一種應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能熱發(fā)電技術領域，特別涉及一種應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置。
【背景技術】
[0002]目前，常規(guī)可再生能源水電、光伏發(fā)電、風力發(fā)電等發(fā)電技術都存在季節(jié)性、間歇性、穩(wěn)定性的問題。太陽能熱發(fā)電配置蓄熱裝置，可實現夜間或者太陽輻射較差時連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，具有可調節(jié)性，易于并網，并且全生命周期內環(huán)境影響較小。配置蓄熱裝置實現夜間或者太陽輻射較差時連續(xù)發(fā)電是太陽能熱發(fā)電與光伏發(fā)電最大的優(yōu)勢所在。而當前國內外在太陽能熱發(fā)電蓄熱系統(tǒng)的蓄熱材料方面應用較多的是蒸汽、導熱油及熔鹽。但是蒸汽熱容較小導致蓄熱裝置體積龐大，蒸汽蓄熱裝置必須承受較高的壓力導致罐壁較厚、保溫要求高、熱效率低；導熱油工作溫度范圍有限，導熱油使用壽命較短，使用過程中安全性較差，同時超過400°C導熱油就會裂解劣化；而熔鹽最大的問題是熔點較高，極易造成管道凝固堵塞，而配置管道電伴熱防凝固系統(tǒng)又會額外增加系統(tǒng)成本。

【發(fā)明內容】

[0003]為了克服上述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其熱容量較好，不承壓，工作溫度范圍廣，無需配置儲存蓄熱介質的儲存罐，使用的固體蓄熱材料導熱性能好、不易劣化、材料成本相對低；不存在其他液態(tài)蓄熱裝置因為溫度降低凝固堵塞管道及設備的問題。
[0004]為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0005]一種應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，包括蒸發(fā)蓄熱器1和過熱蓄熱器2，所述蒸發(fā)蓄熱器1和過熱蓄熱器2之間通過汽水分離器3相連通，過熱蓄熱器2的出口與太陽能集熱系統(tǒng)4的出口均連接汽輪機7的進氣口，汽輪機7的出氣口連接冷凝器9的進氣口，冷凝器9的冷凝水出口與蒸發(fā)蓄熱器1和太陽能集熱系統(tǒng)4的進口相連，在太陽輻射達到要求時，泠凝水進入太陽能集熱系統(tǒng)4，否則進入蒸發(fā)蓄熱器1。
[0006]所述蒸發(fā)蓄熱器1包括砌在蓄熱磚101中的熱力管道和進行加熱的電加熱元件103，熱力管道與汽水分離器3的進水口和出水口連接形成循環(huán)，汽水分離器3的蒸汽出口接過熱蓄熱器2，蒸發(fā)蓄熱器1的進口與所述熱力管道連通。
[0007]所述電加熱元件103連接獨立不并網的電源5獲取能量，連接溫度控制器6實現加熱溫度控制。
[0008]所述電源5為光伏發(fā)電裝置或者風力發(fā)電裝置。
[0009]所述熱力管道中設置有循環(huán)栗104。
[0010]所述蒸發(fā)蓄熱器1和過熱蓄熱器2外均包裹保溫層102。
[0011]所述電加熱元件103為電加熱管或電阻絲，均勻布置在蓄熱磚內101。
[0012]所述太陽能集熱系統(tǒng)4的形式為槽式、線性菲涅爾式或塔式。
[0013]與現有技術相比，本實用新型將固體蓄熱裝置應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，相比當前太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)常用的蓄熱方式，具有工作溫度范圍廣，熱容性能好，存蓄熱量多，而且不會出現水、熔鹽和導熱油在較低溫度下凍管堵塞管道設備的問題。同時無需配置高成本的儲存蓄熱介質的儲存罐，本實用新型采取的固體蓄熱材料熱容性能及導熱性能好、材料不易劣化，成本相對導熱油和熔鹽更低。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0016]如附圖1所示，一種應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，主要包括蒸發(fā)蓄熱器1和過熱蓄熱器2兩部分，蒸發(fā)蓄熱器1和過熱蓄熱器2之間通過汽水分離器3相連通，過熱蓄熱器2的出口為整個固體蓄熱裝置的出口，蒸發(fā)蓄熱器1的進口為整個固體蓄熱裝置的進口。太陽能集熱系統(tǒng)4的形式可以為槽式、線性菲涅爾式或塔式。
