RU2586034C1 - Solar power plant - Google Patents
Solar power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2586034C1 RU2586034C1 RU2015111644/06A RU2015111644A RU2586034C1 RU 2586034 C1 RU2586034 C1 RU 2586034C1 RU 2015111644/06 A RU2015111644/06 A RU 2015111644/06A RU 2015111644 A RU2015111644 A RU 2015111644A RU 2586034 C1 RU2586034 C1 RU 2586034C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam generator
- temperature
- heat
- steam
- circuit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области энергетики, а именно к области использования солнечной энергии, и может быть применено при генерировании электрического тока с использованием энергии солнечного излучения в качестве источника теплового излучения.The invention relates to the field of energy, namely to the field of use of solar energy, and can be applied to generate electric current using the energy of solar radiation as a source of thermal radiation.
Уровень техникиState of the art
Известна солнечная энергетическая установка, содержащая заполненный низкокипящим рабочим веществом замкнутый циркуляционный контур, в который последовательно включены солнечный парогенератор, паровая турбина, кинематически соединенная с электрогенератором, и конденсатор. При этом замкнутый циркуляционный контур выполнен герметичным и установлен в вертикальной плоскости с образованием в нем восходящего участка для подъема паров рабочего вещества и опускного участка для стока рабочего вещества в жидком состоянии. Причем солнечный парогенератор и паровая турбина включены в циркуляционный контур на восходящем участке, конденсатор включен в циркуляционный контур в наивысшей его точке, а на опускном участке в циркуляционный контур дополнительно включена гидравлическая турбина, которая кинематически соединена с электрогенератором паровой турбины (RU 9901 U1, 16.05.1999).A known solar power plant containing a closed circulation circuit filled with a low-boiling working medium, in which a solar steam generator, a steam turbine kinematically connected with an electric generator, and a condenser are connected in series. In this case, the closed circulation circuit is sealed and installed in a vertical plane with the formation in it of an ascending section for raising the vapor of the working substance and a lowering section for the drain of the working substance in a liquid state. Moreover, the solar steam generator and the steam turbine are included in the circulation circuit at the upstream section, the condenser is included in the circulation circuit at its highest point, and at the lowering section, a hydraulic turbine is additionally included in the circulation circuit, which is kinematically connected to the steam turbine generator (RU 9901 U1, 16.05. 1999).
Недостаткам известной установки является высокая себестоимость получаемой электроэнергии, а также относительно невысокий кпд.The disadvantages of the known installation is the high cost of electricity received, as well as the relatively low efficiency.
Из ЕР 2322796 А2, опубл. 18.05.2011 известна солнечная энергетическая установка, внутри которой расположен замкнутый циркуляционный контур, в который последовательно включены испаритель, турбина с генератором и испаритель. В одном из вариантов выполнения установки при выработке пара в качестве рабочей жидкости в циркуляционном контуре применяют расплав соли. Причем нагретый расплав соли может содержаться в аккумуляторе для хранения тепловой энергии, что позволяет работать установке при отсутствии солнечной энергии в течение некоторого периода времени.From EP 2322796 A2, publ. 05/18/2011 a solar power plant is known, inside of which there is a closed circulation circuit, in which an evaporator, a turbine with a generator and an evaporator are connected in series. In one embodiment of the installation, when generating steam, molten salt is used as the working fluid in the circulation circuit. Moreover, the heated salt melt may be contained in the battery for storing thermal energy, which allows the installation to work in the absence of solar energy for a certain period of time.
Недостаткам известной установки является высокая себестоимость получаемой электроэнергии, а также относительно невысокий кпд, при этом парогенератор не обладает функцией теплоаккумулятора кратковременного хранения тепловой энергии.The disadvantages of the known installation is the high cost of electricity produced, as well as the relatively low efficiency, while the steam generator does not have the function of a heat accumulator for the short-term storage of thermal energy.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является солнечная энергетическая установка, раскрытая в RU 2184873 С1, 10.07.2002.The closest analogue of the claimed invention is a solar power installation, disclosed in RU 2184873 C1, 07/10/2002.
