CN106556156A - 一种塔式电站中的光热接收装置及塔式太阳能利用装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的塔式电站中的光热接收装置及塔式太阳能利用装置，包括布置于高塔上的基体及布置于该基体的外壁上的接收器，该接收器沿基体的外周面环绕布置；其中，该接收器中形成有蒸发段和过热段，并且该蒸发段的出口与该过热段的入口相连。本发明通过将接收器沿基体的外周面环绕布置，使得接收器中的换热介质获得均匀的光照；以水作为塔式电站中接收器的换热介质，可直接获得过热蒸汽，从而实施蒸汽发电。

Description

一种塔式电站中的光热接收装置及塔式太阳能利用装置

技术领域

本发明涉及一种光热接收装置，具体涉及一种塔式电站中的光热接收装置及塔式太阳能利用装置。

背景技术

太阳能塔式电站一般由反射镜、换热介质储罐、高塔、位于高塔上的接收器、发电机等部分组成，由于其反射镜结构的聚光倍数高、接收器可获得较高的集热温度，因而被广泛的推广应用。

目前，塔式电站的接收器中多采用熔融盐作为换热介质，由于塔式电站的接收器接收到的光照不均匀，接收器的部分温度过高，部分温度过低，导致接收器中换热介质吸收的热量不均。

当接收器局部温度过高时，有可能导致该接收器中的部分熔融盐因温度过高而分解，而其他部分熔融盐因接收器部分受热温度较低而无法吸收较多的热量，从而极大地影响了接收器的集热效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种塔式电站中的光热接收装置，其可使得接收器中的换热介质接收均匀的光照。

本发明的目的在于提供一种塔式太阳能利用装置，其可使得接收器中的换热介质接收均匀的光照。

本发明提供的塔式电站中的光热接收装置，包括布置于高塔上的基体及布置于所述基体的外壁上的接收器，所述接收器沿所述基体的外周面环绕布置；其中，

所述接收器中形成有蒸发段和过热段，并且所述蒸发段的出口与所述过热段的入口相连。

进一步地，所述接收器包括并排布置的至少一个蒸发管和至少一个过热管，所述蒸发管和所述过热管均在所述基体的高度方向上呈螺旋形环绕；

其中，所述蒸发管相连形成所述蒸发段，所述过热管相连形成所述过热段。

进一步地，所述接收器包括多个接收单元，并且多个所述接收单元在所述基体的高度方向上依次排布；其中，所述接收单元包括并排布置的至少一个蒸发管和至少一个过热管，所述蒸发管和所述过热管均在所述基体的外壁上环绕；

所有所述蒸发管相连形成所述蒸发段，所有所述过热管相连形成所述过热段。

进一步地，所述接收器中所述过热段与所述蒸发段的长度的比值为1:2～1:5。

进一步地，还包括汽水分离器，所述汽水分离器的入口与所述蒸发段的出口相连，所述汽水分离器的出口与所述过热段的入口相连。

进一步地，还包括设置于所述接收器外部的二次反射构件。

进一步地，所述二次反射构件为复合抛物面反射镜。

本发明提供的塔式太阳能利用装置，包括上述任一项所述的塔式电站中的光热接收装置及用于将太阳光反射至所述接收器的反射镜结构。

与现有技术相比，本发明提供的塔式电站中的光热接收装置，通过在接收器中形成蒸发段和过热段，并将接收器沿基体的外周面环绕布置，使得接收器中的换热介质获得均匀的光照。

在进一步地技术方案中，通过将接收器中并排布置的蒸发管和过热管均在基体的高度方向上呈螺旋环绕，使得接收器中的蒸发管和过热管均可接收到均匀的光照能量。

在进一步地技术方案中，通过将接收器中的过热段与蒸发段的长度的比值设置为1:2～1:5，从而保证蒸发段可吸收足够多的光照能量，获得温度较高的饱和蒸汽，进而可保证该饱和蒸汽在过热段可实施足够过热。

在进一步地技术方案中，通过在蒸发段与过热段设置汽水分离器，将经蒸发段之后产生的饱和蒸汽经汽水分离器实施汽水分离后，获得的干饱和蒸汽输送至过热段，从而获得品质较高的过热蒸汽。

