CN212450721U - 一种碟式太阳能微型空气轮机热发电及海水淡化联合装置 - Google Patents

Abstract

一种碟式太阳能微型空气轮机热发电及海水淡化联合装置，由碟式太阳能微型空气轮机热发电系统及海水淡化系统组成；碟式太阳能微型空气轮机热发电系统包括压气机、碟式太阳能聚光器

、太阳能吸热器、常规能源燃烧室、涡轮机及发电机；海水淡化系统包括海水预处理单元、换热器、冷凝器、多级蒸发器、闪蒸器、盐化器、碟式太阳能聚光器

。本装置利用涡轮机的废气作为蒸发器的热源使用，充分利用碟式太阳能微型空气轮机热发电系统所产生的余热；设置多级蒸发器和多级闪蒸器组合使用能够多级加热海水，充分利用余热，提高能源的利用率；常规能源室和碟式太阳能串联使用的方法解决太阳能发电效率低和发电不稳定的影响。

Description

一种碟式太阳能微型空气轮机热发电及海水淡化联合装置

技术领域

本实用新型涉及到了太阳能聚光发电、微型空气涡轮机发电、多级闪蒸海水淡化系统，尤其是一种碟式太阳能微型空气轮机热发电及海水淡化联合装置。

背景技术

太阳能热利用是一种较成熟的可再生能源利用方式，我国拥有世界上最大的太阳能热利用市场，估计约为45%。太阳能热利用是可再生能源利用领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。在太阳能发电过程尤其是以热发电的过程中，系统余热得不到有效的利用，致使系统能量浪费。为了解决太阳能热利用中余热浪费的缺点，本实用新型提出了一种太阳能发电系统与海水淡化联合装置，利用太阳能发电余热进行海水淡化，这样做的一方面提高太阳能热的利用率，另一方面也丰富了淡水资源。

实用新型内容

本实用新型多目的在于提供一种碟式太阳能微型空气轮机热发电及海水淡化联合装置，为了解决太阳能发电效率低和发电不稳定的影响，本实用新型设常规能源室和碟式太阳能串联使用的方法；为了解决系统余热浪费，能源利用率不高的情况，本实用新型设置多级蒸发器和多级闪蒸器串联使用的方法，来淡化海水，且利用冷凝器回收系统水蒸气热能，以提高能源的利用率。

本实用新型采用的技术方案为：一种碟式太阳能微型空气轮机热发电及海水淡化联合装置，其特征在于它由碟式太阳能微型空气轮机热发电系统及海水淡化系统组成；所述碟式太阳能微型空气轮机热发电系统包括压气机、碟式太阳能聚光器

、太阳能吸热器、常规能源燃烧室、涡轮机及发电机；所述海水淡化系统包括海水预处理单元、换热器、冷凝器、多级蒸发器、闪蒸器、盐化器、碟式太阳能聚光器

；

所述压气机设置有空气进口，压气机输出口与太阳能吸热器相连，碟式太阳能聚光器

将太阳能聚焦在太阳能吸热器上，太阳能吸热器的输出口与常规能源燃烧室输入口相连，常规能源燃烧室输出口与涡轮机输入口相连，涡轮机输出口与各级蒸发器热源入口相连并通过蒸发器废气出口排出，涡轮机与发电机连接；

所述海水预处理单元设置海水入口，预处理单元出口与换热器一路热交换入口连接，换热器出口与冷凝器的冷凝液入口相连，冷凝器冷凝液出口与多级蒸发器的一级蒸发器相连，闪蒸器串联于蒸发器的盐水出口，最后一级闪蒸器的盐水出口与换热器另一路热交换入口相连，并通过该路与盐化器入口相连，碟式太阳能聚光器

将太阳能聚焦在盐化器上，盐化器的水蒸气出口、多级蒸发器的水蒸气出口、闪蒸器的水蒸气出口与冷凝器水蒸气入口相连，由冷凝器的淡水出口排出淡水。

所述多级蒸发器包括一级蒸发器、二级蒸发器、三级蒸发器及四级蒸发器，冷凝器海水出口与一级蒸发器相连，一级蒸发器盐水出口与二级蒸发器盐水入口相连，二级蒸发器盐水出口与一级闪蒸器入口相连，一级闪蒸器盐水出口与三级蒸发器入口连接，三级蒸发器盐水出口与二级闪蒸器入口连接，二级闪蒸器盐水出口与四级蒸发器入口连接，四级蒸发器盐水出口与三级闪蒸器入口连接，三级闪蒸器盐水出口与换热器另一路热交换入口相连，并通过该路与盐化器入口相连。

