CN204829827U - 一种太阳能储热蒸汽发生器 - Google Patents

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李石栋
梁琦
叶家万
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Abstract

一种太阳能储热蒸汽发生器，该蒸汽发生器的壳体由上端盖、锅筒、下端盖组成，在锅筒上安装有进水口，上端盖上有蒸汽出口，在该蒸汽发生器的中下部位置设置有熔融盐换热管，熔融盐换热管的进出口分别与太阳能抛物面槽式熔融盐集热器的进出口连接，在该蒸汽发生器的中部位置、对应熔融盐换热管的上面设置有中部相变潜热材料封装层，在该蒸汽发生器的底部位置、对应熔融盐换热管的下面设置有底部相变潜热材料封装层，其中，中部相变潜热材料封装层由开有通孔的上、下两封板及焊接在两封板对应的通孔之间的换热管道和充填在上、下两封板、换热管道和锅筒围成的空间的中部相变潜热材料构成。本实用新型利用熔融盐代替导热油传热，减少成本，并利用相变过程温度不变的特点，使得生成蒸汽的温度比较稳定，减少太阳辐射的影响，减轻系统支路的自动化控制。

Description

一种太阳能储热蒸汽发生器
技术领域
本实用新型涉及一种蒸汽发生器，具体说是一种太阳能储热蒸汽发生器，尤其涉及在中高温太阳能热应用领域中利用显热和潜热混合储热方式存储太阳能来产生蒸汽的蒸汽发生器。
背景技术
储热技术是太阳能中高温热利用的关键,可使蒸汽发生器产生连续的蒸汽,克服太阳能使用的间断性、不稳定性等。储热技术分为显热储热和潜热储热等。
已知技术中，专利申请号201110049637.6的中国专利申请公开了一种太阳能热发电用储热蒸发一体化装置,专利申请号201110096656.4的中国专利申请公开了一种直接产生蒸汽的高温混凝土出储热器。而专利申请号200810198461.9和专利申请号200910193410.1的中国专利申请分别公开了熔盐套管式、熔盐管壳式蒸汽发生装置及方法,以上已知技术中都是利用显式储热。而目前利用显式储热，如导热油、熔盐等，其缺点是储热密度不高，导热系数也比较小,传热效果不理想成本也比较高。在导热油抛物面槽式太阳能系统中，储热设备和蒸汽发生器是分开的，这样的系统需要的管道比较复杂，设备也多，因而成本高、热损失大。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、成本低、利用显热和潜热混合储热的太阳能储热蒸汽发生器。
本实用新型提供的一种太阳能储热蒸汽发生器，该蒸汽发生器的壳体由上端盖、锅筒、下端盖组成，在锅筒上安装有进水口，上端盖上有蒸汽出口，在该蒸汽发生器的中下部位置设置有熔融盐换热管，熔融盐换热管的进出口分别与太阳能抛物面槽式熔融盐集热器的进出口连接，在该蒸汽发生器的中部位置、对应熔融盐换热管的上面设置有中部相变潜热材料封装层，在该蒸汽发生器的底部位置、对应熔融盐换热管的下面设置有底部相变潜热材料封装层，其中，中部相变潜热材料封装层由开有通孔的上、下两封板及焊接在两封板对应的通孔之间的换热管道和充填在上、下两封板、换热管道和锅筒围成的空间的中部相变潜热材料构成。
上述中，在锅筒上、对应中部相变潜热材料封装层位置设置有相变储热材料充注口和相变储热材料排出口。
上述中，在锅筒上、对应底部相变潜热材料封装层位置设置有手孔。
上述中，底部相变潜热材料封装层中的底部相变潜热材料为球型或长方型。
上述中，在锅筒内、对应手孔位置的上面设置有间隔开有通孔的隔板。
上述中，在上端盖里面、对应蒸汽出口位置设置有蒸汽档板。
上述中，进水口设置在中部相变潜热材料封装层上面。
上述中，上端盖有安全阀接口、温度计接口、压力计接口。
上述中，锅筒上有人孔、液位计下接口和液位计上接口。
上述中，下端盖底部有排污口。
本实用新型的工作原理是：太阳能通过太阳能抛物面槽式熔融盐集热器把熔融盐加热熔解，高温熔融盐在蒸汽发生器里面加热水和中部相变潜热材料封装层及底部相变潜热材料封装层中的相变储热材料,相变储热材料把热量储存起来，而水则继续汽化产生一定压力的水蒸汽在蒸汽发生器上部大空间里。当到一定的压力时，蒸汽阀打开，蒸汽排出。同时补水阀根据水位的降低,通过进水口进行补水，蒸汽连续产生。
本实用新型具有如下的特点：
采用的储热方式是显热和潜热混合储热的方式。利用熔融盐作为传热流体及显热储热介质,相变储热材料作为潜热储热介质，相变储热材料的熔点在200℃-500℃，潜热在200kJ/kg-500kJ/kg。
