CN105240229B - 太阳能光热发电系统 - Google Patents

Abstract

一种太阳能光热发电系统，包括集热器、螺杆膨胀机、发电机、气液分离器、冷凝器、第一工质泵、第二工质泵；气液分离器包括气体输出端及液体输出端，冷凝器连接气液分离器的气体输出端，第二工质泵连接气液分离器的液体输出端；第一工质泵及第二工质泵汇聚后与所述集热器连接；太阳能光热发电系统还包括一再热部，该再热部连接所述第一工质泵及第二工质泵与集热器，该再热部与所述螺杆膨胀机连接，以吸收从集热器进热螺杆膨胀机的工质的热量，受热后再回流到集热器中。本发明的太阳能光热发电系统由于通过设置气液分离器，将经过螺杆膨胀机后的工质气液分离，把气体部分冷凝为液体进行回收，避免了对液体部分的冷凝，提高了回热的效率。

Description

太阳能光热发电系统

技术领域

本发明涉及太阳能利用领域，尤其涉及一种太阳能光热发电系统。

背景技术

传统的汽轮机发电必须是高温高压的饱和蒸汽，这样的工况条件对集热器的要求很高，必须能达到400℃以上的高温。同时，汽轮机的装机容量不能太小，否则效率不高。而要达到如此高的工况要求，集热器设备的造价必定大幅度增加，不仅需要冷却塔等设备，有时候还需要增加辅助加热设备。采用汽轮机发电，必须是发电量较高的光热发电厂，系统复杂，建设速度慢，总体造价高，且需要平整广阔的光场，对地点要求严苛，因此光热发电的开发与应用受到了限制。

另外，传统的太阳能光热发电系统的工质从集热器中出来形成汽液两相流体，进入螺杆动力机做功，推动发电机产生电能；经过螺杆膨胀机降压后的汽液两相流体直接进入冷凝器进行冷凝，最后才回到集热器进行下一循环的加入；然而这种方式对热量的利用极低，不符合环保的趋势。

发明内容

本发明实施例提供了一种对集热器的要求低、回热循环利用高的太阳能光热发电系统。

一种太阳能光热发电系统，包括集热器、连接该集热器的螺杆膨胀机、连接螺杆膨胀机的发电机、连接螺杆膨胀机的排出端的气液分离器、冷凝器、连接冷凝器的第一工质泵、第二工质泵；所述气液分离器包括一气体输出端及液体输出端，所述冷凝器连接气液分离器的气体输出端，所述第二工质泵连接气液分离器的液体输出端；所述第一工质泵及第二工质泵汇聚后与所述集热器连接；所述太阳能光热发电系统还包括一再热部，该再热部连接所述第一工质泵及第二工质泵与集热器，该再热部与所述螺杆膨胀机连接，以吸收从集热器进热螺杆膨胀机的工质的热量，受热后再回流到集热器中；所述螺杆膨胀机包括一壳体、连接壳体前端的前支座、连接前支座的前端的前盖、连接该壳体后端的后盖、安装在该壳体内的阴转子及阳转子；该阴转子包括阴螺杆转轴及阴螺杆螺套；该阳转子包括阳螺杆转轴及阳螺杆螺套；所述阴螺杆转轴的后端固定有第一同步齿轮，所述阳螺杆转轴的后端固定有第二同步齿轮，该第二同步齿轮与第一同步齿轮啮合连接；所述阴螺杆转轴的前端及阳螺杆转轴的前端与前支座的配合部分自前盖朝向壳体依次设有高压端混合陶瓷轴承、高压端柔性石墨密封、高压端蜂巢密封；所述阴螺杆转轴的后端及阳螺杆转轴的后端与壳体的配合部分自后盖朝向壳体依次设有低压端混合陶瓷轴承、低压端柔性石墨密封、低压端蜂巢密封。

进一步地，所述再热部缠绕设置在螺杆膨胀机的外侧部分。

进一步地，所述前支座上设有进气道；所述螺杆膨胀机还包括设置在前支座上的快装式进气板，该快装式进气板插设在前支座上并靠近壳体设置；该快装式进气板上设有连接口以连通所述进气道及壳体的内部。

进一步地，所述阴转子的阴螺杆转轴及阴螺杆螺套由不同材料制成。

进一步地，所述阳转子的阳螺杆转轴及阳螺杆螺套由不同材料制成。

进一步地，所述阳转子的齿数为5，阴转子的齿数为7。

从以上技术方案可以看出，本发明的太阳能光热发电系统由于通过设置气液分离器，将经过螺杆膨胀机后的工质气液分离，把气体部分冷凝为液体进行回收，而液体部分无需冷却进行回收，避免了对液体部分的冷凝，大大地提高了回热的效率；同时经过第一工质泵及第二工质泵的液体工质输入到螺杆膨胀机进行吸热，大大地预热了进入集热器的工质的基本温度，使得集热器可以更快地将内部的工质提高到所需的温度，达到高利用率的同时运作高效。

