一种采用空气传热介质的菲涅尔式太阳能热发电系统的制作方法
【专利摘要】一种采用空气传热介质的菲涅尔式太阳能热发电系统，包括汽轮机，汽轮机的出气口连接冷凝器进气口，冷凝器冷凝的给水通过凝结水泵送入菲涅尔预热段的入口，菲涅尔预热段出口连接第一换热器，菲涅尔蒸发段出口分成两路，一路连第一换热器，另一路连接菲涅尔过热段进口，第一换热器和菲涅尔蒸发段进口连接有空气压缩机，第一换热器连接汽包的进气口，汽包的出气口连接第二换热器，菲涅尔过热段进口和第二换热器之间连接空气压缩机，菲涅尔过热段出口和第二热器连接，第二换热器连接汽轮机进气口，汽轮机和发电机连接，菲涅尔式太阳能热发电系统采取空气作为传热介质，具有传热介质来源广、工作温度高、经济性较好、维护简单，环境友好等优点。
【专利说明】一种采用空气传热介质的菲涅尔式太阳能热发电系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能发电【技术领域】，具体涉及一种采用空气传热介质的菲涅尔式太阳能热发电系统。
【背景技术】
[0002]目前，已建成和在建的线性菲涅尔太阳能热发电系统应用的传热介质主要是水，但是水在吸热器的蒸发段存在汽水两相流，从而存在一系列的技术难题，而采用导热油为传热介质的菲涅尔式太阳能电站目前基本没有，这是由于导热油超过400°C会氧化分解，故导热油作为传热介质会限制热力循环效率，同时导热油在高温高压下油雾与空气接触形成爆炸混合物。而熔盐的相变焓较大、储热密度高、价格适中，因此具有较大的发展潜力。菲涅尔光热发电技术公司德国Novatec Solar在其位于西班牙的PEl菲涅尔太阳能电站上试验其“直接熔盐传热”(DMS)技术，但是熔盐存在导热性不佳、且存在较严重的高温腐蚀及易凝固堵塞管道等问题，仍然是制约其规模应用的难题。一旦熔盐在系统中凝固，则可能导致系统整体或部分报废。
[0003]与国外光热发电发展领先地区(美国南部、西班牙)的相比，我国适合发展光热发电的地区主要是在西北部高原高寒地区，这些地区具有风沙大、温差大、干旱缺水等特点。因此采用水为传热介质会耗用大量的水，而采用导热油和熔盐为传热介质都会存在管道凝固等问题，防凝固会提高光热电站厂用电率，从而影响电站的经济性。
[0004]作为传热介质空气容易获取，可降低传热介质的投资；空气性质稳定，可提高线性菲涅尔太阳能热发电系统的工作温度，出口空气温度可达到700°C，汽水系统侧可实现超临界参数，也可采用联合循环，提高循环效率；在高原高寒地区不存在传热介质凝固等问题，便于维护；不存在因相变带来的分解和腐蚀等问题。
【发明内容】
[0005]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采用空气传热介质的菲涅尔式太阳能热发电系统，采用空气作为传热介质，不存在目前常用的传热介质存在的易凝固、易因相变分解腐蚀、耗水量大等问题，具有传热介质来源广、工作温度高、经济性较好、维护简单，环境友好等优点。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0007]—种采用空气传热介质的菲涅尔式太阳能热发电系统，包括汽轮机5，汽轮机5的出气口连接冷凝器7进气口，冷凝器7冷凝的给水通过凝结水泵8送入菲涅尔预热段101的入口，菲涅尔预热段101出口连接第一换热器401的第一入口，菲涅尔蒸发段102出口分成两路，一路连第一换热器401第二入口，另一路连接菲涅尔过热段103进口，第一换热器401的第一出口和菲涅尔蒸发段102进口连接有空气压缩机2，第一换热器401蒸汽出口连接汽包3的进气口，汽包3的出气口连接第二换热器402的第一入口，菲涅尔过热段103进口和第二换热器402的第一出口之间连接空气压缩机2，菲涅尔过热段103出口和第二热器402的第二入口连接，第二换热器402的出气口连接汽轮机5进气口，汽轮机5和发电机6连接，菲涅尔式太阳能热发电系统采取空气作为传热介质。
[0008]所述菲涅尔预热段101吸热器采用镀膜排管方式。
[0009]所述菲涅尔蒸发段102及菲涅尔过热段103的吸热器采用真空集热管。
[0010]所述菲涅尔蒸发段102及菲涅尔过热段103的出口管道内装有混合格栅9。
[0011]本发明的有益效果为:
