CN111351236A - 光热发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于光热发电技术领域，具体提供一种基于流化床直接换热的光热发电系统。本发明旨在解决现有光热发电系统的吸热装置的吸热温度和吸热效率较低的问题。为此，本发明的光热发电系统包括彼此连通的颗粒吸热装置、流化床换热器与热能发电装置；颗粒吸热装置能够通过换热颗粒将太阳能转化为热能储存，再将储存有热能的换热颗粒输送给流化床换热器；流化床换热器通过流体介质与储存有热能的换热颗粒直接进行热交换，并且将换热后的流体介质输送给热能发电装置；热能发电装置将流体介质中的热能转化为电能，使得中间的换热过程得以省略，以便有效减少换热过程中的热量散失，从而极大程度地提高光热发电系统的换热速度和换热效率。

Description

光热发电系统

技术领域

本发明属于光热发电技术领域，具体提供一种基于流化床直接换热的光热发电系统。

背景技术

随着科学技术的不断进步以及地球资源的不断消耗，人们开始热衷于研究各种可再生资源的利用方法。据估算，每年到达地球表面的太阳辐射能为5.57*10¹⁸MJ，相当于1.9*10¹⁴吨标准煤，约为全球一次能源消费总量的1.56*10⁴倍。我国陆地表面每年能够接收的太阳辐射能约为全球太阳辐射能的1％，是我国目前年能耗总量的680倍。鉴于此，太阳能作为地球上最充裕的碳中性可再生能源，一直以来都是可再生能源利用技术的研究重点。目前，太阳能发电主要包括太阳能光伏发电和太阳能光热发电，其中，太阳能光伏发电存在诸多缺点；例如，光伏电池板在制造过程中会造成环境污染，电能储存困难并且难以调峰，同时，光伏电池板只能生成直流电等。相比而言，太阳能光热发电则具有生产过程更为环保、储能更加方便、应用更加广泛等优点，因此，太阳能光热发电已经成为近年来全球新能源开发的新兴力量，并且在未来的能源开发道路中也展现出了巨大的发展潜力。

具体而言，太阳能光热发电是指收集的太阳能转化为热能并用于发电的技术。在光热发电的过程中，现有光热发电系统通常都会以颗粒作为吸热器的吸热储热介质来完成光热发电。进一步地，固体颗粒介质具有如下优势：第一、吸热器内的固体颗粒能够直接接收太阳辐射能，并且将接收到的太阳辐射能转化为热能储存，从而完全省略中间换热过程，进而有效提高热效率；第二、固体颗粒具有良好的耐高温性能，以固体颗粒为铝矾土陶粒砂时为例，铝矾土陶粒砂可以耐受1500℃的高温，这样的耐高温性能远远超过硝酸熔融盐的600℃耐热上限，而根据卡诺循环的原理可知，高温热源的温度越高，则系统的效率也就越高；第三、固体颗粒不仅能够直接作为吸热介质，同时还可以直接作为储热介质，以便使得固体颗粒能够直接耦合至光热发电系统的吸热储热模块中，从而有效避免二次换热，进而极大程度地提高了系统的热效率，简化了系统换热流程；第四、具有高温的固体颗粒不仅能够用于发电，同时，还可作为高温热源运用于化学重整技术或其他需要高温热源的技术，其应用范围广泛；第五、固体颗粒不存在流体所具有的局部高温容易造成局部高压的问题，使得系统的安全性能得到极大程度的提高。

目前，国际上比较常见的光热发电系统往往采用间壁式颗粒换热器作为换热装置；相比于间壁式颗粒换热器，流化床换热器的换热速度和换热效率都较高。然而在现有光热发电系统中引入流化床直接换热器作为换热装置则具有较高的难度，其主要原因在于：一、由于流化床直接换热器的内部属于高温高压的环境，热气体工质很容易通过流化床直接换热器内部的换热颗粒进出口逸出；二、由于换热颗粒之间不断磨损会产生大量粉尘，这些粉尘很容易被热气体工质卷携，使得热气体工质的粉尘含量无法满足透平的进气要求。