[0017]整個固體蓄熱裝置與太陽能集熱系統(tǒng)4并聯連接，固體蓄熱裝置與太陽能集熱系統(tǒng)4的出口均和汽輪機7進氣口連接，汽輪機7的出氣口連接冷凝器9進氣口，冷凝器9冷卻的冷凝水在系統(tǒng)白天太陽輻射較好時直接通過凝結水栗10進入太陽能集熱系統(tǒng)4，在白天太陽輻射較差或者夜間時通過凝結水栗10進入固體蓄熱裝置換熱產生過熱蒸氣。
[0018]蒸發(fā)蓄熱器1包括砌在蓄熱磚101中的設置有循環(huán)栗104的熱力管道和進行加熱的電加熱元件103，電加熱元件103為電加熱管或電阻絲，均勻布置在蓄熱磚內101，連接獨立不并網的電源5獲取能量，電源5為光伏發(fā)電裝置或者風力發(fā)電裝置，利用溫度控制器6實現加熱溫度控制。熱力管道與汽水分離器3的進水口和出水口連接形成循環(huán)，汽水分離器3的蒸汽出口接過熱蓄熱器2，蒸發(fā)蓄熱器1的進口與所述熱力管道連通。
[0019]蒸發(fā)蓄熱器1和過熱蓄熱器2外均包裹保溫層102，即整個固體蓄熱裝置的主體結構由蓄熱磚101砌成，固體蓄熱裝置外層通過保溫層102進行保溫，防止存儲的熱量散失。蒸發(fā)蓄熱器1目的在于通過蓄熱磚101將熱量傳遞給凝結水栗9過來的凝結水，然后通過汽水分離器3進行汽水分離，飽和蒸汽進入過熱蓄熱器2加熱成過熱蒸汽，飽和水通過循環(huán)栗進入蒸發(fā)蓄熱器1進行下一輪的循環(huán)加熱。蓄熱磚101，要求蓄熱材料必須具備有較高導熱系數以保證熱量的有效傳遞，較高的比熱以蓄積較多的熱量，同時在高溫下化學性質穩(wěn)定，例如，可以選擇固體氧化鎂，氧化鎂含量為90 %。
[0020]本實用新型的工作原理:
[0021]白天太陽輻射較好時，關閉固體蓄熱裝置進出口閥門，光伏發(fā)電裝置5提供電阻絲103所需要的電源，電阻絲103的功率通過溫度控制柜6調節(jié)，溫度控制柜6根據安裝在固體蓄熱裝置各處的測溫點調節(jié)電阻絲103的加熱功率，從而加熱蓄熱磚101，蓄熱磚101將熱量存儲起來，為防止存儲的熱量散失，固體蓄熱裝置外表面包裹保溫層102。在汽輪機7中做完功的蒸汽在冷凝器9冷卻，冷卻的凝結水通過凝結水栗10栗入線性菲涅爾太陽能集熱系統(tǒng)4加熱至過熱蒸汽，高溫高壓的過熱蒸汽進入汽輪機7做功驅動發(fā)電機8發(fā)電。
[0022]白天太陽輻射較差或者夜間無太陽輻射時，關閉線性菲涅爾太陽能集熱系統(tǒng)4進出口閥門。在汽輪機7中做完功的蒸汽在冷凝器9冷卻，通過凝結水栗10進入固體蓄熱裝置，蓄熱磚101存儲的熱量傳遞給凝結水，熱力管道在蒸發(fā)蓄熱器1內通過循環(huán)栗104形成水循環(huán)，汽水分離器3進行汽水分離，飽和水通過循環(huán)栗104進入蒸發(fā)蓄熱器1進行下一輪的水循環(huán)加熱。飽和蒸汽進入過熱蓄熱器2加熱成過熱蒸汽，高溫高壓的過熱蒸汽進入汽輪機7做功驅動發(fā)電機8發(fā)電。
[0023]本實用新型將固體蓄熱裝置應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，相比當前太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)常用的蓄熱方式，具有工作溫度范圍廣，熱容性能好，存蓄熱量多，而且不會出現水、熔鹽和導熱油在較低溫度下凍管堵塞管道設備的問題。同時無需配置高成本的儲存蓄熱介質的儲存罐，本實用新型采取的固體蓄熱材料熱容性能及導熱性能好、材料不易劣化，成本相對導熱油和熔鹽更低。