在该蒸汽发生器的中部位置和底部位置，设置有中部相变潜热材料封装层和底部相变潜热材料封装层。
采用的换热方式是浸泡式换热，该方式有别于水在管内的换热方式，其优点是有大空间，再辅助汽水分离装置，有利于提高蒸汽的干度,提高了蒸汽的品质。同时有利于相变储热材料对水的放热效果，在不高的导热系数的情况下，也能有比较好的换热。
在没太阳辐射等天气，也能提供满足一定时间的产汽量，实现连续供蒸汽或供暖。本实用新型中的相变储热材料潜热储热，其相变温度比较平缓，能使产生的水蒸汽的温度比较平缓稳定。
本实用新型利用熔融盐代替导热油传热，减少成本，并利用相变过程温度不变的特点，使得生成蒸汽的温度比较稳定，减少太阳辐射的影响，减轻系统支路的自动化控制。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的中部相变潜热材料封装层去掉相变潜热材料后的立体示意图。
具体实施方式
参照图1和图2，本实用新型提供的一种太阳能储热蒸汽发生器，该蒸汽发生器的壳体由上端盖1、锅筒2、下端盖10组成，上端盖上有蒸汽出口19、安全阀接口20、温度计接口17、压力计接口18，在上端盖1里面、对应蒸汽出口19位置设置有蒸汽档板21，蒸汽档板21可以把蒸汽中携带的水珠档下，改善蒸汽出口1蒸汽的品质。其中，安全阀接口2连接安全阀，当蒸汽压力过高时，安全阀打开排气降压，起到保护作用；温度计接口17连接温度表，可以检测蒸汽的温度；压力计接口18连接压力表，来检测蒸汽的压力。在锅筒2上安装有进水口4、人孔3、液位计下接口15和液位计上接口16，其中，进水口4将水引入里面，或根据水位的降低进行补水，人孔3是用来供人进入里面进行维修，液位计下接口15和液位计上接口16用来安装液位计。下端盖底部有支座、排污口，支座的主要作用是支撑和固定该蒸汽发生器，排污口11与支座焊接，主要作用是排空水和污垢。
在该蒸汽发生器的中下部位置设置有熔融盐换热管7，熔融盐换热管7的进出口分别与太阳能抛物面槽式熔融盐集热器22的进出口连接，太阳能抛物面槽式熔融盐集热器22的出口安装有熔融盐泵23，在该蒸汽发生器的中部位置、对应熔融盐换热管7的上面设置有中部相变潜热材料封装层，在该蒸汽发生器的底部位置、对应熔融盐换热管7的下面设置有底部相变潜热材料封装层，其中，中部相变潜热材料封装层由开有通孔的上、下两封板24及焊接在两封板24对应的通孔之间的换热管道5和充填在上、下两封板24、换热管道5和锅筒2围成的空间的中部相变潜热材料6构成，在锅筒2上、对应中部相变潜热材料封装层位置设置有相变储热材料充注口14和相变储热材料排出口13，底部相变潜热材料封装层充填有底部相变潜热材料9，在锅筒2上、对应底部相变潜热材料封装层位置设置有手孔12，在锅筒2内、对应手孔12位置的上面设置有间隔开有通孔的隔板8，隔板8的作用是把底部相变潜热材料9隔离在蒸汽发生器的底部，底部相变潜热材料封装层中的底部相变潜热材料9为球型。
上述中，进水口4设置在中部相变潜热材料封装层上面。
参照图1,本实用新型工作过程如下：
在本实用新型中，熔融盐传热加热过程。熔融盐在太阳能抛物面槽式熔融盐集热器29中被聚热加热到400℃-550℃，通过熔融盐泵23，把熔融盐输送到熔融盐换热管7，通过熔融盐换热管7把热量传递给蒸汽发生器内部的水。
在本实用新型中，蒸汽发生过程。熔融盐通过熔融盐换热管7把水加热，水不断升温汽化，往上走，在蒸汽发生器上部的空间形成蒸汽，蒸汽再通过蒸汽档板21汽水分离，从蒸汽出口19出去，供给汽轮机发电或供暖或工业用等。当太阳辐射不强时，熔融盐在太阳能抛物面槽式熔融盐集热器22被加热的温度不够时，中部相变潜热材料6和底部相变潜热材料9的潜热就继续给水加热产生蒸汽。
在本实用新型中，储热及放热过程。随着水温的升高，和中部相变潜热材料6和底部相变潜热材料9进行换交热，把多余的热量储存于中部相变储热材料6和底部相变潜热材料9的潜热中，反之，当水/蒸汽温度小于中部相变储热材料6和底部相变潜热材料9的温度，中部相变储热材料6和底部相变潜热材料9的潜热就释放出来，使水/蒸汽温度的温度稳定。
在本实用新型中，中部相变潜热材料6的填充和更换:把液态的中部相变潜热材料6通过相变储热材料充注口14填入中部相变潜热材料封装层里，如果要更换时，先加热确保中部相变潜热材料6处于液态，打开相变储热材料排出口13，把液态的相变材料10排出。
在本实用新型中，底部相变潜热材料9的填充和更换:底部相变潜热材料9是通过手孔12进行填充，更换时,通过再通过手孔12把底部相变潜热材料9拿出。
本实用新型也可以在太阳能抛物面槽式熔融盐储热蒸汽发生器外部入口出添加辅助热源装置。