Установка состоит из турбины с низкокипящим рабочим веществом, испарителя и конденсатора, при этом рабочее вещество испаряется в испарителе за счет солнечной энергии, поступающей в испаритель через теплоноситель, испарение рабочего вещества происходит в теплообменнике, одной полостью которого является испаритель, а в другой полости проходит теплоноситель, нагретый солнечной энергией.The installation consists of a turbine with a low-boiling working substance, an evaporator and a condenser, while the working substance is evaporated in the evaporator due to solar energy supplied to the evaporator through the heat carrier, the working substance is vaporized in the heat exchanger, the cavity of which is the evaporator, and the heat carrier passes in the other cavity heated by solar energy.
Конденсатором является другой теплообменник, в одной полости которого проходит отработанный пар, а в другой - охладитель, который отбирает тепло у отработанного пара, превращая его в жидкость, охладителем может быть любое жидкое или газообразное вещество окружающей среды в месте нахождения установки, постоянно имеющее температуру 283 K и ниже. Если такого вещества окружающей среды с постоянной низкой температурой нет, как, например, в пустыне, то можно как охладитель использовать жидкость, охлаждая ее в ночное время холодным воздухом в дополнительном теплообменнике. Для того, чтобы установка могла работать не только днем, в часы, когда светит Солнце, но и в любое другое время имеются дополнительные накопительные емкости, тщательно теплоизолированные, одна - для горячего теплоносителя, другая - для холодного теплоносителя, а при использовании дополнительного теплообменника для охлаждения охлаждающей жидкости также имеются две емкости, одна - для охладителя, поступающего из теплообменника, где он отдал свое тепло веществу окружающей среды, другая - для охладителя, поступающего из конденсатора, где он отбирает тепло у отработавшего пара, превращая его при этом в жидкость.The condenser is another heat exchanger, in one cavity of which the spent steam passes, and in the other - a cooler that takes heat from the exhaust steam, turning it into a liquid, the cooler can be any liquid or gaseous environmental substance at the location of the installation, constantly having a temperature of 283 K and below. If there is no such environmental medium with a constant low temperature, as, for example, in the desert, then it is possible to use a liquid as a cooler, cooling it at night with cold air in an additional heat exchanger. In order for the installation to work not only during the day, during the hours when the Sun is shining, but also at any other time, there are additional storage tanks that are carefully insulated, one for hot heat carrier, the other for cold coolant, and when using an additional heat exchanger for there are also two tanks for cooling the coolant, one for the cooler coming from the heat exchanger, where it gave its heat to the environment, and the other for the cooler coming from the condenser, where it is from Iraheta heat from exhaust steam, transforming it with a liquid.
Главным недостатком известного технического решения является низкий кпд и, следовательно, невозможность повышения мощности всей установки.The main disadvantage of the known technical solution is the low efficiency and, therefore, the inability to increase the power of the entire installation.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задача предлагаемого технического решения состоит в разработке автономной солнечной энергетической установки.The objective of the proposed technical solution is to develop an autonomous solar power plant.
Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности преобразования солнечной энергии.The technical result of the invention is to increase the efficiency of conversion of solar energy.
Указанный технический результат достигается за счет того, что солнечная энергетическая установка включает, по меньшей мере, один солнечный коллектор, парогенератор, паровую турбину, конденсатор, при этом парогенератор включает функцию теплоаккумулятора кратковременного хранения тепловой энергии и представляет собой сосуд с теплоизоляцией, заполненный высокотемпературной жидкостью. При этом установка включает первый замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературным теплоносителем, в который последовательно включены коллектор и парогенератор, причем первый контур содержит теплообменник, расположенный в парогенераторе. Установка содержит второй замкнутый циркуляционный контур, заполненный низкокипящим рабочим веществом, в который последовательно включены парогенератор, паровая турбина, кинематически соединенная с электрогенератором, и конденсатор, содержащий теплообменник, соединенный с трубопроводом для подачи холодной воды и трубопроводом для выхода горячей воды, причем второй контур содержит теплообменник, расположенный в парогенераторе.The specified technical result is achieved due to the fact that the solar power plant includes at least one solar collector, a steam generator, a steam turbine, a condenser, while the steam generator includes the function of a heat accumulator for short-term storage of thermal energy and is a vessel with heat insulation, filled with high-temperature liquid. The installation includes a first closed circulation circuit with a high-temperature coolant, in which a collector and a steam generator are connected in series, the first circuit containing a heat exchanger located in the steam generator. The apparatus comprises a second closed circulation circuit filled with a low boiling medium, in which a steam generator, a steam turbine kinematically connected to an electric generator, and a condenser comprising a heat exchanger connected to a cold water supply pipe and a hot water outlet pipe are connected in series, the second circuit comprising heat exchanger located in the steam generator.