相应地，本领域需要一种新的具有较高换热速度和换热效率的光热发电系统。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有光热发电系统换热装置的换热速度和换热效率都较低的问题，本发明提供了一种光热发电系统，该光热发电系统包括依次连通的颗粒吸热装置、流化床换热器与热能发电装置；其中，所述颗粒吸热装置能够通过换热颗粒将太阳能转化为热能储存，并且将储存有热能的换热颗粒输送给所述流化床换热器；所述流化床换热器能够通过流体介质与储存有热能的换热颗粒进行热交换，并且将换热后的流体介质输送给所述热能发电装置；所述热能发电装置能够将流体介质中的热能转化为电能。

在本发明光热发电系统的优选技术方案中，在换热颗粒进出所述流化床换热器的路径中均设置阀门。由于流化床换热器内部属于高温高压的环境，热气体工质很容易通过流化床换热器内部的换热颗粒进出口溢出，因此在颗粒进出口处均设置阀门，当需要使颗粒进入时，打开上游处进口处的阀门，关闭下游出口处的阀门，使换热器内部只与上游连通。由于换热颗粒经吸热升温后，其温度比流化床内部温度更高，因此，即使打开上游进口处阀门，流化床内部的热气体工质也不会向上游传热。同时，虽然换热器内部气压较高，但换热颗粒较为致密，当颗粒利用自重进入流化床换热器时，内部热气体工质也难以从进口处漏出，因此，通过两阀门的配合，能够较好地保证流化床换热器在换热颗粒进入时的气密性和保温性能。而当完成换热操作，需要将换热器内部的换热颗粒排出时，可关闭风机，打开下游出口处的阀门，同时保持上游入口阀门关闭，此时，由于换热颗粒温度较低且风机关闭，出口处内外温差和气压差均较小，因此，也不存在热气体工质溢出的问题；同时上游阀门保持关闭，减少了上游高温换热颗粒与内部温度较低的气体工质及换热颗粒之间的热传递。本优选技术方案通过增加简单的阀门装置，巧妙地解决了将流化床换热器与光热发电系统结合时热气体工质泄露的问题。

在本发明光热发电系统的优选技术方案中，所述吸热装置为斜面滑落式颗粒吸热器。采用斜面滑落式颗粒吸热器能够极大提高换热颗粒的温度，进而提高系统效率。

在本发明光热发电系统的优选技术方案中，所述热能发电装置为透平。采用透平作为热能发电装置，可有效利用流化床换热器得到的高温流体介质，将其热能转化为电能储存或使用。

在本发明光热发电系统的优选技术方案中，所述斜面滑落式颗粒吸热器包括彼此连通的入料器与辐射加热器；其中，所述入料器用于投放待加热的吸热颗粒；所述辐射加热器能够利用太阳光辐射对待加热的吸热颗粒进行加热。

在本优选技术方案中，所述入料器用于投放待加热的吸热颗粒，并且所述入料器对吸热颗粒具有短暂储存的作用，以便吸热颗粒能够通过所述入料器有序进入所述辐射加热器；同时，太阳辐射能够照射至所述辐射加热器上，从而

在本发明光热发电系统的优选技术方案中，所述流化床直接换热器至少包括冷流体进口、热流体出口、热颗粒进口、冷颗粒出口、风室以及布风板；其中，所述风室和布风板用于使维持床层稳定，使颗粒流化均匀。

在本优选技术方案中，布风板表面为斜面，可以使高温颗粒不需额外的传动部件，直接在流化的状态中下滑至颗粒出口，有利于降低加工难度，提高换热器整体效率。

在本优选技术方案中，所述冷流体进口用于输入冷气体工质；所述热流体出口用于输出热气体工质；所述热颗粒进口用于输入热颗粒，所述冷颗粒出口用于输出冷颗粒，所述风室和布风板用于使维持床层稳定，使颗粒流化均匀。

在本发明光热发电系统的优选技术方案中，所述光热发电系统还包括流体过滤装置；所述流体过滤装置设置在所述流化床换热器与所述热能发电装置之间，用于过滤流体介质中的固体物质。

在本优选技术方案中，所述光热发电系统通过在所述流化床换热器与所述热能发电装置之间设置流体过滤装置来有效减少流体介质中的固体物质含量；可以理解的是，由于换热颗粒在流动过程中会不断磨损而产生大量固体粉尘，这些粉尘很容易被流体介质卷携，从而对所述热能发电装置造成严重损害；因此，在所述流化床换热器与所述热能发电装置之间设置流体过滤装置能够对所述热能发电装置起到良好的保护作用。

