，温度升至180度，再通过中温热交器换5将热传给高温集热器3中的工质高温导热油，在此继续吸收太阳能，温度升至280度，再通过高温热交换器6，将热量传给热力循环工质E134，使其蒸汽达到270度，5MP的超临界状态进入汽轮机14出力做功，带动发电机15发电，乏气温度降至65度压力降至0.1MP，经回热器13，将热量传给从低压工质泵12来的热力循环工质液体后，被冷凝喷射器10引射，压力升至0.2MP，再通过冷凝器11凝结成液体，经低压工质泵12、回热器13加热大部分汽化后进入低压气液分离储罐8分离，气体作为冷凝喷射器的高压喷射主体气体，引射汽轮机的低压乏气，并与经过流量控制器9来的液体工质，经液体喷射嘴18、液体引射嘴19一起喷射引射混流，成为含有大量微小液滴的过湿混合气，复次进入冷凝器顺利完成冷凝，并经回热器13，再次进入气液分离储罐8分离后，大部分液体再经过高压计量泵7打入高温换热器6，从而完成整个工艺循环。
实施例2
由于受现行有机工质汽轮机温度压力的限制，可采取较低的温度压力简易运行，采用R245fa为循环工质循环效率也非常可观。具体实施方案：以丙二醇为单一集热工质，在单一高温集热器3中升温至170度，再通过高温热交换器6传给热力循环工质，使其温度达到150度、压力3.25MP，进入汽轮机14做功，乏气温度降至65左右，压力降至0.1MP，经回热器冷凝器储罐计量泵高温热交换器完成循环(后半部分参照具体实施方式2进行)。
上述两种实施方式在循环过程中诺达不到最佳的温度压力要求，即应启用调温锅炉，直至达到规定要求。

Claims (3)

1.一.种高效的太阳能热发电装置其太阳能集热细分为低温集热器(1)、中温集热器(2)、高温集热器(3)三部分，并分别与依次连接的低温热交换器(4)、中温热交换器(5)、高温热交换器(6)相连，高温热交换器(6)分别与高压计量泵(7)、汽轮机(14)或通过余热锅炉(17)调温锅炉(16)和汽轮机(14)相连；其低中高集热器的工质分别为水、丙二醇、乙二醇缩聚物及高温导热油等。
2.一种高效的太阳能热发电装置其热力循环中的冷凝喷射器(10)的构造有别于常规喷射器，并具有新的特别功能用于冷凝过程；冷凝喷射器在构造上与原有喷射器的气体喷射口和引射口处增加了流量可控的液体喷口，其特征是喷射口和引射口都有气液两种射口，液体喷射口(18)采用直喷雾化方式，液体引射口(19)宜采用螺旋扇形雾化方式且其轴线方向同喷射器轴线成较小夹角(5-35度)，液体或者气体流量通过控制器(9)确定，冷凝喷射器在功能上就可以根据需要通过调整气液喷射引射量的多少，制配出不同比例的干湿蒸汽、汽液两相混合流，可用于高效迅速的完成冷凝过程，除用于热力循环外，还可用于热泵装置，大大提高制热效率。
3.一种高效的太阳能热发电装置循环系统中的冷凝喷射器(10)同冷凝器(11)连接，同汽液分离储罐(8)连接和通过流量控制器(9)同汽液分离储罐(8)连接，同汽轮机(14)或通过回热交换器(13)同汽轮机(14)连接；冷凝喷射器的气体喷射嘴(21)通过流量控制器(9)与气液分离储罐(8)的气体部分相连，液体喷射嘴(18)、液体引射嘴(19)通过流量控制器(9)与气液分离储罐(8)的液体部分相连，气体引射嘴(22)还通过回热器(13)和汽轮机14)相连；热力循环工质采用E134、R245分别适用于生产工艺的中低温状态。
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