Установка содержит третий замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературной жидкостью, в который последовательно включены парогенератор и теплоаккумулятор длительного хранения тепловой энергии, заполненный высокотемпературной жидкостью, причем третий контур содержит два теплообменника, расположенные соответственно в парогенераторе и теплоаккумуляторе длительного хранения тепловой энергии.The installation comprises a third closed circulation circuit with a high-temperature liquid, in which a steam generator and a heat accumulator for long-term storage of thermal energy, filled with a high-temperature liquid, are sequentially connected, the third circuit containing two heat exchangers located respectively in a steam generator and a heat accumulator for long-term storage of thermal energy.
В качестве высокотемпературного теплоносителя применены минеральные масла, высокотемпературные расплавы солей.Mineral oils and high-temperature salt melts are used as a high-temperature coolant.
Высокотемпературный теплоноситель содержит добавку в виде углеродных нанотрубок в количестве 0,1-1 об. %.The high-temperature coolant contains an additive in the form of carbon nanotubes in an amount of 0.1-1 vol. %
Низкокипящее рабочее вещество представляет собой фреон, этиловый спирт.The low-boiling working substance is freon, ethyl alcohol.
В качестве высокотемпературной жидкости применены минеральные масла, высокотемпературные расплавы солей.Mineral oils and high-temperature salt melts are used as a high-temperature liquid.
В качестве теплообменников применены кожухотрубные теплообменники.Shell and tube heat exchangers are used as heat exchangers.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг. 1 - Схема солнечной энергетической установки:FIG. 1 - Scheme of a solar power plant:
1 - солнечный коллектор;1 - solar collector;
2 - парогенератор, выполняющий функцию теплоаккумулятора кратковременного хранения тепловой энергии;2 - a steam generator that performs the function of a heat accumulator for short-term storage of thermal energy;
3 - паровая турбина;3 - steam turbine;
4 - электрогенератор;4 - electric generator;
5 - конденсатор;5 - capacitor;
6 - первый замкнутый циркуляционный контур;6 - the first closed circulation circuit;
7 - теплообменник первого контура;7 - heat exchanger of the primary circuit;
8 - второй замкнутый циркуляционный контур;8 - the second closed circulation circuit;
9 - теплообменник конденсатора;9 - condenser heat exchanger;
10 - трубопровод для подачи холодной воды;10 - pipeline for supplying cold water;
11 - трубопровод для выхода горячей воды;11 - pipeline for hot water outlet;
12 - теплообменник второго контура;12 - heat exchanger of the second circuit;
13 - обратный клапан;13 - check valve;
14 - третий замкнутый циркуляционный контур;14 - the third closed circulation circuit;
15 - теплоаккумулятор длительного хранения тепловой энергии;15 - heat accumulator for long-term storage of thermal energy;
16 - первый теплообменник третьего контура;16 - the first heat exchanger of the third circuit;
17 - второй теплообменник третьего контура;17 - the second heat exchanger of the third circuit;
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
На фиг. 1 изображена солнечная энергетическая установка, включающая, по меньшей мере, один солнечный коллектор (1), парогенератор (2), паровую турбину (3) и конденсатор (5). При этом парогенератор (2) включает функцию теплоаккумулятора кратковременного хранения тепловой энергии и представляет собой сосуд с теплоизоляцией, заполненный высокотемпературной жидкостью. Причем установка включает первый замкнутый циркуляционный контур (6) с высокотемпературным теплоносителем, в который последовательно включены коллектор (1) и парогенератор (2), причем первый контур (6) содержит теплообменник (7), расположенный в парогенераторе (2), а циркуляция высокотемпературного теплоносителя осуществляется при помощи циркуляционного насоса (не показан). Второй замкнутый циркуляционный контур (8) заполнен низкокипящим рабочим веществом, в который последовательно включены парогенератор (2), паровая турбина (3), кинематически соединенная с электрогенератором (4), и конденсатор (5), который включает теплообменник (9), соединенный с трубопроводом (10) для подачи холодной воды и трубопроводом (11) для выхода горячей воды, причем второй контур (8) содержит теплообменник (12), расположенный в парогенераторе, а циркуляция низкокипящего рабочего