在本发明光热发电系统的优选技术方案中，所述光热发电系统还包括与所述流化床换热器相连通的流体压缩装置；所述压缩装置用于压缩流体介质，并且将压缩后的流体介质输送给所述流化床换热器。

在本优选技术方案中，所述压缩装置能够对气体工质进行压缩，并且将压缩后的气体工质输送给所述流化床换热器，以便压缩后的气体工质能够更好地与换热颗粒进行换热，从而有效提高所述光热发电系统的换热速度和换热效率。

在本发明光热发电系统的优选技术方案中，所述光热发电系统还包括设置在所述颗粒吸热装置与所述流化床换热器之间的热颗粒储存装置；所述热颗粒储存装置用于储存通过所述颗粒吸热装置加热后的换热颗粒，并且向所述流化床换热器输送储存有热能的换热颗粒。

在本优选技术方案中，所述热颗粒储存装置与所述颗粒吸热装置相连通，以便通过所述颗粒吸热装置加热后的换热颗粒能够进入所述热颗粒储存装置；可以理解的是，所述热颗粒储存装置不仅具有储存换热颗粒的作用，同时，所述热颗粒储存装置还具有缓冲热能的作用，当太阳辐射的强度发生波动时，所述热颗粒储存装置能够有效维持换热颗粒的供应量，以便有效稳定所述光热发电系统的发电效率。

在本发明光热发电系统的优选技术方案中，所述光热发电系统还包括设置在所述流化床换热器与所述颗粒吸热装置之间的颗粒运输装置；所述颗粒运输装置用于将通过所述流化床换热器换热后的换热颗粒重新输送至所述颗粒吸热装置中。

在本优选技术方案中，所述光热发电系统通过所述颗粒运输装置将通过所述流化床换热器换热后的换热颗粒重新输送至所述颗粒吸热装置中，从而实现换热颗粒的循环利用，进而极大程度地提高所述光热发电系统的发电效率。

进一步地，在本优选技术方案中，所述光热发电系统还包括设置在所述流化床换热器与所述颗粒运输装置之间的冷颗粒储存装置；所述冷颗粒储存装置用于储存通过所述流化床换热器换热后的换热颗粒，并且向所述颗粒运输装置输送换热后的换热颗粒。所述光热发电系统通过所述冷颗粒储存装置储存通过所述流化床换热器换热后的换热颗粒，以便向所述颗粒运输装置输送换热后的换热颗粒，从而进一步有效维持所述光热发电系统的稳定性。

在本发明提供的光热发电系统的优选技术方案中，所述光热发电系统包括依次连通的颗粒吸热装置、热颗粒储存装置、流化床换热器、冷颗粒储存装置与颗粒运输装置，以及与所述流化床换热器连通的热能发电装置和多个用于控制换热颗粒是否能够流通的阀门；其中，所述颗粒吸热装置能够通过换热颗粒将太阳能转化为热能储存，并且将储存有热能的换热颗粒输送给所述流化床换热器；所述热颗粒储存装置能够储存通过所述颗粒吸热装置加热后的换热颗粒，并且向所述流化床换热器输送储存有热能的换热颗粒；所述流化床换热器能够通过流体介质与储存有热能的换热颗粒进行热交换，并且将换热后的流体介质输送给所述热能发电装置；所述冷颗粒储存装置能够储存通过所述流化床换热器换热后的换热颗粒，并且向所述颗粒运输装置输送换热后的换热颗粒；所述颗粒运输装置也与所述颗粒吸热装置连通，用于将通过所述流化床换热器换热后的换热颗粒重新输送至所述颗粒吸热装置中；所述热能发电装置能够将流体介质中的热能转化为电能；所述多个阀门分别设置于所述颗粒吸热装置与所述热颗粒储存装置之间、所述热颗粒储存装置与所述流化床换热器之间、所述流化床换热器与所述冷颗粒储存装置之间以及所述冷颗粒储存装置与所述颗粒运输装置之间。

