CN205027183U - 一种应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置 - Google Patents

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Abstract

一种应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置，主要包括蒸发蓄热器和过热蓄热器，蒸发蓄热器由固体蓄热材料制作的蓄热砖、电加热丝、温度控制器、循环泵、汽水分离器、热力管道等组成；固体蓄热装置与太阳能集热系统并联连接，固体蓄热装置与太阳能集热系统的出口和汽轮机进气口连接，汽轮机的出汽口连接冷凝器进气口，冷凝器冷却的冷凝水在系统白天太阳辐射较好时直接通过凝结水泵进入太阳能集热系统，在白天太阳辐射较差或者夜间时通过凝结水泵进入固体蓄热装置换热产生过热蒸气；相比当前常用的蓄热方式，固体蓄热装置具有工作温度范围广，热容性能好，存蓄热量多；而且不会出现水、熔盐和导热油在较低温度下冻管堵塞管道设备的问题。

Description

一种应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置
技术领域
本发明属于太阳能热发电技术领域，特别涉及一种应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置。
背景技术
目前，常规可再生能源水电、光伏发电、风力发电等发电技术都存在季节性、间歇性、稳定性的问题。太阳能热发电配置蓄热装置，可实现夜间或者太阳辐射较差时连续稳定发电，具有可调节性，易于并网，并且全生命周期内环境影响较小。配置蓄热装置实现夜间或者太阳辐射较差时连续发电是太阳能热发电与光伏发电最大的优势所在。而当前国内外在太阳能热发电蓄热系统的蓄热材料方面应用较多的是蒸汽、导热油及熔盐。但是蒸汽热容较小导致蓄热装置体积庞大，蒸汽蓄热装置必须承受较高的压力导致罐壁较厚、保温要求高、热效率低；导热油工作温度范围有限，导热油使用寿命较短，使用过程中安全性较差，同时超过400℃导热油就会裂解劣化；而熔盐最大的问题是熔点较高，极易造成管道凝固堵塞，而配置管道电伴热防凝固系统又会额外增加系统成本。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置，其热容量较好，不承压，工作温度范围广，无需配置储存蓄热介质的储存罐，使用的固体蓄热材料导热性能好、不易劣化、材料成本相对低；不存在其他液态蓄热装置因为温度降低凝固堵塞管道及设备的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置，包括蒸发蓄热器1和过热蓄热器2，所述蒸发蓄热器1和过热蓄热器2之间通过汽水分离器3相连通，过热蓄热器2的出口与太阳能集热系统4的出口均连接汽轮机7的进气口，汽轮机7的出气口连接冷凝器9的进气口，冷凝器9的冷凝水出口与蒸发蓄热器1和太阳能集热系统4的进口相连，在太阳辐射达到要求时，泠凝水进入太阳能集热系统4，否则进入蒸发蓄热器1。
所述蒸发蓄热器1包括砌在蓄热砖101中的热力管道和进行加热的电加热元件103，热力管道与汽水分离器3的进水口和出水口连接形成循环，汽水分离器3的蒸汽出口接过热蓄热器2，蒸发蓄热器1的进口与所述热力管道连通。
所述电加热元件103连接独立不并网的电源5获取能量，连接温度控制器6实现加热温度控制。
所述电源5为光伏发电装置或者风力发电装置。
所述热力管道中设置有循环泵104。
所述蒸发蓄热器1和过热蓄热器2外均包裹保温层102。
所述电加热元件103为电加热管或电阻丝，均匀布置在蓄热砖内101。
所述太阳能集热系统4的形式为槽式、线性菲涅尔式或塔式。
与现有技术相比，本实用新型将固体蓄热装置应用在太阳能热发电系统，相比当前太阳能热发电系统常用的蓄热方式，具有工作温度范围广，热容性能好，存蓄热量多，而且不会出现水、熔盐和导热油在较低温度下冻管堵塞管道设备的问题。同时无需配置高成本的储存蓄热介质的储存罐，本实用新型采取的固体蓄热材料热容性能及导热性能好、材料不易劣化，成本相对导热油和熔盐更低。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如附图1所示，一种应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置，主要包括蒸发蓄热器1和过热蓄热器2两部分，蒸发蓄热器1和过热蓄热器2之间通过汽水分离器3相连通，过热蓄热器2的出口为整个固体蓄热装置的出口，蒸发蓄热器1的进口为整个固体蓄热装置的进口。太阳能集热系统4的形式可以为槽式、线性菲涅尔式或塔式。
整个固体蓄热装置与太阳能集热系统4并联连接，固体蓄热装置与太阳能集热系统4的出口均和汽轮机7进气口连接，汽轮机7的出气口连接冷凝器9进气口，冷凝器9冷却的冷凝水在系统白天太阳辐射较好时直接通过凝结水泵10进入太阳能集热系统4，在白天太阳辐射较差或者夜间时通过凝结水泵10进入固体蓄热装置换热产生过热蒸气。