вещества осуществляется при помощи циркуляционного насоса (не показан). При этом второй замкнутый контур (8) содержит обратный клапан (13), установленный на входе в парогенератор (2) для подачи низкокипящего вещества.In FIG. 1 shows a solar power plant including at least one solar collector (1), a steam generator (2), a steam turbine (3) and a condenser (5). In this case, the steam generator (2) includes the function of a heat accumulator for short-term storage of thermal energy and is a vessel with thermal insulation, filled with high-temperature liquid. Moreover, the installation includes a first closed circulation circuit (6) with a high temperature coolant, in which a collector (1) and a steam generator (2) are connected in series, the first circuit (6) containing a heat exchanger (7) located in the steam generator (2), and the circulation of the high temperature the coolant is carried out using a circulation pump (not shown). The second closed circulation circuit (8) is filled with a low-boiling working substance, in which a steam generator (2), a steam turbine (3) kinematically connected to an electric generator (4), and a condenser (5), which includes a heat exchanger (9) connected to a pipeline (10) for supplying cold water and a pipeline (11) for the outlet of hot water, the second circuit (8) containing a heat exchanger (12) located in the steam generator, and the circulation of the low boiling medium is carried out using a circulation pump (not it turned out). In this case, the second closed circuit (8) contains a check valve (13) installed at the inlet to the steam generator (2) for supplying low-boiling substance.
Кроме того, установка содержит третий замкнутый циркуляционный контур (14) с высокотемпературной жидкостью, в который последовательно включены парогенератор (2) и теплоаккумулятор (15) длительного хранения тепловой энергии, заполненный высокотемпературной жидкостью, причем третий контур содержит два теплообменника (16, 17), расположенные соответственно в парогенераторе (2) и теплоаккумуляторе (15) длительного хранения тепловой энергии, а циркуляция высокотемпературной жидкости осуществляется при помощи циркуляционного насоса (не показан).In addition, the installation contains a third closed circulation circuit (14) with a high-temperature liquid, in which a steam generator (2) and a heat accumulator (15) for long-term storage of thermal energy filled with a high-temperature liquid are sequentially connected, the third circuit containing two heat exchangers (16, 17), located respectively in the steam generator (2) and the heat accumulator (15) for long-term storage of thermal energy, and the circulation of the high-temperature liquid is carried out using a circulation pump (not shown).
В качестве высокотемпературного теплоносителя применены минеральные масла, высокотемпературные расплавы солей.Mineral oils and high-temperature salt melts are used as a high-temperature coolant.
Высокотемпературный теплоноситель содержит добавку в виде углеродных нанотрубок в количестве 0,1-1 об. %.The high-temperature coolant contains an additive in the form of carbon nanotubes in an amount of 0.1-1 vol. %
Низкокипящее рабочее вещество представляет собой фреон, этиловый спирт.The low-boiling working substance is freon, ethyl alcohol.
В качестве высокотемпературной жидкости применены минеральные масла, высокотемпературные расплавы солей.Mineral oils and high-temperature salt melts are used as a high-temperature liquid.
В качестве теплообменников применены кожухотрубные теплообменники, змеевик и любые другие известные теплообменники.Shell and tube heat exchangers, a coil and any other known heat exchangers are used as heat exchangers.
Рабочая площадь солнечного коллектора составляет от несколько десятков до несколько сотен м2. В случае если установка содержит более одного коллектора, то они соединяются в замкнутом контуре параллельно или последовательно.The working area of the solar collector is from several tens to several hundred m 2 . If the installation contains more than one collector, then they are connected in a closed loop in parallel or in series.
Теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии содержит вакуумную изоляцию и поддерживает температуру 150-200°С без подзарядки в течение 72 часов.The heat accumulator for short-term storage of thermal energy contains vacuum insulation and maintains a temperature of 150-200 ° C without recharging for 72 hours.