在本优选技术方案中，所述光热发电系统能够通过所述阀门来有效控制不同装置之间的通断情况，以便对换热颗粒的流通情况进行有效控制，并进而有效避免流体介质通过换热颗粒的通道进行流通，造成热能浪费的问题，进而极大程度地提高所述光热发电系统的发电效率。

本发明还提供了一种上述光热发电系统的使用方法，包括以下步骤：打开第一阀门，保持第二阀门关闭，使换热颗粒进入所述流化床换热器；关闭第一阀门，保持第二阀门关闭，进行流体介质与换热颗粒间的热交换；打开第二阀门，保持第一阀门关闭，使换热后的换热颗粒离开所述流化床换热器。在本发明光热发电系统的使用方法的技术方案中，通过不同时打开阀门的方式，利用不同的步骤中换热器内部的温度和压力特点，最小程度地减小流化床换热器中的热量损失和热气体工质溢出，提高光热发电系统的发电效率。

附图说明

图1是本发明的基于流化床直接换热的光热发电系统的整体结构示意图；

图2是本发明的光热发电系统的颗粒吸热装置的整体结构示意图。

图3是本发明的光热发电系统的流化床直接换热器的整体结构示意图。

附图说明：1、颗粒吸热装置；2、热颗粒储罐；3、流化床直接换热器；4、冷颗粒储罐；5、颗粒运输装置；6、压缩机；7、气体过滤装置；8、透平；101、第一高温电动蝶阀；102、第二高温电动蝶阀；103、第三高温电动蝶阀；104、第四高温电动蝶阀；11、入料缓冲罐；12、入料闸阀；13、辐射斜板；14、热颗粒入口；15、冷颗粒出口；16、冷气体工质入口；17、热气体工质出口；18、风室。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中所述的基于流化床直接换热的光热发电系统的各个装置都具有预定的形状、结构和连接关系，但是，这些装置显然还可以被设置成其他的形状、结构和连接关系，只要该装置能够完成预定功能即可。这种元件形状和结构的改变并不偏离本发明的基本原理，因此都将落入本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

基于背景技术中提出的国际上比较常见的光热发电系统往往采用间壁式颗粒换热器作为换热装置；相比于间壁式颗粒换热器，流化床换热器的换热速度和换热效率都较高。然而在现有光热发电系统引入流化床直接换热器作为换热装置则具有较高难度，其主要原因在于：一、由于流化床直接换热器的内部属于高温高压的环境，热气体工质很容易通过流化床直接换热器内部的换热颗粒进出口逸出；二、由于换热颗粒之间不断磨损会产生大量粉尘，这些粉尘很容易被热气体工质卷携，使得热气体工质的粉尘含量无法满足透平的进气要求。

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有光热发电系统换热装置的换热速度和换热效率都较低的问题，本发明提供了一种光热发电系统，该光热发电系统包括依次连通的颗粒吸热装置、作为换热装置的流化床换热器与热能发电装置；其中，所述颗粒吸热装置能够通过换热颗粒将太阳能转化为热能储存，并且将储存有热能的换热颗粒输送给所述流化床换热器；所述流化床换热器能够通过流体介质与储存有热能的换热颗粒进行热交换，并且将换热后的流体介质输送给所述热能发电装置；所述热能发电装置能够将流体介质中的热能转化为电能。

首先参阅图1对本发明的光热发电系统的结构和发电过程进行详细说明，图1是本实施例提供的光热发电系统的整体结构示意图。如图1所示，所述光热发电系统包括彼此连通的斜面滑落式颗粒吸热器1、流化床直接换热器3与透平8；其中，斜面滑落式颗粒吸热器1能够通过换热颗粒将太阳能转化为热能储存，并且将储存有热能的换热颗粒输送给流化床直接换热器3；流化床直接换热器3能够通过流体介质与储存有热能的换热颗粒进行热交换，并且将换热后的流体介质输送给透平8；透平8能够将流体介质中的热能转化为电能。所述光热发电系统通过采用斜面滑落式颗粒吸热器1来极大程度地提高吸热装置的吸热温度和吸热效率，从而提高光热发电系统的发电效率；同时，由于所述光热发电系统采用换热颗粒对热能进行直接储存，不必二次换热给储热介质，从而极大程度地提高所述光热发电系统的换热速度和换热效率，进而使得所述光热发电系统的发电效率也能够得到极大程度的提高。