在进一步地技术方案中，通过在接收器的外部设置二次反射构件，将接收器未接收到的部分太阳光通过二次反射构件将该部分太阳光聚集于接收器上，从而提高接收器接收的光照能量，便于获得品质更高的过热蒸汽。

在进一步地技术方案中，通过采用复合抛物面反射镜作为二次反射构件，可提高该二次反射构件的聚光效果，进一步提升该接收器的集热效果。

与现有技术相比，本发明提供的塔式太阳能利用装置，接收器可获得均匀的光照；以水作为塔式电站中接收器的换热介质，可直接获得过热蒸汽，从而实施蒸汽发电。

附图说明

在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1、2、3为本发明实施例二提供的塔式电站中的光热接收装置的结构示意图。

图4为本发明实施例三提供的塔式太阳能利用装置的结构示意图。

附图说明：

1-基体，2-接收器，3-蒸发管，4-过热管，5-光热接收装置，6-反射镜结构

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供的塔式电站中的光热接收装置，包括布置于高塔上的基体及布置于该基体的外壁上的接收器，该接收器沿基体的外周面环绕布置；其中，

该接收器中形成有蒸发段和过热段，并且该蒸发段的出口与该过热段的入口相连。

其中，蒸发段的个数均可为一个或多个，当蒸发段的个数为多个时，分别将每个蒸发段的出口均与过热段的入口相连，通过向每个蒸发段输送水，水在每个蒸发段中吸收热量后均被输送至过热段，统一实施蒸汽过热，从而获得过热蒸汽。其中，基体的形状可以为圆柱体或倒椎体等。

目前，塔式电站的接收器中多采用熔融盐作为换热介质，由于塔式电站的接收器接收到的光照不均匀，接收器的部分温度过高，部分温度过低，使得接收器中换热介质吸收的热量不均。

当接收器局部温度过高时，有可能导致该接收器中的部分熔融盐因温度过高而分解，而其他部分熔融盐因接收器部分受热温度较低而无法吸收较多的热量，从而极大地影响了接收器的集热效果。

而本实施例通过在基体的外周面环绕布置接收器，可使得接收器中的换热介质接收到均匀的光照，另外，通过在接收器中形成蒸发段和过热段，以水作为换热介质，可在蒸发段获得饱和蒸汽，并将该饱和蒸汽输送至过热段，从而获得过热蒸汽。因接收器沿基体的外周面环绕布置，即接收器中的蒸发段和过热段均可沿基体的外周面环绕布置，使得接收器中的蒸发段和过热段均可接收到均匀的光照，且蒸发段中的水及过热段中的水蒸气可吸收足够多的热量，从而获得高品质的过热蒸汽，进而实施蒸汽发电。

实施例二

如图1所示，本实施例提供的塔式电站中的光热接收装置，包括布置于高塔上的基体1及布置于该基体1的外壁上的接收器2，该接收器2沿基体1的外周面环绕布置；其中，

该接收器2中形成有蒸发段和过热段，并且该蒸发段的出口与该过热段的入口相连。

其中的接收器2包括并排布置的至少一个蒸发管3和至少一个过热管4，蒸发管3和过热管4均在基体1的高度方向上呈螺旋形环绕；

其中，蒸发管3相连形成蒸发段，过热管4相连形成过热段。

其中的蒸发管3相连形成蒸发段，是指蒸发管3串联形成蒸发段，或蒸发管3通过并联形成蒸发段，或蒸发管3通过串并联混合形成蒸发段；即蒸发管3通过串联和/或并联形成蒸发段。

同理，其中的过热管4相连形成过热段，是指过热管4串联形成过热段，或过热管4通过并联形成过热段，或过热管4通过串并联混合形成过热段；即过热管4通过串联和/或并联形成过热段。

在本实施例的其中一个实施方式中，如图1所示，其中的接收器2包括并排布置的三个蒸发管3和一个过热管4，蒸发管3和过热管4均在基体1的高度方向上呈螺旋形环绕；其中的三个蒸发管3均并联，形成蒸发段，其中的一个过热管4即为过热段。向每个蒸发管3内分别通入水，蒸发管3内的水在蒸发管3内吸收热量生成水蒸汽，并将三个蒸发管3中产生的水蒸气通过汇总管统一汇总至过热管4中进一步吸收光照能量，进而实现水蒸汽的过热。