Теплоаккумулятор длительного хранения тепловой энергии содержит вакуумную теплоизоляцию и поддерживает температуру 150-200°С без подзарядки в течение 1500 часов.The heat accumulator for long-term storage of thermal energy contains vacuum insulation and maintains a temperature of 150-200 ° C without recharging for 1,500 hours.
Парогенератор содержит теплоизоляцию, например, выполненную из пеностекла, либо используют вакуумную.The steam generator contains thermal insulation, for example, made of foam glass, or use vacuum.
Замкнутые циркуляционные контуры представляют собой металлическую трубу с теплоизоляцией, например, выполненную из пеностекла.Closed circulation circuits are a metal pipe with thermal insulation, for example, made of foam glass.
В качестве высокотемпературного теплоносителя и высокотемпературной жидкости применяют минеральные масла на основе алкилнафтеновых и алкилароматических углеводородов и высокотемпературные расплавы солей на основе смесей высокотемпературных расплавов KNO3 и NaNO3.Mineral oils based on alkyl naphthenic and alkyl aromatic hydrocarbons and high temperature salt melts based on mixtures of high temperature KNO 3 and NaNO 3 melts are used as a high-temperature coolant and a high-temperature liquid.
Для повышения степени поглощения солнечной инсоляции высокотемпературный теплоноситель содержит добавку в виде углеродных нанотрубок диаметром 10-50 нм и длинной 70-100 нм в количестве 0,1-1 об. %. При содержании нанотрубок менее 0,1% степень поглощения солнечной инсоляции будет низка, а при содержании нанотрубок более 1% приведет к удорожанию теплоносителя.To increase the absorption rate of solar insolation, a high-temperature coolant contains an additive in the form of carbon nanotubes with a diameter of 10-50 nm and a length of 70-100 nm in an amount of 0.1-1 vol. % If the content of nanotubes is less than 0.1%, the degree of absorption of solar insolation will be low, and if the content of nanotubes is more than 1%, it will increase the cost of the coolant.
Пример 1Example 1
Согласно фиг. 1 первый замкнутый циркуляционный контур (6), заполнен высокотемпературным теплоносителем с добавкой в виде углеродных нанотрубок в количестве 0,1 об. %, который циркулирует по контуру при помощи циркуляционного насоса (не показан). Теплоноситель поступает в солнечный коллектор (1) площадью 150 м2, где он нагревается от солнечной энергии. Далее нагретый теплоноситель попадает в теплообменник (7), расположенный в парогенераторе (2), где происходит отдача тепла от теплоносителя высокотемпературной жидкости, которая находится в парогенераторе (2). Затем теплоноситель повторно поступает в коллектор, и цикл повторяется. Низкокипящее рабочее вещество по второму замкнутому контуру (8) при помощи циркуляционного насоса (не показан) из конденсатора (5) через обратный клапан (13) поступает в теплообменник (12), где происходит испарение рабочего вещества и получение пара. Далее пар поступает в паровую турбину (3), где часть энергии рабочего пара турбины (3) при помощи электрогенератора (4), совмещенного с турбиной (3), преобразуют в электроэнергию, которую расходуют на поддержание функциональности установки или на электроэнергию, необходимую потребителю (освещение, питание бытовых приборов и др.). Из турбины (3) пары рабочего вещества поступают в конденсатор (5), где происходит конденсация пара за счет теплообменника (9), в который поступает холодная вода по трубопроводу (10). Затем низкокипящее рабочее вещество попадает во второй замкнутый контур (8) и цикл повторяется, а нагретая горячая вода из теплообменника (9) по трубопроводу (11) поступает на нужды потребителюAccording to FIG. 1, the first closed circulation circuit (6), is filled with a high-temperature coolant with an additive in the form of carbon nanotubes in an amount of 0.1 vol. % that circulates through the circuit using a circulation pump (not shown). The coolant enters the solar collector (1) with an area of 150 m 2 , where it is heated by solar energy. Then, the heated heat carrier enters the heat exchanger (7) located in the steam generator (2), where heat is transferred from the heat carrier to the high-temperature liquid, which is located in the steam generator (2). Then the coolant re-enters the collector, and the cycle repeats. A low-boiling working substance in a second