所述压气机、涡轮机和发电机通过一根中心轴连接在一起。

所述压气机和常规能源燃烧室之间设置旁通阀。

所述闪蒸室的水蒸气出口设置单向阀。

本实用新型的优越性在于：1、蒸发器利用涡轮机的废气作为蒸发器的热源使用，通过蒸发器内部的换热器蒸发海水，可以充分利用碟式太阳能微型空气轮机热发电系统所产生的余热，从而实现了太阳能发电与海水淡化的联合；2、设置多级蒸发器和多级闪蒸器组合使用能够多级加热海水，充分利用余热，提高能源的利用率；3、逐级闪蒸，有利于盐水的快速蒸发，增加级效率；4、海水预处理单元与冷凝器海水入口连接，冷凝器海水出口与一级蒸发器海水入口连接，能够利用海水作为冷凝液使用，在水蒸气凝结的同时也对海水进行预热，凝结的淡水从冷凝器流出，作为冷却液的海水作为原料进入蒸发器蒸发，利用水蒸气的热量预热海水，提高系统的能源利用率；5、闪蒸器出口与换热器入口连接，利用盐水中的热量对于海水进行第一次预热，充分利用了盐水的热量，提高能源的利用率；6、换热器出口与盐化单元入口连接，海水淡化中所产生的盐水作为原料输入到盐化器中，利用碟式太阳能装置聚集热量加热盐水，蒸发的水蒸气输入到冷凝器中冷凝，浓缩盐水，析出盐结晶，充分利用系统排出的盐水制盐；7、压气机、涡轮机和发电机通过一根中心轴连接在一起，可以降低压气机的损耗；8、压气机和常规能源燃烧室之间设置旁通阀，使装置在阳光不充足时，可使用常规能源燃烧室加热空气，保证系统正常工作。

附图说明

图1是本实用新型所涉碟式太阳能微型空气轮机热发电及海水淡化联合装置的结构示意图。

图中：1为压气机，2为碟式太阳能聚光器

，3为太阳能吸热器，4为旁通阀，5为常规能源燃烧室，6为涡轮机，7为发电机，8为一级蒸发室，9为二级蒸发室，10为一级闪蒸室，11为单向阀，12为三级蒸发室，13为二级闪蒸室，14为四级蒸发室，15为三级闪蒸室，16为冷凝器，17为换热器，18为海水预处理单元，19为盐化器，20为碟式太阳能聚光器

。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步的说明

如附图1所示，碟式太阳能微型空气轮机热发电及海水淡化联合装置由碟式太阳能微型空气轮机热发电系统及海水淡化系统组成。

碟式太阳能微型空气轮机热发电系统由压气机1、碟式太阳能聚光器

2、太阳能吸热器3、常规能源燃烧室5、涡轮机6及发电机7构成；海水淡化系统由海水预处理单元18、换热器17、冷凝器16、一级蒸发室8、二级蒸发室9、三级蒸发室12、四级蒸发室14、一级闪蒸室10、二级闪蒸室13、三级闪蒸室15、盐化器19、碟式太阳能聚光器

20构成。

压气机1设置有空气进口，压气机1输出口与太阳能吸热器3入口连接，碟式太阳能聚光器

2将太阳能聚焦在太阳能吸热器3上，太阳能吸热器3的输出口与常规能源燃烧室5输入口相连，常规能源燃烧室输出口5与涡轮机6输入口相连，压气机1、涡轮机6、发电机7通过一根中心轴连接到一起。涡轮机6输出口分别与一级蒸发室8、二级蒸发室9、三级蒸发室12、四级蒸发室14热源输入口连接，并通过各蒸发室尾气出口汇聚到一起排出。

