太阳能热电联产方法及装置与流程

本发明涉及太阳能热发电技术领域，尤其是一种太阳能热电联产方法及装置。

背景技术：

太阳能中低温发电路线可以因地制宜，与多种可再生能源互补，形成分布式太阳能热电联产能源站，为一定区域内提供电能和供热，实现能源梯级、综合利用。

利用低成本、较为成熟可靠的聚焦集热方式，产生一定压力参数的蒸汽推动热电机组做功发电和供热，实现热电联产的太阳能综合热力利用能源供给，这种模式在热、电能源消费缺口巨大的东部经济发达地区的经济园区、沿海岛屿等地区非常受欢迎。

采用太阳能热电联产，其系统的稳定性、实用性和经济性为市场空间的要求，保持稳定的传输功率和充分利用太阳能能源为太阳能低温热发电、供热技术发展的方向。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种利用太阳能热发电进行太阳能热电联产的方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

太阳能热电联产方法，包括太阳能集热后将有机热媒通过蒸发器加热的步骤、膨胀机利用低温有机热媒膨胀做功的步骤、膨胀机带动发电机组发电的步骤和低温有机热媒散热供暖的步骤，其特征在于：所述热媒由蒸发器加热后通过电磁三通阀在流入膨胀机和流入冷凝器之间切换，在热媒对膨胀机做功过程中，当检测到膨胀机超速时，电磁三通阀自动将热媒切换至冷凝器。

本发明技术方案的进一步改进在于：由蒸发器加热后的热媒参数达不到要求时，电磁三通阀切换热媒由蒸发器直接流入冷凝器；由蒸发器加热后的热媒参数达到要求时，电磁三通阀切换热媒由蒸发器流入膨胀机。

本发明技术方案的进一步改进在于：通过调节热媒流量，控制膨胀机的转速；通过调节冷凝器的冷却水流量，控制热媒的热交换率。

太阳能热电联产装置，包括太阳能集热板、蒸发器、工质泵、膨胀机、发电机组、冷凝器和散热器，太阳能集热板将吸收的太阳能源传送至蒸发器，热媒通过工质泵输送至蒸发器加热后进入膨胀机做功，膨胀机驱动发电机组进行发电，热媒在膨胀机内完成做功后进入冷凝器，散热器通过与冷凝器的热交换进行散热供暖，其特征在于：还包括电磁三通阀和转速传感器，所述电磁三通阀入口连接蒸发器出口，电磁三通阀出口分别连接膨胀机入口和冷凝器入口，所述转速传感器设置在膨胀机上。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述蒸发器出口管道上设有温度传感器，所述冷凝器入口管道上设有压力传感器Ⅰ，所述膨胀机入口管道上设有压力传感器Ⅱ。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述工质泵的转速和所述电磁三通阀的切换均由控制器控制，所述温度传感器、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和转速传感器测量的数据均由控制器采集处理并输出至显示器显示，所述显示器采用触摸屏。

本发明技术方案的进一步改进在于：还包括储液罐，所述储液罐入口连接冷凝器出口，所述储液罐出口连接工质泵入口，所述热媒采用有机工质R245fa或R123液体，所述储液罐出口还设有将热媒导入膨胀机润滑部位的润滑油泵。

本发明技术方案的进一步改进在于：还包括在膨胀机超速时进行报警的报警装置。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述散热器以液体水为介质进行散热供暖，并通过给水泵强制循环。

本发明技术方案的进一步改进在于：太阳能热电联产装置集成在矩形框架内，所述矩形框架底部设有滚轮，并且矩形框架顶部设有吊耳。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明通过利用太阳能热发电技术进行热电联产，并在运行过程中针对出现的膨胀机超速现象具有紧急停机措施，避免设备损坏。

本发明实时监测加热后的热媒参数，选择符合要求的热媒进入膨胀机做功，保证膨胀机的高效稳定运行，将不符合要求的热媒进入冷凝器散热，达到热媒热能的有效利用；本发明通过调整工质泵的转速进一步的控制膨胀机的稳定运转，使膨胀机保持最优运行工况；本发明采用热媒作为膨胀机的润滑油，节省了润滑系统，减小了系统重量和占用空间；本发明的供热系统采用给水泵强制循环，可对循环水的流量进行调节，从而可根据热媒温度调节供热强度，达到对热媒的充分利用；本发明集成在一个矩形框架上，方便移动，能够在野外独立使用。

附图说明

图1是本发明原理结构示意图；

图2是本发明立体结构示意图；

其中，1、蒸发器，2、冷凝器，3、膨胀机，4、工质泵，5、储液罐，6、电磁三通阀，7、温度传感器，8、压力传感器Ⅰ，9、压力传感器Ⅱ，10、转速传感器，11、润滑油泵，12、发电机组，13、散热器，14、给水泵，15、太阳能集热板，16、控制器，17、矩形框架，18、滚轮。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