closed circuit (8), using a circulation pump (not shown), from the condenser (5) through the check valve (13) enters the heat exchanger (12), where the working substance is evaporated and steam is produced. Next, the steam enters the steam turbine (3), where part of the energy of the working steam of the turbine (3) is converted into electric energy by means of an electric generator (4) combined with the turbine (3), which is spent on maintaining the functionality of the installation or on electricity needed by the consumer ( lighting, food, household appliances, etc.). From the turbine (3), the vapors of the working substance enter the condenser (5), where the condensation occurs due to the heat exchanger (9), into which cold water enters through the pipeline (10). Then the low-boiling working substance enters the second closed circuit (8) and the cycle repeats, and the heated hot water from the heat exchanger (9) through the pipeline (11) is supplied to the needs of the consumer
Пример 2Example 2
Согласно фиг. 1 первый замкнутый циркуляционный контур (6) заполнен высокотемпературным теплоносителем, который циркулирует по контуру (6) при помощи циркуляционного насоса (не показан). Теплоноситель поступает в два солнечных коллектора (на фиг. 1, обозначено поз. 1), каждый площадью 25 м2, которые соединены с контуром параллельно, где он нагревается от солнечной энергии. Далее нагретый теплоноситель попадает в теплообменник (7), расположенный в парогенераторе (2), где происходит отдача тепла от теплоносителя высокотемпературной жидкости, которая находится в парогенераторе (2). Затем теплоноситель повторно поступает в коллектора, и цикл повторяется. Низкокипящее рабочее вещество по второму замкнутому контуру (8) при помощи циркуляционного насоса (не показан) из конденсатора (5) через обратный клапан (13) поступает в теплообменник (12), где происходит испарение рабочего вещества и получение пара. Далее пар поступает в паровую турбину (3), где часть энергии рабочего пара турбины (3) при помощи электрогенератора (4), совмещенного с турбиной (3), преобразуют в электроэнергию, которую расходуют на поддержание функциональности установки или на электроэнергию, необходимую потребителю (освещение, питание бытовых приборов и др.). Из турбины (3) пары рабочего вещества поступают в конденсатор (5), где происходит конденсация пара за счет теплообменника (9), в который поступает холодная вода по трубопроводу (10). Затем низкокипящее рабочее вещество попадает во второй замкнутый контур (8) и цикл повторяется, а нагретая горячая вода из теплообменника (9) по трубопроводу (11) поступает на нужды потребителю.According to FIG. 1, the first closed circulation circuit (6) is filled with a high-temperature coolant that circulates along the circuit (6) using a circulation pump (not shown). The coolant enters two solar collectors (in Fig. 1, indicated by pos. 1), each with an area of 25 m 2 , which are connected to the circuit in parallel, where it is heated by solar energy. Then, the heated heat carrier enters the heat exchanger (7) located in the steam generator (2), where heat is transferred from the heat carrier to the high-temperature liquid, which is located in the steam generator (2). Then the coolant re-enters the collector, and the cycle repeats. A low-boiling working substance in a second closed circuit (8), using a circulation pump (not shown), from the condenser (5) through the check valve (13) enters the heat exchanger (12), where the working substance is evaporated and steam is produced. Next, the steam enters the steam turbine (3), where part of the energy of the working steam of the turbine (3) is converted into electric energy by means of an electric generator (4) combined with the turbine (3), which is spent on maintaining the functionality of the installation or on electricity needed by the consumer ( lighting, food, household appliances, etc.). From the turbine (3), the vapors of the working substance enter the condenser (5), where the condensation occurs due to the heat exchanger (9), into which cold water enters through the pipeline (10). Then the low-boiling working substance enters the second closed circuit (8) and the cycle repeats, and the heated hot water from the heat exchanger (9) through the pipeline (11) is supplied to the needs of the consumer.