海水预处理单元18设置海水入口，预处理单元18出口与换热器17一路热交换管道入口相连，其输出口与冷凝器16冷凝液入口相连，冷凝器16冷凝液出口与一级蒸发器8相连，一级蒸发器8盐水出口与二级蒸发器9盐水入口相连，二级蒸发器9盐水出口与一级闪蒸器入口10相连，一级闪蒸器10盐水出口与三级蒸发器12盐水入口连接，三级蒸发器12盐水出口与二级闪蒸器13入口连接，二级闪蒸器13盐水出口与四级蒸发器14盐水入口连接，四级蒸发器14盐水出口与三级闪蒸器15入口连接，三级闪蒸器15盐水出口与换热器17另一路管道入口相连，并通过该路管道出口与盐化器19相连，碟式太阳能聚光器

20将太阳能聚焦在盐化器19上，盐化器19水蒸气出口与冷凝器16水蒸气入口相连。

一级蒸发室8、二级蒸发室9、三级蒸发室12、四级蒸发室14、一级闪蒸室10、二级闪蒸室13、三级闪蒸室15的水蒸气出口与冷凝器水蒸气入口相连；一级闪蒸室10、二级闪蒸室13、三级闪蒸室15的水蒸气出口均设置单向阀11。

为了能够在太阳能不充分的情况下也能使系统正常的共做在压气机1与常规能源燃烧室5之间设置旁通阀4。

所述发电系统的工作介质是气体，所以各个器件之间的连接均为密封，以保障气体不外泄。因为大部分器件是以热量的应用，所以需要使各个零部件能够有一定的保温的效果。

本实施例的工作原理为：大气环境中的空气经过压气机1压缩后形成高压空气（出口压力约4bar，温度约为170℃），输入到太阳能吸热器3，利用碟式太阳能聚光器

2将太阳能聚焦在太阳能吸热器3上加热输入进来的高压空气，形成高温高压空气，（太阳能吸热器出口的温度在700℃，压力约为7bar），进一步将高温高压气体输入到常规能源燃烧室中形成高温高压空气（常规能源燃烧室的出口温度约为1000℃，压力约为10bar），然后将高温高压空气输入到涡轮机6中，驱动涡轮机做功，输出功用来驱动压气机1和发电机7工作，涡轮机6输出的中温低压气体（涡轮机的排气压力约为3bar，温度约为650℃），输入到各级蒸发器中，作为热源加热海水，形成低温低压气体，（蒸发器排出的温度约为70℃。压力约为3bar），然后通过排气口排出。

海水进入到海水预处理单元18，处理海水的杂质，不溶性物质等。预处理后的海水输入到换热器17中，进行第一次预热，预热后的海水输入到冷凝器16中，海水作为冷凝液使用，一方面使水蒸气在冷凝器中凝结成为淡水，一方面利用高温水蒸气预热海水，形成中温海水（冷凝器海水的排出中温海水约为75℃），将中温海水输入到一级蒸发器8中蒸发，利用发电系统输出的余热加热海水，形成高温水蒸气（高温水蒸气温度约为110℃），高温水蒸气输入到冷凝器中凝结，同时形成次高温盐水（高温盐水约为70℃），次高温盐水输出到二级蒸发器中，利用发电系统尾气二次加热次高温盐水，形成的高温水蒸气（高温水蒸气约为110℃），高温水蒸气输入到冷凝器中凝结，同时形成高温盐水（高温盐水约为95℃），高温盐水输入到一级闪蒸器10中进行闪蒸，形成低温水蒸气（低温水蒸气温度约为95℃），通过管道输入到冷凝器中冷凝，形成淡水排出，同时形成次高温盐水（次高温盐水温度约为80℃），次高温盐水进入下一级蒸发器中，再进去下一级闪蒸（同理）最后在三级闪蒸器15中形成次高温温盐水（次高温盐水约为80℃），次高温盐水输入到换热器17中利用盐水的余热预热海水，形成低温盐水（此时盐水温度约为65℃），低温盐水输入到盐化单元19中，利用二级碟式太阳能聚光系统为盐化器加热，利用高温析出盐，同时蒸发的水蒸气输出到冷凝器16中冷凝淡水。