附图说明

图1为本发明的太阳能光热发电系统的连接示意图。

图2为图1的螺杆膨胀机的剖视图。

图3为图2的螺杆膨胀机的主视图，其中进气通道为剖视图。

图4为图2的螺杆膨胀机的阴转子及阳转子配合的截面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案能更清晰地表示出来，下面结合附图对本发明作进一步说明。

请参照图1，为本发明的一种较佳实施例的太阳能光热发电系统，包括集热器91、连接该集热器91的螺杆膨胀机100、连接螺杆膨胀机100的发电机92、连接螺杆膨胀机100的排出端的气液分离器93、冷凝器94、连接冷凝器94的第一工质泵81、第二工质泵82；所述气液分离器93包括一气体输出端930及液体输出端935，所述冷凝器94连接气液分离器93的气体输出端930，所述第二工质泵82连接气液分离器93的液体输出端935；所述第一工质泵81及第二工质泵82汇聚后与所述集热器91连接。在本实施例中，所述太阳能光热发电系统还包括一再热部83，该再热部83连接所述第一工质泵81及第二工质泵82与集热器91，该再热部83与所述螺杆膨胀机100连接，以吸收从集热器91进热螺杆膨胀机100的高温工质的热量，受热后再回流到集热器91中。可以理解地，所述再热部83缠绕设置在螺杆膨胀机100的外侧部分。

本发明的太阳能光热发电系统由于通过设置气液分离器93，将经过螺杆膨胀机100后的工质气液分离，把气体部分冷凝为液体进行回收，而液体部分无需冷却进行回收，避免了对液体部分的冷凝，大大地提高了回热的效率；同时经过第一工质泵81及第二工质泵82的液体工质输入到螺杆膨胀机100进行吸热，大大地预热了进入集热器91的工质的基本温度，使得集热器91可以更快地将内部的工质提高到所需的温度，达到高利用率的同时运作高效。

请参照图2至图4，所述螺杆膨胀机100包括壳体10、连接壳体10前端的前支座11、连接前支座11的前端的前盖12、连接壳体10后端的后盖13、安装在壳体10内的阴转子20及阳转子30；该阴转子20包括阴螺杆转轴21及阴螺杆螺套22；该阳转子30包括阳螺杆转轴31及阳螺杆螺套32；所述阴螺杆转轴21穿设连接所述阴螺杆螺套22，所述阳螺杆转轴31穿设所述阳螺杆螺套32。所述阴螺杆转轴21的后端固定有第一同步齿轮210，所述阳螺杆转轴31的后端固定有第二同步齿轮310，该第二同步齿轮310与第一同步齿轮210啮合连接。在本实施例中，该第一同步齿轮210的直径大于第二同步齿轮310的直径，该第一同步齿轮210及第二同步齿轮310位于所述后盖13内。

阴螺杆转轴21的前端及阳螺杆转轴31的前端与前支座11的配合部分自前盖12朝向壳体10依次设有高压端混合陶瓷轴承41、高压端柔性石墨密封42、高压端蜂巢密封43；阴螺杆转轴21的后端及阳螺杆转轴31的后端与壳体10的配合部分自后盖13朝向壳体10依次设有低压端混合陶瓷轴承51、低压端柔性石墨密封52、低压端蜂巢密封53。

在本发明中，高压端混合陶瓷轴承41与低压端混合陶瓷轴承51在材料上是相同的，只是长度不同，高压端混合陶瓷轴承41的长度大于低压端混合陶瓷轴承51的长度。同理，高压端柔性石墨密封42与低压端柔性石墨密封52、高压端蜂巢密封43与低压端蜂巢密封53的区别也仅为长度不同从而起到的高低压作用不同。

由于阴螺杆转轴21及阳螺杆转轴31采用了高压端混合陶瓷轴承41及低压端混合陶瓷轴承51作为轴承配件，运行时具有较小的摩擦，高速旋转时无需太多的润滑油，在密封失效泄漏进工质时，依然保持良好的润滑性能而不会导致轴承损坏。确保设备安全可靠运行。

由于阴螺杆转轴21及阳螺杆转轴31采用了高压端蜂巢密封43及低压端蜂巢密封53，这种密封是非接触式密封，在转子高速旋转时，工质在特殊的蜂巢结构中迅速降压降温，逐级减压，而形成良好的密封。由于是非接触式的，没有阻耗，提高了效率。而采用了高压端柔性石墨密封42及低压端柔性石墨密封52，这种密封是接触式密封，具有自润滑性。在低速启动时完全靠接触密封。在高速旋转时，靠离心力张开，而离开转子表面。此时没有接触，完全靠蜂巢密封起作用。由于采用了高压端蜂巢密封43与高压端柔性石墨密封42、低压端蜂巢密封53与低压端柔性石墨密封52的共同配合，高压端混合陶瓷轴承41及低压端混合陶瓷轴承51的作用，使得阴螺杆转轴21及阳螺杆转轴31在低速及高速中均能密封并具有较小的摩擦，密封性能好、噪音小。