在本实施例的其中一个实施方式中，其中的接收器2可包括多个蒸发管3和一个过热管4，多个蒸发管3串联连接形成蒸发段，该过热管4即为过热段。其中的蒸发管3和过热管4均在基体1的高度方向上呈螺旋形环绕，便于蒸发管3和过热管4均可接收到均匀的光照，并使得蒸发管3和过热管4接收足够的热量，从而获得较高温度的过热蒸汽。

在本实施例的其中一个实施方式中，其中的接收器2可包括一个蒸发管3和一个过热管4，即该蒸发管3即为蒸发段，该过热管4即为过热段。蒸发管3和过热管4均在基体1的高度方向上呈螺旋形环绕，以便蒸发管3和过热管4可接收到均匀的光照，并获得足够的光照能量，从而保证获得所需品质的过热蒸汽。

需要说明的是，当蒸发管3和过热管4均在基体1的高度方向上呈螺旋形环绕时，其中的蒸发管3的个数和过热管4的个数可以任意设置，多个蒸发管3之间可以串联连接或并联或串并联混合连接，多个过热管4之间也可串联连接或并联或串并联混合连接。因此，本领域技术人员通过改变蒸发管3和过热管4的个数和/或通过改变蒸发管3和过热管4的连接方式而形成的多种结构的塔式电站中的光热接收装置，均应当落入本发明的保护范围之内。

另外，在本实施例其中一个实施方式中，接收器2可包括多个接收单元，该多个接收单元在基体1的高度方向上依次排布；其中，接收单元包括并排布置的至少一个蒸发管3和至少一个过热管4，该蒸发管3和该过热管4均在基体1的外壁上环绕；且所有的蒸发管3相连形成蒸发段，所有的过热管4相连形成过热段。在该实施方式中，蒸发管3和过热管4均在基体1的外壁上环绕布置，使得每个蒸发管3和每个过热管4均可接收到均匀的光照能量。

在该实施方式中，如图2、3所示，接收单元可包括并排布置的三个蒸发管3和一个过热管4，其中的三个蒸发管3均并联，形成蒸发段，其中的一个过热管4即为过热段；蒸发管3和过热管4均在基体1的外壁上呈水平或倾斜环绕布置。向每个蒸发管3内分别通入水，蒸发管3内的水在蒸发管3内吸收热量生成水蒸汽，并将三个蒸发管3中产生的水蒸气通过汇总管统一汇总至过热管4中进一步吸收光照能量，进而实现水蒸汽的过热。

在本实施例其中一个实施方式中，接收单元可包括并排布置的多个蒸发管3和一个过热管4，多个蒸发管3串联连接形成蒸发段，该过热管4即为过热段；其中的蒸发管3和过热管4均在基体1的外壁上呈水平或倾斜环绕布置，使得环绕于基体1的外壁上的每个蒸发管3和每个过热管4均可接收到均匀的光照能量。

需要说明的是，当多个接收单元在基体1的高度方向上依次排布，且蒸发管3和过热管4均在基体1的外壁上呈水平或倾斜环绕布置时，其中的蒸发管3的个数和过热管4的个数可以任意设置，多个蒸发管3之间可以串联连接或并联或串并联混合连接，多个过热管4之间也可串联连接或并联或串并联混合连接。因此，本领域技术人员通过改变蒸发管3和过热管4的个数和/或通过改变蒸发管3和过热管4的连接方式而形成的多种结构的塔式电站中的光热接收装置，均应当落入本发明的保护范围之内。

此外，本实施例中接收器2中的过热段与蒸发段的长度的比值可为1:2～1:5，以保证蒸发段足够长，便于获得温度较高的饱和蒸汽，进而通过过热段获得品质较高的过热蒸汽。

本实施例中的塔式电站中的光热接收装置还可包括汽水分离器，并将汽水分离器的入口与蒸发段的出口相连，将汽水分离器的出口与过热段的入口相连。通过在蒸发段与过热段之间设置的汽水分离器，将经蒸发段之后产生的饱和蒸汽经汽水分离器实施汽水分离后，获得的干饱和蒸汽输送至过热段，从而获得品质较高的过热蒸汽。