Кроме того, система содержит третий замкнутый циркуляционный контур (14), заполненный высокотемпературной жидкостью, которая циркулирует по контуру при помощи циркуляционного насоса (не показан). В третий контур последовательно включены парогенератор (2) и теплоаккумулятор (15) длительного хранения тепловой энергии, заполненный высокотемпературной жидкостью, причем третий контур содержит два теплообменника (16, 17), расположенные соответственно в парогенераторе (2) и теплоаккумуляторе (15) длительного хранения тепловой энергии.In addition, the system comprises a third closed circulation circuit (14) filled with a high-temperature fluid that circulates through the circuit using a circulation pump (not shown). A steam generator (2) and a heat accumulator (15) for long-term storage of thermal energy filled with a high-temperature liquid are sequentially included in the third circuit, the third circuit containing two heat exchangers (16, 17) located respectively in the steam generator (2) and heat accumulator (15) for long-term storage of heat energy.
Для выполнения парогенератором своих функций (выработка пара и накопления тепла) температура высокотемпературной жидкости должна составлять 150-200°C, а в теплоаккумуляторе (15) длительного хранения тепловой энергии - 150-250°C.For the steam generator to perform its functions (steam generation and heat storage), the temperature of the high-temperature liquid should be 150-200 ° C, and in the heat accumulator (15) for long-term storage of thermal energy - 150-250 ° C.
В случае если температура высокотемпературной жидкости в парогенераторе (2) опустится ниже 150°C, включается циркуляционный насос (не показан), который подает горячую высокотемпературную жидкость в парогенератор (2) из теплоаккумулятора (15) длительного хранения тепловой энергии, тем самым повышая температуру высокотемпературной жидкости в парогенераторе (2) до необходимой при помощи теплообмена, происходящего между теплообменником (16) и высокотемпературной жидкостью.If the temperature of the high-temperature liquid in the steam generator (2) drops below 150 ° C, a circulation pump (not shown) is turned on, which delivers hot high-temperature liquid to the steam generator (2) from the heat accumulator (15) for long-term storage of thermal energy, thereby increasing the temperature of the high-temperature liquid in the steam generator (2) to the required by heat exchange between the heat exchanger (16) and the high-temperature liquid.
Если температура высокотемпературной жидкости в парогенераторе (2) превысит 200°С, включается циркуляционный насос, который подает нагретую в теплобменнике (16) горячую высокотемпературную жидкость в теплообменник (17) теплоаккумулятора (15) длительного хранения тепловой энергии.If the temperature of the high-temperature liquid in the steam generator (2) exceeds 200 ° C, the circulation pump is turned on, which supplies the hot high-temperature liquid heated in the heat exchanger (16) to the heat exchanger (17) of the heat accumulator (15) for long-term storage of thermal energy.
Применение высокотемпературного теплоносителя в первом контуре заявленной солнечной установки позволяет подать его в парогенератор с более высокой температурой, чем вода, что позволяет в парогенераторе, выполняющим функцию кратковременного хранения тепловой энергии и заполненном высокотемпературной жидкостью, поддерживать высокую температуру высокотемпературной жидкости в нем, в том числе при отсутствии солнца. Высокотемпературная жидкость в парогенераторе обеспечивает выработку большего количества пара за счет значительного перепада температур между высокотемпературной жидкостью и низкокипящим рабочем веществом, в том числе при отсутствии солнца, используемого для работы турбины, которая кинематически связана с электрогенератором, вырабатывающим электроэнергию за счет работы турбины от пара.The use of a high-temperature coolant in the first circuit of the claimed solar installation allows it to be supplied to a steam generator with a higher temperature than water, which allows the steam generator, which performs the function of short-term storage of thermal energy and filled with a high-temperature liquid, to maintain a high temperature of a high-temperature liquid in it, including when lack of sun. The high-temperature liquid in the steam generator provides the production of a larger amount of steam due to a significant temperature difference between the high-temperature liquid and the low-boiling working substance, including in the absence of the sun used to operate the turbine, which is kinematically connected to the electric generator that generates electricity through the operation of the turbine from steam.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить автономную солнечную установку, позволяющую увеличить эффективность преобразования солнечной энергии.Thus, the present invention allows to obtain an autonomous solar installation, which allows to increase the conversion efficiency of solar energy.
Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.The invention has been disclosed above with reference to a specific embodiment. Other specialists may be obvious to other embodiments of the invention, without changing its essence, as it is disclosed in the present description. Accordingly, the invention should be considered limited in scope only by the following claims.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015111644/06A RU2586034C1 (en) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | Solar power plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015111644/06A RU2586034C1 (en) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | Solar power plant |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014135294/06A Division RU2559093C1 (en) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Solar power plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2586034C1 true RU2586034C1 (en) | 2016-06-10 |
Family
ID=56115232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015111644/06A RU2586034C1 (en) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | Solar power plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2586034C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2633979C1 (en) * | 2016-11-16 | 2017-10-20 | Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" | Combined heat and electrogenerated unit |
| RU2701650C1 (en) * | 2018-09-04 | 2019-09-30 | Андрей Валерьевич Шеленин | Water-solar power plant |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2111422C1 (en) * | 1995-03-06 | 1998-05-20 | Энергетический научно-исследовательский институт им.Г.М.Кржижановского | Combined solar-electric power plant |
| RU2184873C1 (en) * | 2000-12-13 | 2002-07-10 | Исачкин Анатолий Федорович | Solar power plant |
| RU2249162C1 (en) * | 2003-09-25 | 2005-03-27 | Гаврил Захарович Марко | Solar steam turbine plant |
| EP2322796A2 (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-18 | General Electric Company | Systems and apparatus relating to solar-thermal power generation |
-
2015
- 2015-03-31 RU RU2015111644/06A patent/RU2586034C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2111422C1 (en) * | 1995-03-06 | 1998-05-20 | Энергетический научно-исследовательский институт им.Г.М.Кржижановского | Combined solar-electric power plant |
| RU2184873C1 (en) * | 2000-12-13 | 2002-07-10 | Исачкин Анатолий Федорович | Solar power plant |
| RU2249162C1 (en) * | 2003-09-25 | 2005-03-27 | Гаврил Захарович Марко | Solar steam turbine plant |
| EP2322796A2 (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-18 | General Electric Company | Systems and apparatus relating to solar-thermal power generation |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2633979C1 (en) * | 2016-11-16 | 2017-10-20 | Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" | Combined heat and electrogenerated unit |
| RU2701650C1 (en) * | 2018-09-04 | 2019-09-30 | Андрей Валерьевич Шеленин | Water-solar power plant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Santos et al. | Concentrating solar power | |
| Chopra et al. | Experimental performance evaluation of a novel designed phase change material integrated manifold heat pipe evacuated tube solar collector system | |
| Kalogirou et al. | Exergy analysis of solar thermal collectors and processes | |
| RU2599697C1 (en) | Complementary heat energy system using solar energy and biomass | |
| DeLovato et al. | A review of heat recovery applications for solar and geothermal power plants | |
| KR101109535B1 (en) | Evaporative Desalination System of Sea Water using Solar Energy | |
| CN201318255Y (en) | Solar comprehensive utilizing system | |
| US20140116048A1 (en) | Multi-Functional Solar Combined Heat and Power System | |
| US20130139807A1 (en) | Thermal energy generation system | |
| WO2014003577A1 (en) | Plant for energy production | |
| US20140224295A1 (en) | Effective and scalable solar energy collection and storage | |
| KR101109534B1 (en) | System Making Fresh Water from Sea Water using Solar Energy and Small Hydroelectric Power | |
| CA2736418A1 (en) | A low temperature solar power system | |
| KR101469928B1 (en) | heating and cooling apparatus using the heat pump | |
| Salari et al. | Thermodynamic analysis of a photovoltaic thermal system coupled with an organic Rankine cycle and a proton exchange membrane electrolysis cell | |
| EP2871359B1 (en) | Auxiliary steam supply system in solar power plants | |
| RU2559093C1 (en) | Solar power plant | |
| CN102278285A (en) | High-temperature heat-accumulating-type new energy utilizing system | |
| RU2586034C1 (en) | Solar power plant | |
| JP2014122576A (en) | Solar heat utilization system | |
| US11073305B2 (en) | Solar energy capture, energy conversion and energy storage system | |
| US10364803B2 (en) | Modular tower-type solar thermal power generation system | |
| CN205714612U (en) | The anti-condensation structure of trough type solar power generation and solar parabolic through power generation system | |
| US10060299B2 (en) | Thermo-elevation plant and method | |
| CN101388626A (en) | Solar electric generating apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170830 |