如图1所示，太阳能热电联产方法，包括通过太阳能集热将导热油送入蒸发器1，蒸发器将有机热媒加热的步骤；膨胀机3利用低温有机热媒膨胀做功的步骤；膨胀机3带动发电机组12发电的步骤和低温有机热媒散热供暖的步骤；所述热媒由蒸发器1加热后通过电磁三通阀6的切换而流入膨胀机3做功或者流入冷凝器2散热，热媒对膨胀机3做功过程中，当检测到膨胀机3超速时，电磁三通阀6自动将热媒切换至冷凝器2，使用过程中能够避免由于超速引起的设备损坏。

如图1所示，当由蒸发器1加热后的热媒参数达不到要求时，电磁三通阀6切换热媒由蒸发器1直接流入冷凝器2；当由蒸发器1加热后的热媒参数达到要求时，电磁三通阀6切换热媒由蒸发器1流入膨胀机3；选择符合要求的热媒进入膨胀机3做功，保证膨胀机3的高效稳定运行，将不符合要求的热媒进入冷凝器2散热，达到热媒热能的有效利用。

如图1所示，通过调节热媒流量，控制膨胀机3的转速，使膨胀机3保持在最高效的工况下运行；通过调节冷凝器2的冷却水流量，控制热媒的热交换率，通过改变冷却水的流量及进水温度调节膨胀机3的背压，当室内需要热量少时，多发出电能，从而实现不同的热电比需求，将热媒的热能达到最大化的应用。

如图1、图2所示，太阳能热电联产装置，包括太阳能集热板15、蒸发器1、膨胀机3、发电机组12、冷凝器2、工质泵4和散热器13，还包括电磁三通阀6和转速传感器10，所述电磁三通阀6入口连接蒸发器1出口，电磁三通阀6出口分别连接膨胀机3入口和冷凝器2入口，所述转速传感器10设置在膨胀机3上；太阳能集热板15将吸收的太阳能源传送至蒸发器1，热媒通过工质泵4输送至蒸发器1加热后进入膨胀机3做功，膨胀机3驱动发电机组12进行发电，热媒在膨胀机3内完成做功后进入冷凝器2，散热器13通过与冷凝器2的热交换进行散热供暖；发电过程中，转速传感器10实时监测膨胀机3的转速，当出现膨胀机3转速超速现象时，电磁三通阀6自动切换，将由蒸发器1加热的热媒从流入膨胀机3切换至冷凝器2，没有了动力的膨胀机3速度能够迅速降低下来，保证设备安全。

如图1、图2所示，蒸发器1出口管道上设有温度传感器7，温度传感器7实时监测由蒸发器1加热的热媒的温度；冷凝器2入口管道上设有压力传感器Ⅰ8，压力传感器Ⅰ8实时监测进入冷凝器2的热媒压力；膨胀机3入口管道上设有压力传感器Ⅱ9，压力传感器Ⅱ9实时监测进入膨胀机3的热媒压力；这样无论热媒处于怎样的流动方向，均能得到由蒸发器1加热后的温度和压力参数，根据热媒的温度和/或压力参数，控制热媒是否进入膨胀机3做功，保证膨胀机3能够稳定高效的运行，从而保证发电机组12运行的稳定性。

如图1、图2所示，所述工质泵4的转速和所述电磁三通阀6的切换均由控制器16控制，所述温度传感器7、压力传感器Ⅰ8、压力传感器Ⅱ9和转速传感器10测量的数据均由控制器16采集处理并输出至显示器显示，所述显示器采用触摸屏。

如图1、图2所示，所述太阳能热电联产装置还包括储液罐5，所述储液罐5入口连接冷凝器2出口，所述储液罐5出口连接工质泵4入口；从膨胀机3出来的热媒进入冷凝器2中被冷凝为具有一定过冷度的液体，随后进入储液罐5中进行缓冲，工质泵4将储液罐5中的热媒送到蒸发器1中完成下一循环；所述热媒采用有机工质R245fa或R123液体，有机工质R245fa或R123液体可以直接作为膨胀机3的润滑油，储液罐5出口设有将热媒导入膨胀机3润滑部位的润滑油泵11，从而实现对膨胀机3的润滑。

如图1、图2所示，所述太阳能热电联产装置还包括在膨胀机3超速时进行报警的报警装置，当膨胀机3超速后报警装置自动开启，以提醒工作人员注意。

如图1、图2所示，所述散热器13采用液体水为介质进行散热供暖，并通过给水泵14强制循环，通过调节给水泵14的转速调节散热器13的热交换率。

如图1、图2所示，太阳能热电联产装置集成在矩形框架17内，所述矩形框架17底部设有滚轮18，并且矩形框架17顶部设有吊耳；太阳能热电联产装置作为一个整体存在与矩形框架17内，在使用时无需组装，使用方便；矩形框架17底部的滚轮18方便在平地上移动，同时滚轮18所占用的空间将矩形框架17腾空一定高度，方便叉车对矩形框架17叉起移动；矩形框架17顶部设有吊耳，方便用于吊车吊运。

如图1、图2所示，本发明所述膨胀机3为透平膨胀机或者螺杆膨胀机。