[0024]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，包括蒸發(fā)蓄熱器(1)和過熱蓄熱器(2)，其特征在于，所述蒸發(fā)蓄熱器(1)和過熱蓄熱器(2)之間通過汽水分離器(3)相連通，過熱蓄熱器(2)的出口與太陽能集熱系統(tǒng)(4)的出口均連接汽輪機(7)的進氣口，汽輪機(7)的出氣口連接冷凝器(9)的進氣口，冷凝器(9)的冷凝水出口與蒸發(fā)蓄熱器(1)和太陽能集熱系統(tǒng)(4)的進口相連，在太陽輻射達到要求時，泠凝水進入太陽能集熱系統(tǒng)(4)，否則進入蒸發(fā)蓄熱器(1)。2.根據權利要求1所述應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)蓄熱器(1)包括砌在蓄熱磚(101)中的熱力管道和進行加熱的電加熱元件(103)，熱力管道與汽水分離器(3)的進水口和出水口連接形成循環(huán)，汽水分離器(3)的蒸汽出口接過熱蓄熱器(2)，蒸發(fā)蓄熱器(1)的進口與所述熱力管道連通。3.根據權利要求2所述應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述電加熱元件(103)連接獨立不并網的電源(5)獲取能量，連接溫度控制器(6)實現加熱溫度控制。4.根據權利要求3所述應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述電源(5)為光伏發(fā)電裝置或者風力發(fā)電裝置。5.根據權利要求2所述應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述熱力管道中設置有循環(huán)栗(104)。6.根據權利要求2所述應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)蓄熱器(1)和過熱蓄熱器(2)外均包裹保溫層(102)。7.根據權利要求2所述應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述電加熱元件(103)為電加熱管或電阻絲，均勻布置在蓄熱磚內(101)。8.根據權利要求1所述應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，其特征在于，所述太陽能集熱系統(tǒng)(4)的形式為槽式、線性菲涅爾式或塔式。
【專利摘要】一種應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的固體蓄熱裝置，主要包括蒸發(fā)蓄熱器和過熱蓄熱器，蒸發(fā)蓄熱器由固體蓄熱材料制作的蓄熱磚、電加熱絲、溫度控制器、循環(huán)泵、汽水分離器、熱力管道等組成；固體蓄熱裝置與太陽能集熱系統(tǒng)并聯連接，固體蓄熱裝置與太陽能集熱系統(tǒng)的出口和汽輪機進氣口連接，汽輪機的出汽口連接冷凝器進氣口，冷凝器冷卻的冷凝水在系統(tǒng)白天太陽輻射較好時直接通過凝結水泵進入太陽能集熱系統(tǒng)，在白天太陽輻射較差或者夜間時通過凝結水泵進入固體蓄熱裝置換熱產生過熱蒸氣；相比當前常用的蓄熱方式，固體蓄熱裝置具有工作溫度范圍廣，熱容性能好，存蓄熱量多；而且不會出現水、熔鹽和導熱油在較低溫度下凍管堵塞管道設備的問題。
【IPC分類】F24J2/34, F01D15/10, F28D20/00
【公開號】CN205027183
【申請?zhí)枴緾N201520701394
【發(fā)明人】曹傳釗, 鄭建濤, 徐海衛(wèi), 劉明義, 裴杰
【申請人】中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司, 華能集團技術創(chuàng)新中心
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年9月10日