蒸发蓄热器1包括砌在蓄热砖101中的设置有循环泵104的热力管道和进行加热的电加热元件103，电加热元件103为电加热管或电阻丝，均匀布置在蓄热砖内101，连接独立不并网的电源5获取能量，电源5为光伏发电装置或者风力发电装置，利用温度控制器6实现加热温度控制。热力管道与汽水分离器3的进水口和出水口连接形成循环，汽水分离器3的蒸汽出口接过热蓄热器2，蒸发蓄热器1的进口与所述热力管道连通。
蒸发蓄热器1和过热蓄热器2外均包裹保温层102，即整个固体蓄热装置的主体结构由蓄热砖101砌成，固体蓄热装置外层通过保温层102进行保温，防止存储的热量散失。蒸发蓄热器1目的在于通过蓄热砖101将热量传递给凝结水泵9过来的凝结水，然后通过汽水分离器3进行汽水分离，饱和蒸汽进入过热蓄热器2加热成过热蒸汽，饱和水通过循环泵进入蒸发蓄热器1进行下一轮的循环加热。蓄热砖101，要求蓄热材料必须具备有较高导热系数以保证热量的有效传递，较高的比热以蓄积较多的热量，同时在高温下化学性质稳定，例如，可以选择固体氧化镁，氧化镁含量为90％。
本实用新型的工作原理：
白天太阳辐射较好时，关闭固体蓄热装置进出口阀门，光伏发电装置5提供电阻丝103所需要的电源，电阻丝103的功率通过温度控制柜6调节，温度控制柜6根据安装在固体蓄热装置各处的测温点调节电阻丝103的加热功率，从而加热蓄热砖101，蓄热砖101将热量存储起来，为防止存储的热量散失，固体蓄热装置外表面包裹保温层102。在汽轮机7中做完功的蒸汽在冷凝器9冷却，冷却的凝结水通过凝结水泵10泵入线性菲涅尔太阳能集热系统4加热至过热蒸汽，高温高压的过热蒸汽进入汽轮机7做功驱动发电机8发电。
白天太阳辐射较差或者夜间无太阳辐射时，关闭线性菲涅尔太阳能集热系统4进出口阀门。在汽轮机7中做完功的蒸汽在冷凝器9冷却，通过凝结水泵10进入固体蓄热装置，蓄热砖101存储的热量传递给凝结水，热力管道在蒸发蓄热器1内通过循环泵104形成水循环，汽水分离器3进行汽水分离，饱和水通过循环泵104进入蒸发蓄热器1进行下一轮的水循环加热。饱和蒸汽进入过热蓄热器2加热成过热蒸汽，高温高压的过热蒸汽进入汽轮机7做功驱动发电机8发电。
本实用新型将固体蓄热装置应用在太阳能热发电系统，相比当前太阳能热发电系统常用的蓄热方式，具有工作温度范围广，热容性能好，存蓄热量多，而且不会出现水、熔盐和导热油在较低温度下冻管堵塞管道设备的问题。同时无需配置高成本的储存蓄热介质的储存罐，本实用新型采取的固体蓄热材料热容性能及导热性能好、材料不易劣化，成本相对导热油和熔盐更低。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置，包括蒸发蓄热器(1)和过热蓄热器(2)，其特征在于，所述蒸发蓄热器(1)和过热蓄热器(2)之间通过汽水分离器(3)相连通，过热蓄热器(2)的出口与太阳能集热系统(4)的出口均连接汽轮机(7)的进气口，汽轮机(7)的出气口连接冷凝器(9)的进气口，冷凝器(9)的冷凝水出口与蒸发蓄热器(1)和太阳能集热系统(4)的进口相连，在太阳辐射达到要求时，泠凝水进入太阳能集热系统(4)，否则进入蒸发蓄热器(1)。
2.根据权利要求1所述应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置，其特征在于，所述蒸发蓄热器(1)包括砌在蓄热砖(101)中的热力管道和进行加热的电加热元件(103)，热力管道与汽水分离器(3)的进水口和出水口连接形成循环，汽水分离器(3)的蒸汽出口接过热蓄热器(2)，蒸发蓄热器(1)的进口与所述热力管道连通。
3.根据权利要求2所述应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置，其特征在于，所述电加热元件(103)连接独立不并网的电源(5)获取能量，连接温度控制器(6)实现加热温度控制。
4.根据权利要求3所述应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置，其特征在于，所述电源(5)为光伏发电装置或者风力发电装置。
5.根据权利要求2所述应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置，其特征在于，所述热力管道中设置有循环泵(104)。
6.根据权利要求2所述应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置，其特征在于，所述蒸发蓄热器(1)和过热蓄热器(2)外均包裹保温层(102)。
7.根据权利要求2所述应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置，其特征在于，所述电加热元件(103)为电加热管或电阻丝，均匀布置在蓄热砖内(101)。
8.根据权利要求1所述应用在太阳能热发电系统的固体蓄热装置，其特征在于，所述太阳能集热系统(4)的形式为槽式、线性菲涅尔式或塔式。
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