进一步地，所述光热发电系统还包括压缩机6和气体过滤装置7；其中，压缩机6与流化床直接换热器3的进气口相连，气体过滤装置7设置在流化床直接换热器3与透平8之间，用于过滤压缩气体工质中的固体物质。所述光热发电系统通过压缩机6对气体工质进行压缩，并且将压缩后的气体工质输送给流化床直接换热器3，以便压缩后的气体工质能够更好地与换热颗粒进行换热，从而有效提高所述光热发电系统的换热速度和换热效率。同时，所述光热发电系统通过在流化床直接换热器3与透平8之间设置气体过滤装置7来有效减少压缩气体中的固体物质含量；可以理解的是，由于换热颗粒在流动过程中会不断磨损而产生大量固体粉尘，这些粉尘很容易被压缩气体工质卷携，从而对透平8造成严重损害；因此，在流化床直接换热器3与透平8之间设置气体过滤装置7能够对透平8起到良好的保护作用，此外，气体过滤装置7优选为膜过滤式过滤器，并且膜过滤式过滤器的过滤网由不锈钢丝网制成；当然，技术人员还可以根据实际使用需求自行选定其他类型的过滤器，例如旋风分离式过滤器等。需要说明的是，技术人员可以根据透平8的类型来自行选定压缩机6的型号和参数。

本领域技术人员能够理解的是，优选地，流化床直接换热器3的底部设置有布风板，并且所述布风板采用非均匀的布风结构，以便增强流化床直接换热器3中的涡流尺度，从而有效增强换热效果；气体工质气体工质气体工质此外，优选地，布风板表面为斜面，可以使高温颗粒不需额外的传动部件，直接在流化的状态中下滑至颗粒出口，有利于降低加工难度，提高换热器整体效率。

接着参阅图1，所述光热发电系统还包括设置在流化床直接换热器3与斜面滑落式颗粒吸热器1之间的颗粒运输装置5，颗粒运输装置5用于将通过流化床直接换热器3换热后的换热颗粒重新输送至斜面滑落式颗粒吸热器1中。可以理解的是，本发明的光热发电系统能够通过颗粒运输装置5将通过流化床直接换热器3换热后的换热颗粒重新输送至斜面滑落式颗粒吸热器1中，从而实现换热颗粒的循环利用，进而极大程度地提高所述光热发电系统的发电效率。本领域技术人员能够理解的是，颗粒运输装置5可以是螺旋式给料器、履带式给料器或者漏斗式给料器中的至少一种；当然，技术人员也可以根据实际使用需求自行选定颗粒运输装置5。

进一步地，所述光热发电系统还包括热颗粒储罐2和冷颗粒储罐4；其中，热颗粒储罐2设置在斜面滑落式颗粒吸热器1与流化床直接换热器3之间，热颗粒储罐2能够储存通过斜面滑落式颗粒吸热器1加热后的换热颗粒，并且向流化床直接换热器3输送储存有热能的换热颗粒；冷颗粒储罐4设置在流化床直接换热器3与颗粒运输装置5之间；冷颗粒储罐4能够储存通过流化床直接换热器3换热后的换热颗粒，并且向颗粒运输装置5输送换热后的换热颗粒。可以理解的是，热颗粒储罐2与斜面滑落式颗粒吸热器1相连通，以便通过斜面滑落式颗粒吸热器1加热后的换热颗粒能够进入热颗粒储罐2；同时，热颗粒储罐2不仅具有储存换热颗粒的作用，热颗粒储罐2还具有缓冲热能的作用，当太阳辐射的强度发生波动时，热颗粒储罐2能够有效维持换热颗粒的供应量，以便有效稳定所述光热发电系统的发电效率。此外，所述光热发电系统还能够通过冷颗粒储罐4储存通过流化床直接换热器3换热后的换热颗粒，以便向颗粒运输装置5持续输送换热后的换热颗粒，从而进一步有效维持所述光热发电系统的稳定性。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际使用需求自行选定热颗粒储罐2和冷颗粒储罐4的容量。