另外，本实施例的塔式电站中的光热接收装置还包括设置于接收器2外部的二次反射构件，通过该二次反射构件将经反射镜反射的未被接收器2接收的光线重新聚集至接收器2上，从而增加接收器2接收的光照能量，便于接收器2中的蒸发段和过热段获得更多的光照能量，从而获得高品质的过热蒸汽。该二次反射构件可为复合抛物面反射镜，采用该复合抛物面反射镜可提高二次反射构件的聚光效果，更有利于增加接收器2获得的光照能量。

实施例三

如图4所示，本实施例提供的塔式太阳能利用装置，包括上述实施例一或实施例二提供的塔式电站中的光热接收装置5及用于将太阳光反射至接收器的反射镜结构6。

目前，由于该光热接收装置5中的接收器接收到的光照不均匀，接收器的部分温度过高，部分温度过低，使得接收器中换热介质吸收的热量不均，如果使用水作为换热介质，则很难产生所需温度的水蒸汽，因此，目前的塔式电站的接收器中多采用熔融盐作为换热介质，熔融盐在接收器中接收汇聚的太阳能后，与水实施热交换，水吸收热量后产生水蒸气，进而推动汽轮机发电。

但当接收器局部温度过高时，有可能导致该接收器中的部分熔融盐因温度过高而分解，而其他部分熔融盐因接收器部分受热温度较低而无法吸收较多的热量，从而极大地影响了接收器的集热性能。

而本实施例通过在基体的外周面环绕布置接收器，可使得接收器中的换热介质接收到均匀的光照，另外，通过在接收器中形成蒸发段和过热段，以水作为换热介质，可在蒸发段获得饱和蒸汽，并将该饱和蒸汽输送至过热段，从而获得过热蒸汽。因接收器沿基体的外周面环绕布置，即接收器中的蒸发段和过热段均可沿基体的外周面环绕布置，使得接收器中的蒸发段和过热段均可接收到均匀的光照，且蒸发段中的水及过热段中的水蒸气可吸收足够多的热量，从而获得高品质的过热蒸汽，进而实施蒸汽发电。

最后需要说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式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：其依然可以对前述实施方式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实施方式技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种塔式电站中的光热接收装置，其特征在于，包括布置于高塔上的基体及布置于所述基体的外壁上的接收器，所述接收器沿所述基体的外周面环绕布置；其中，

所述接收器中形成有蒸发段和过热段，并且所述蒸发段的出口与所述过热段的入口相连。

2.根据权利要求1所述的塔式电站中的光热接收装置，其特征在于，所述接收器包括并排布置的至少一个蒸发管和至少一个过热管，所述蒸发管和所述过热管均在所述基体的高度方向上呈螺旋形环绕；

其中，所述蒸发管相连形成所述蒸发段，所述过热管相连形成所述过热段。

3.根据权利要求1所述的塔式电站中的光热接收装置，其特征在于，所述接收器包括多个接收单元，并且多个所述接收单元在所述基体的高度方向上依次排布；

其中，所述接收单元包括并排布置的至少一个蒸发管和至少一个过热管，所述蒸发管和所述过热管均在所述基体的外壁上环绕；

所有所述蒸发管相连形成所述蒸发段，所有所述过热管相连形成所述过热段。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的塔式电站中的光热接收装置，其特征在于，所述接收器中所述过热段与所述蒸发段的长度的比值为1:2～1:5。

5.根据权利要求1至3任一项所述的塔式电站中的光热接收装置，其特征在于，还包括汽水分离器，所述汽水分离器的入口与所述蒸发段的出口相连，所述汽水分离器的出口与所述过热段的入口相连。

6.根据权利要求1至3任一项所述的塔式电站中的光热接收装置，其特征在于，还包括设置于所述接收器外部的二次反射构件。

7.根据权利要求6所述的塔式电站中的光热接收装置，其特征在于，所述二次反射构件为复合抛物面反射镜。

8.一种塔式太阳能利用装置，其特征在于，包括上述权利要求1至权利要求7中任一项所述的塔式电站中的光热接收装置及用于将太阳光反射至所述接收器的反射镜结构。