[0012]由于采用空气作为传热介质，可从环境中随意免费获得，相比目前其他几种常用的传热介质具有更低廉的成本；空气性质稳定，可提高线性菲涅尔太阳能发电系统的工作温度，出口空气温度可达到700°C，汽水系统侧可实现超临界参数，也可采用联合循环，提高循环效率；同时采用空气作为传热介质不存在其他几种常用的传热介质存在的管道凝固和因相变带来的分解、腐蚀及管道振动等问题。这点对于光热发电在太阳能资源丰富的西北部高原高寒地区应用具有十分重要的现实意义。该系统还具有经济性佳、维护简单，环境友好等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]附图为本发明结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0015]如附图所示，一种采用空气传热介质的菲涅尔式太阳能热发电系统，包括汽轮机5，汽轮机5的出气口连接冷凝器7进气口，冷凝器7冷凝的给水通过凝结水泵8送入菲涅尔预热段101的入口，菲涅尔预热段101出口连接第一换热器401的第一入口，菲涅尔蒸发段102出口分成两路，一路连第一换热器401第二入口，另一路连接菲涅尔过热段103进口，第一换热器401的第一出口和菲涅尔蒸发段102进口连接有空气压缩机2，第一换热器401蒸汽出口连接汽包3的进气口，汽包3的出气口连接第二换热器402的第一入口，菲涅尔过热段103进口和第二换热器402的第一出口之间连接空气压缩机2，菲涅尔过热段103出口和第二热器402的第二入口连接，第二换热器402的出气口连接汽轮机5进气口，汽轮机5和发电机6连接，菲涅尔式太阳能热发电系统采取空气作为传热介质。
[0016]所述菲涅尔预热段101吸热器采用镀膜排管方式，目的在于预热给水。
[0017]所述菲涅尔蒸发段102及菲涅尔过热段103的吸热器采用真空集热管，可有效防止热量损失。
[0018]所述菲涅尔蒸发段102及菲涅尔过热段103的出口管道内装置有混合格栅9，目的在于使得高温空气充分混合温度均匀。
[0019]本发明的工作原理为:
[0020]做完功的蒸汽流经冷凝器7冷却成凝结水，凝结水通过凝结水泵8泵入菲涅尔式预热段101，接收太阳辐射聚焦加热到一定温度的饱和水；
[0021]空气通过空气压缩机2压缩到一定压力后，经过混合格栅9的充分混合均匀传输到菲涅尔式蒸发段102接收太阳辐射加热，加热后的空气通过管道里安置的混合格栅9充分混合均匀，然后传输到第一换热器401将热量传递给水，饱和水被加热成湿饱和蒸汽流进汽包3进行汽水分离，饱和水通过循环泵10重新泵入第一换热器401和空气换热进行加热，汽包3出来的饱和蒸汽传输到第二换热器402 ；
[0022]在第一换热器401换热后的空气被空气压缩机2压缩后泵入菲涅尔过热段103，菲涅尔蒸发段102出口一部分被加热的空气也传输到菲涅尔过热段103，空气在菲涅尔过热段103接收太阳辐射加热，加热后的空气通过管道里安置的混合格栅9充分混合均匀，然后进入第二换热器402将热量传递给饱和蒸汽，从而将饱和蒸汽加热成过热蒸汽，高温高压的过热蒸汽进入汽轮机5做功驱动发电机6发电，做完功的蒸汽流经冷凝器7冷却，从而整个系统形成循环。
[0023]本发明传热介质采用空气，可从环境中随意免费获得，相比目前其他几种常用的传热介质具有更低廉的成本，空气性质稳定，在高原高寒地区不存在传热介质凝固等问题，便于维护；不存在因相变带来的分解、腐蚀及管道振动等问题。同时该系统还具有经济性佳、维护简单、环境友好等优点。
[0024]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种采用空气传热介质的菲涅尔式太阳能热发电系统，包括汽轮机(5)，其特征在于:汽轮机(5)的出气口连接冷凝器(7)进气口，冷凝器(7)冷凝的给水通过凝结水泵(8)送入菲涅尔预热段(101)的入口，菲涅尔预热段(101)出口连接第一换热器(401)的第一入口，菲涅尔蒸发段(102)出口分成两路，一路连第一换热器(401)第二入口，另一路连接菲涅尔过热段(103)进口，第一换热器(401)的第一出口和菲涅尔蒸发段(102)进口连接有空气压缩机(2)，第一换热器(401)蒸汽出口连接汽包(3)的进气口，汽包(3)的出气口连接第二换热器(402)的第一入口，菲涅尔过热段(103)进口和第二换热器(402)的第一出口之间连接空气压缩机(2)，菲涅尔过热段(103)出口和第二热器(402)的第二入口连接，第二换热器(402)的出气口连接汽轮机(5)进气口，汽轮机(5)和发电机(6)连接，菲涅尔式太阳能热发电系统采取空气作为传热介质。
2.根据权利要求1所述的一种采用空气传热介质的菲涅尔式太阳能热发电系统，其特征在于:所述菲涅尔预热段(101)吸热器采用镀膜排管方式。
3.根据权利要求1所述的一种采用空气传热介质的菲涅尔式太阳能热发电系统，其特征在于:所述菲涅尔蒸发段(102)及菲涅尔过热段(103)的吸热器采用真空集热管。
4.根据权利要求1所述的一种采用空气传热介质的菲涅尔式太阳能热发电系统，其特征在于:所述菲涅尔蒸发段(102)及菲涅尔过热段(103)的出口管道内装置有混合格栅(9)。
【文档编号】F03G6/06GK104074693SQ201410216848
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】许世森, 曹传钊, 徐越, 郑建涛, 刘明义, 徐海卫, 刘冠杰, 裴杰 申请人:中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司, 华能集团技术创新中心