本领域技术人员能够理解的是，虽然本优选实施例中的所述的热颗粒储存装置为热颗粒储罐2、冷颗粒储存装置为冷颗粒储罐4；但是，技术人员显然还可以根据实际使用需求自行选定其他具有储存功能的热颗粒储存装置和冷颗粒储存装置。优选地，热颗粒储罐2和冷颗粒储罐4的内壁由碳化硅、莫来石或者刚玉等耐高温材料制成，外壁则由硅酸铝陶瓷纤维毯等保温材料制成；当然，技术人员也可以根据实际使用需求自行选定其他材料。进一步优选地，热颗粒储罐2和冷颗粒储罐4的外部设置有保温元件，所述保温元件能够有效减少通过热颗粒储罐2和冷颗粒储罐4造成的热量散失，以便进一步提高所述光热发电系统的发电效率。

接着参阅图1，所述光热发电系统还包括第一高温电动蝶阀101、第二高温电动蝶阀102、第三高温电动蝶阀103和第四高温电动蝶阀104；其中，第一高温电动蝶阀101设置在斜面滑落式颗粒吸热器1与热颗粒储罐2之间，第二高温电动蝶阀102设置在热颗粒储罐2与流化床直接换热器3之间，第三高温电动蝶阀103设置在流化床直接换热器3与冷颗粒储罐4之间，第四高温电动蝶阀104设置在冷颗粒储罐4与颗粒运输装置5之间。

本实施例中流化床直接换热器3的结构如图3所示，该流化床换热器包括热颗粒入口14、冷颗粒出口15、冷气体工质入口16以及热气体工质出口17，风机开启后，压缩气体工质自冷气体工质入口16鼓入，与从热颗粒入口14进入的换热颗粒在风室18发生热交换后，自热气体工质出口17鼓出。可以理解的是，由于流化床换热器内部属于高温高压环境，热气体工质很容易通过热颗粒入口14和冷颗粒出口15溢出。为了避免该情况的发生，本实施例中与流化床直接换热器3连接的吸热颗粒流道中，在其上游入口和下游出口位置设置有第二高温电动蝶阀102和第三高温电动蝶阀103。进料时打开第二高温电动蝶阀102，关闭第三高温电动蝶阀103，使流化床直接换热器3与热颗粒储罐2连通，此时，热颗粒储罐2中的热颗粒温度高于流化床直接换热器3的内部温度，因此流化床直接换热器3的内部热量不会经由热颗粒入口14散失。同时，换热颗粒较为致密，当颗粒利用自重进入换热器时，内部热气体工质也难以从进口处漏出。因此，通过打开第二高温电动蝶阀102、关闭第三高温电动蝶阀103，能够较好地保证进料时换热器的气密性和保温性能。而当完成换热过程，需要将换热器内部的换热颗粒排出时，可关闭风机，打开第三高温电动蝶阀103，同时保持第二高温电动蝶阀102关闭，此时，由于换热颗粒温度较低且风机关闭，冷颗粒出口15处的内外温差和气压差均较小，因此并不存在热气体工质溢出的问题；同时，第二高温电动蝶阀102的关闭又能够减少热颗粒储罐2与换热器之间的热传递。

此外，为了提高热颗粒储罐2和冷颗粒储罐4的气密性及保温性能。在热颗粒储罐2及冷颗粒储罐4的上下游均设置有高温电动蝶阀。其中第二高温电动蝶阀102及第三高温电动蝶阀103可与流化床换热器3共用。

本实施例还提供了该光热发电系统换热颗粒流动的控制方法。具体包括：当换热颗粒通过斜面滑落式颗粒吸热器1进入热颗粒储罐2时，开启第一高温电动蝶阀101，关闭第二高温电动蝶阀102；当换热颗粒需要通过热颗粒储罐2进入流化床直接换热器3中时，关闭第一高温电动蝶阀101，开启第二高温电动蝶阀102；当换热颗粒需要从流化床直接换热器3进入冷颗粒储罐4时，开启第三高温电动蝶阀103，关闭第四高温电动蝶阀104；而当换热颗粒需要从冷颗粒储罐4进入颗粒运输装置5时，关闭第三高温电动蝶阀103，开启第四高温电动蝶阀104。本发明的光热发电系统能够通过依次控制不同的高温电动蝶阀的开闭来使得换热颗粒能够严格按照预定流通顺序进行流动，从而最大程度地减小热量损失，提高所述光热发电系统的发电效率。