请再次参阅图3，所述前支座11上设有进气道110，该进气道110具有进气口115。所述螺杆膨胀机100还包括设置在前支座11上的快装式进气板60，该快装式进气板60插设在前支座11上并靠近壳体10设置。快装式进气板60上设有连接口(图未示)，该连接口连通所述进气道110及壳体10的内部。高温的工质从进气口115进入进气道110后，再从进气板60的连接口进入壳体10的内部，从而推动阴转子20及阳转子30转动。该快装式进气板60通过拔插的方式安装在前支座11与壳体10之间。当螺杆膨胀机100调试时或者对应接入的工质产生变化时，不同的排汽参数需要不同的进气角，本发明的螺杆膨胀机100通过更换不同的快装式进气板60即可达到调整进气角，无需将整个螺杆膨胀机100进行解体调角度，方便快捷。可以理解地，同一个螺杆膨胀机100可以准备多个规格快装式进气板60，各快装式进气板60的进气角甚至连接口尺寸不同，以满足调整需要。各快装式进气板60均能与螺杆膨胀机100匹配安装，并且密封连接。

请再次参阅图4，所述阳转子30的齿数为5，阴转子20的齿数为7，采用5：7的齿数组合，在保证转子刚度的同时提供更高的效率；而结合5：7的齿数组合；阴转子20与阳转子30采用第四代型线，具有更短的接触线长度，更小的泄漏三角形面积；完全的带密封，具有更好的密封性能；完全流线型齿形，具有较小的的汽动损失，运行时极大的减少了噪音。

其中，阴转子20和阳转子30均采用分体组合式结构，更容易形成批量生产，降低成本；阴螺杆转轴21及阴螺杆螺套22、或者螺杆转轴31及阳螺杆螺套32可以分别使用不同材质，可大幅降低了成本；转轴更容易热处理，具有更好的刚性和韧性，能承受更大压差而保持不变形；螺套受损后可直接更换，节约了成本。

本发明的所述螺杆膨胀机100具有噪音小，承压能力高，高速旋转时气动损失小，运行平稳，高效可靠；通过设置快装式进气板60，可大规模均衡生产，同时可适应现场工况的波动和变化；阴转子20及阳转子30分别采用分体结构，加工、安装、维护方便，大幅降低成本。应用到所述太阳能光热发电系统进一步地降低了对集热器91的工质的压力和温度的要求。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种太阳能光热发电系统，其特征在于：包括集热器、连接该集热器的螺杆膨胀机、连接螺杆膨胀机的发电机、连接螺杆膨胀机的排出端的气液分离器、冷凝器、连接冷凝器的第一工质泵、第二工质泵；所述气液分离器包括一气体输出端及液体输出端，所述冷凝器连接气液分离器的气体输出端，所述第二工质泵连接气液分离器的液体输出端；所述第一工质泵及第二工质泵汇聚后与所述集热器连接；所述太阳能光热发电系统还包括一再热部，该再热部连接所述第一工质泵及第二工质泵与集热器，该再热部与所述螺杆膨胀机连接，以吸收从集热器进热螺杆膨胀机的工质的热量，受热后再回流到集热器中；所述螺杆膨胀机包括一壳体、连接壳体前端的前支座、连接前支座的前端的前盖、连接该壳体后端的后盖、安装在该壳体内的阴转子及阳转子；该阴转子包括阴螺杆转轴及阴螺杆螺套；该阳转子包括阳螺杆转轴及阳螺杆螺套；所述阴螺杆转轴的后端固定有第一同步齿轮，所述阳螺杆转轴的后端固定有第二同步齿轮，该第二同步齿轮与第一同步齿轮啮合连接；所述阴螺杆转轴的前端及阳螺杆转轴的前端与前支座的配合部分自前盖朝向壳体依次设有高压端混合陶瓷轴承、高压端柔性石墨密封、高压端蜂巢密封；所述阴螺杆转轴的后端及阳螺杆转轴的后端与壳体的配合部分自后盖朝向壳体依次设有低压端混合陶瓷轴承、低压端柔性石墨密封、低压端蜂巢密封。

2.根据权利要求1所述的太阳能光热发电系统，其特征在于：所述再热部缠绕设置在螺杆膨胀机的外侧部分。

3.根据权利要求1所述的太阳能光热发电系统，其特征在于：所述前支座上设有进气道；所述螺杆膨胀机还包括设置在前支座上的快装式进气板，该快装式进气板插设在前支座上并靠近壳体设置；该快装式进气板上设有连接口以连通所述进气道及壳体的内部。

4.根据权利要求1所述的太阳能光热发电系统，其特征在于：所述阴转子的阴螺杆转轴及阴螺杆螺套由不同材料制成。

5.根据权利要求1所述的太阳能光热发电系统，其特征在于：所述阳转子的阳螺杆转轴及阳螺杆螺套由不同材料制成。

6.根据权利要求1所述的太阳能光热发电系统，其特征在于：所述阳转子的齿数为5，阴转子的齿数为7。