本实用新型在阳光充分的条件下使用时，是不需要常规能源燃烧室的。但是在阳光不充沛的时候太阳能聚光器2不能提供足够多的热量时，就可以利用常规能源燃烧室进行补燃。常规燃料可以是天然气、沼气等，这样可以保持系统稳定的运行。

本实施例的技术效果：

1、该装置采用了碟式太阳能聚光装置和常规能源燃烧室联合提供热量的方式，可以联合太阳能和常规能源如天然气、沼气等，可以保证整个系统不受阳光影响，持续工作。

2、根据太阳能吸热器的出口温度，合理调配常规能源燃烧室的燃料，这样就可以保证发电系统的正确运行，既充分利用了太阳能，又节省了常规能源。

3、在海水淡化系统中设置了多级蒸发器和闪蒸器，这样可以充分利用发电系统所产生的余热，又能提高海水淡化的效率。

4、将原料海水作为冷凝液使用，这样既冷凝了水蒸气，吸收了高温水蒸气的热量，又预热海水，提高了能源的利用率，提高系统的效率。

5、设置盐化单元，将浓盐水输入到盐化单元，从浓盐水中制取盐，充分利用系统输出的浓盐水，废弃物回收，达到零排放。

6、本实用新型设计的整个系统，主要的输入是空气、海水以及常规燃料，主要的输出为空气、淡水、盐，该套系统没有排放污染性的废物，不会造成环境污染。

Claims (5)

1.一种碟式太阳能微型空气轮机热发电及海水淡化联合装置，其特征在于它由碟式太阳能微型空气轮机热发电系统及海水淡化系统组成；所述碟式太阳能微型空气轮机热发电系统包括压气机、碟式太阳能聚光器

、太阳能吸热器、常规能源燃烧室、涡轮机及发电机；所述海水淡化系统包括海水预处理单元、换热器、冷凝器、多级蒸发器、闪蒸器、盐化器、碟式太阳能聚光器

；

所述压气机设置有空气进口，压气机输出口与太阳能吸热器相连，碟式太阳能聚光器

将太阳能聚焦在太阳能吸热器上，太阳能吸热器的输出口与常规能源燃烧室输入口相连，常规能源燃烧室输出口与涡轮机输入口相连，涡轮机输出口与各级蒸发器热源入口相连并通过蒸发器废气出口排出，涡轮机与发电机连接；

所述海水预处理单元设置海水入口，预处理单元出口与换热器一路热交换入口连接，换热器出口与冷凝器的冷凝液入口相连，冷凝器冷凝液出口与多级蒸发器的一级蒸发器相连，闪蒸器串联于蒸发器的盐水出口，最后一级闪蒸器的盐水出口与换热器另一路热交换入口相连，并通过该路与盐化器入口相连，碟式太阳能聚光器

将太阳能聚焦在盐化器上，盐化器的水蒸气出口、多级蒸发器的水蒸气出口、闪蒸器的水蒸气出口与冷凝器水蒸气入口相连，由冷凝器的淡水出口排出淡水。

2.根据权利要求1所述一种碟式太阳能微型空气轮机热发电及海水淡化联合装置，其特征在于所述多级蒸发器包括一级蒸发器、二级蒸发器、三级蒸发器及四级蒸发器，冷凝器海水出口与一级蒸发器相连，一级蒸发器盐水出口与二级蒸发器盐水入口相连，二级蒸发器盐水出口与一级闪蒸器入口相连，一级闪蒸器盐水出口与三级蒸发器入口连接，三级蒸发器盐水出口与二级闪蒸器入口连接，二级闪蒸器盐水出口与四级蒸发器入口连接，四级蒸发器盐水出口与三级闪蒸器入口连接，三级闪蒸器盐水出口与换热器另一路热交换入口相连，并通过该路与盐化器入口相连。

3.根据权利要求1所述一种碟式太阳能微型空气轮机热发电及海水淡化联合装置，其特征在于所述压气机、涡轮机和发电机通过一根中心轴连接在一起。

4.根据权利要求1所述一种碟式太阳能微型空气轮机热发电及海水淡化联合装置，其特征在于所述压气机和常规能源燃烧室之间设置旁通阀。

5.根据权利要求1所述一种碟式太阳能微型空气轮机热发电及海水淡化联合装置，其特征在于所述闪蒸器的水蒸气出口设置单向阀。

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