本领域技术人员能够理解的是，虽然本优选实施例中所述的光热发电系统设置有四个高温电动蝶阀，但是，技术人员显然还可以根据实际使用需求自行设定高温电动蝶阀的数量和安装位置。此外，虽然本优选实施例中所述的阀门为高温电动蝶阀，但是，技术人员显然还可以选用其他阀门来控制换热颗粒的流通情况以及缓解高温高压气体工质的逸出问题。

接着参阅图2对斜面滑落式颗粒吸热器1的结构进行说明，图2是本发明的光热发电系统的斜面滑落式颗粒吸热器的整体结构示意图。如图2所示，斜面滑落式颗粒吸热器1主要包括入料缓冲罐11以及辐射斜板13。具体地，换热颗粒通过入料缓冲罐11进入斜面滑落式颗粒吸热器1，同时，入料缓冲罐11还具有短暂储存换热颗粒的作用，使得大量的换热颗粒可以同时被投放至入料缓冲罐11中，从而有效避免换热颗粒需要时刻投放的问题。此外，入料缓冲罐11的底面设置有一定的倾斜角度，并且该倾斜角度大于换热颗粒的库伦角，以便入料缓冲罐11中的换热颗粒能够在重力作用下滑动至辐射斜板13上，从而有效节省传动元件，节约装置成本。需要说明的是，虽然本优选实施例中所述的入料元件为入料缓冲罐11，但是，技术人员也可以根据实际使用需求自行设定入料元件，只要换热颗粒能够通过所述入料元件流入斜面滑落式颗粒吸热器1中即可。

进一步地，辐射斜板13与水平面之间设置有预定倾斜角，并且技术人员可以参考换热颗粒的库伦角自行设定辐射斜板13的预定倾斜角；优选地，所述预定倾斜角设置成大于换热颗粒的库伦角3-4°。在辐射斜板13上，换热颗粒能够在重力和摩擦力的作用下缓慢流动，并且在辐射斜板13上被太阳辐射直接加热；同时，辐射斜板13也能够吸收太阳辐射并转化为自身热能，然后再将这些热能传递给换热颗粒；优选地，辐射斜板13由碳化硅板、刚玉板或不锈钢板制成。

可以理解的是，本发明通过将辐射斜板13设置成与水平面具有预定倾斜角：一方面，换热颗粒可以通过辐射斜板13实现流动，使得斜面滑落式颗粒吸热器1在无需设置传动元件的情况下即可实现换热颗粒的流动，以便在极大程度节约生产成本和制造成本的同时，还能够有效提高斜面滑落式颗粒吸热器1的耐高温性能；另一方面，技术人员还可以通过调节辐射斜板13的倾斜角度来有效调节换热颗粒通过辐射斜板13时的滑落速度，从而有效控制换热颗粒经过辐射斜板13所用的时间，进而使得从入料缓冲罐11中投入的换热颗粒能够在辐射斜板13上充分停留，同时将太阳辐射充分转化为热能进行储存，然后再滑落至用于储存换热颗粒的热颗粒储罐2中，以便有效防止换热颗粒储存的热能容易快速散失的问题，从而对换热颗粒储存的热能进行有效保存，进而极大程度地提高斜面滑落式颗粒吸热器1的吸热效率。

本领域技术人员能够理解的是，虽然本优选实施例中所述的辐射加热元件为辐射斜板13，但是，技术人员也可以根据实际使用需求自行设定辐射加热元件，并且在所述辐射加热元件上设置具有倾斜角度的加热面，只要换热颗粒能够在所述辐射加热元件上将太阳能转化为自身热能储存即可。此外，本发明通过采用辐射斜板13使得换热颗粒的流速得以有效控制，进而使得通过辐射斜板13的换热颗粒流变得更加致密，以便有效提高换热颗粒对太阳辐射的吸收率。

最后，本领域技术人员还能够理解的是，本发明的斜面滑落式颗粒吸热器1中所使用的换热颗粒应该选用耐高温、吸收率高、圆度高、比热容高、并且易于获取的固体颗粒；同时，技术人员还可以在换热颗粒中掺杂能够储存化学能的材料，以便进一步提高换热颗粒的储能效果。优选地，本发明的斜面滑落式颗粒吸热器1中所使用的换热颗粒为尺寸在30目至50目之间的铝矾土陶粒砂。