Claims (10)

1.一种太阳能储热蒸汽发生器，该蒸汽发生器的壳体由上端盖、锅筒、下端盖组成，在锅筒上安装有进水口，上端盖上有蒸汽出口，其特征在于，在该蒸汽发生器的中下部位置设置有熔融盐换热管，熔融盐换热管的进出口分别与太阳能抛物面槽式熔融盐集热器的进出口连接，在该蒸汽发生器的中部位置、对应熔融盐换热管的上面设置有中部相变潜热材料封装层，在该蒸汽发生器的底部位置、对应熔融盐换热管的下面设置有底部相变潜热材料封装层，其中，中部相变潜热材料封装层由开有通孔的上、下两封板及焊接在两封板对应的通孔之间的换热管道和充填在上、下两封板、换热管道和锅筒围成的空间的中部相变潜热材料构成。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能储热蒸汽发生器，其特征在于，在锅筒上、对应中部相变潜热材料封装层位置设置有相变储热材料充注口和相变储热材料排出口。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能储热蒸汽发生器，其特征在于，在锅筒上、对应底部相变潜热材料封装层位置设置有手孔。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能储热蒸汽发生器，其特征在于,底部相变潜热材料封装层中的底部相变潜热材料为球型或长方型。
5.根据权利要求3所述的一种太阳能储热蒸汽发生器，其特征在于,在锅筒内、对应手孔位置的上面设置有间隔开有通孔的隔板。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能储热蒸汽发生器，其特征在于，在上端盖里面、对应蒸汽出口位置设置有蒸汽档板。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能储热蒸汽发生器，其特征在于，进水口设置在中部相变潜热材料封装层上面。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能储热蒸汽发生器，其特征在于，上端盖有安全阀接口、温度计接口、压力计接口。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能储热蒸汽发生器，其特征在于，锅筒上有人孔、液位计下接口和液位计上接口。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能储热蒸汽发生器，其特征在于，下端盖底部有排污口。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105066082A (zh) * 2015-08-04 2015-11-18 广东石油化工学院 一种太阳能储热蒸汽发生器
CN105627276A (zh) * 2016-03-23 2016-06-01 深圳市爱能森设备技术有限公司 一种熔盐储热的单罐内置换热谷电蒸汽锅炉及换热方法

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