至此，已经结合附图描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光热发电系统，其特征在于，包括依次连通的颗粒吸热装置、流化床换热器与热能发电装置；

其中，所述颗粒吸热装置能够通过换热颗粒将太阳能转化为热能储存，并且将储存有热能的换热颗粒输送给所述流化床换热器；

所述流化床换热器能够通过流体介质与储存有热能的换热颗粒进行热交换，并且将换热后的流体介质输送给所述热能发电装置；

所述热能发电装置能够将流体介质中的热能转化为电能。

2.根据权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，在换热颗粒进入所述流化床换热器的入口位置设置有第一阀门，在换热颗粒离开所述流化床换热器的出口位置设置有第二阀门。

3.根据权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，所述光热发电系统还包括流体过滤装置；

所述流体过滤装置设置在所述流化床换热器与所述热能发电装置之间，用于过滤流体介质中的固体物质。

4.根据权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，所述光热发电系统还包括与所述流化床换热器相连通的压缩装置；

所述压缩装置用于压缩流体介质，并且将压缩后的流体介质输送给所述流化床换热器。

5.根据权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，所述流化床直接换热器至少包括冷流体进口、热流体出口、热颗粒进口、冷颗粒出口、风室以及布风板；

所述风室和布风板用于使维持床层稳定，使颗粒流化均匀。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光热发电系统，其特征在于，所述光热发电系统还包括设置在所述颗粒吸热装置与所述流化床换热器之间的热颗粒储存装置；

所述热颗粒储存装置用于储存通过所述颗粒吸热装置加热后的换热颗粒，并且向所述流化床换热器输送储存有热能的换热颗粒。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的光热发电系统，其特征在于，所述光热发电系统还包括设置在所述流化床换热器与所述颗粒吸热装置之间的颗粒运输装置；

所述颗粒运输装置用于将通过所述流化床换热器换热后的换热颗粒重新输送至所述颗粒吸热装置中。

8.根据权利要求7所述的光热发电系统，其特征在于，所述光热发电系统还包括设置在所述流化床换热器与所述颗粒运输装置之间的冷颗粒储存装置；

所述冷颗粒储存装置用于储存通过所述流化床换热器换热后的换热颗粒，并且向所述颗粒运输装置输送换热后的换热颗粒。

9.一种光热发电系统，其特征在于，包括依次连通的颗粒吸热装置、热颗粒储存装置、流化床换热器、冷颗粒储存装置与颗粒运输装置、与所述流化床换热器连通的热能发电装置以及多个阀门；

其中，所述颗粒吸热装置能够通过换热颗粒将太阳能转化为热能储存，并且将储存有热能的换热颗粒输送给所述流化床换热器；

所述热颗粒储存装置能够储存通过所述颗粒吸热装置加热后的换热颗粒，并且向所述流化床换热器输送储存有热能的换热颗粒；

所述流化床换热器能够通过流体介质与储存有热能的换热颗粒进行热交换，并且将换热后的流体介质输送给所述热能发电装置；

所述冷颗粒储存装置能够储存通过所述流化床换热器换热后的换热颗粒，并且向所述颗粒运输装置输送换热后的换热颗粒；

所述颗粒运输装置也与所述颗粒吸热装置连通，用于将通过所述流化床换热器换热后的换热颗粒重新输送至所述颗粒吸热装置中；

所述热能发电装置能够将流体介质中的热能转化为电能；

所述多个阀门包括设置于所述热颗粒储存装置与所述流化床换热器之间的第一阀门、所述流化床换热器与所述冷颗粒储存装置之间的第二阀门、所述颗粒吸热装置与所述热颗粒储存装置之间的第三阀门、以及所述冷颗粒储存装置与所述颗粒运输装置之间的第四阀门。

10.一种如权利要求2或9所述的光热发电系统的使用方法，其特征在于，包括：

打开第一阀门，保持第二阀门关闭，使换热颗粒进入所述流化床换热器；

关闭第一阀门，保持第二阀门关闭，进行流体介质与换热颗粒间的热交换；并在热交换完成之后

打开第二阀门，保持第一阀门关闭，使换热后的换热颗粒离开所述流化床换热器。

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