一种点-线聚焦耦合集热场太阳能热发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能光-热利用技术领域，具体设及一种点-线聚焦禪合集热场太 阳能热发电系统。
【背景技术】
[0002] 能源问题关系国计民生，是目前我国社会经济高速健康发展的主要制约因素，而 对于太阳能的合理有效利用，是有望成为解决该一问题的重要手段之一。
[0003] 目前，抛物槽式与塔式聚焦技术是太阳能热发电领域中发展最为成熟、商业化程 度最高的两种技术。其中，抛物槽式聚焦技术属于线聚焦，对应的聚焦比范围大致为20? 100,所采用的传热工质多为导热油，其应用主要针对200°c?400°C的中低温范围；塔式聚 焦技术属于点聚焦，对应的聚焦比范围大致为200?1000,所采用的传热工质多为烙盐，可 承受较高集热温度，其应用主要针对400°CW上的高温范围。虽然采用上述任一形式集热场 的太阳能热发电系统均已有商业应用，但其存在的固有不足却仍然突出。对于抛物槽式集 热场，虽然集热场单位面积成本低但存在散热面积大的缺点；导热油高温分解（< 400°C ) 限制了过热蒸汽参数，进而制约了系统发电效率；若直接采用水作为工质则存在集热管程 长、汽-液两相流动控制难度大W及集热管周向热应力的问题，同时也给蓄热增加了难度。 对于塔式集热场，集热场单位面积成本高；集热场规模受聚焦精度和成本的限制；烙盐具 有低温凝固限制（> 240°C )，需有辅助热源保证循环；烙盐预热-汽化过程存在高品位能 源利用不合理的不足；若直接采用水作为工质则使管路疏运和控制难度急剧增加。
[0004] 然而，通过对比塔式与抛物槽式聚焦技术的特点可W发现，二者在运行特点上存 在互补的可能性。W水/蒸汽饱和参数10MPa、3irC为例，若采用塔式与抛物槽式组成的禪 合集热场，一方面抛物槽式集热场集热效率对规模不敏感，因而禪合集热场突破了单一塔 式集热场规模受聚焦精度和成本的限制；另一方面烙盐对水进行预热、蒸发及过热过程使 高品位能源得W梯级合理利用，可W获得500°CW上高参数过热蒸汽用于发电，进而提高发 电效率。
[00化]另外，线性菲涅尔聚焦技术近年来也得到了快速发展。由于抛物槽式及线性菲涅 尔式在聚焦形式上同属线聚焦形式，因而具有相似的性能指标和共性特点，且当W水为吸 热工质时，线性菲涅尔集热场在运行可靠性与经济性方面相对于抛物槽式更具优势。鉴于 此，本发明将线性菲涅尔式及抛物槽式集热场统一作为线聚焦集热场一并考虑。
【发明内容】
[0006] (一）要解决的技术问题
[0007] 有鉴于此，本发明提供了一种点-线聚焦禪合集热场太阳能热发电系统，W解决 单一类型集热场的不足，提高太阳能热发电系统综合效率。
[000引（二）技术方案
[0009] 为达到上述目的，本发明提供了一种点-线聚焦禪合集热场太阳能热发电系统， 其特征在于，该系统包括点-线聚焦禪合集热子系统1、蓄热子系统2和动力-发电子系统 3,其中；点-线聚焦禪合集热子系统1包括塔式集热场4、线性菲涅尔式或抛物槽式集热场 5 W及辅助设备，用于聚焦太阳能加热水产生蒸汽；蓄热子系统2包括高温蓄热器6、低温蓄 热器7 W及辅助设备，用于在福照条件优越时储存热量，在福照条件不利时释放热量，保持 系统连续运行；动力-发电子系统3包括蒸汽轮机、发电机组W及辅助设备，用于将热能转 化为电能并输出。
[0010] 上述方案中，该系统还包括过/再热器8,设置于点-线聚焦禪合集热子系统1的 线性菲涅尔式或抛物槽式集热场5与动力-发电子系统3之间，给水经过线性菲涅尔式或 抛物槽式集热场5加热成为一定温度压力下的饱和蒸汽，饱和蒸汽进入过/再热器8进一 步加热成为50(TC W上高参数过热蒸汽，之后进入动力-发电子系统3的蒸汽轮机的高压缸 膨胀作功；蒸汽轮机的高压缸出口蒸汽进入过/再热器8,由烙盐加热成为500°C W上过热 蒸汽，之后进入蒸汽轮机的低压缸膨胀作功，然后通过动力-发电子系统3的发电机组进行 发电。
[0011] 上述方案中，所述动力-发电子系统3的辅助设备至少包括冷凝器、凝结水累、给 水加热器、除氧器和高压循环累，蒸汽轮机的低压缸出口蒸汽经冷凝器冷却为过冷水，过冷 水依次经过凝结水累、给水加热器、除氧器及高压循环累后循环进入线性菲涅尔式或抛物 槽式集热场5。
[0012] 上述方案中，在所述点-线聚焦禪合集热子系统1中，烙盐经塔式集热场4加热后 首先用于过热饱和蒸汽产生500°C W上高参数过热蒸汽，之后进入线性菲涅尔式或抛物槽 式集热场5用于水的预热、汽化。
[0013] 上述方案中，所述线性菲涅尔式或抛物槽式集热场5采用套管型集热管，烙盐在 套管型集热管的内管流动，水在套管型集热管的外管流动，二者逆流换热，该过程中水在内 部烙盐与外部聚焦太阳能的双重加热条件下迅速被加热产生饱和蒸汽。
[0014] 上述方案中，所述套管型集热管采用同屯、或偏屯、套管设计，对于偏屯、套管型集热 管，其内管轴线位置W外管轴线位置为起点，向背离反光镜面方向进行适当偏移。
[0015] 上述方案中，所述蓄热子系统2在福照条件优越时储存热量是进行蓄热过程，在 福照条件不利时释放热量是进行放热过程。
[0016] 上述方案中，当蓄热子系统2进行蓄热过程时，部分烙盐通过高温蓄热器6释放显 热量进行蓄热；部分饱和蒸汽通过低温蓄热器7释放潜热进行蓄热。
[0017] 上述方案中，当蓄热子系统2进行放热过程时，给水经低温蓄热器7被预热、汽化 后产生饱和蒸汽；在经过/再热器8成为过热蒸汽，后进入动力-发电子系统4用于发电。 [001引上述方案中，过/再热器8加热量由高温蓄热器6经烙盐循环提供。
[0019] (S)有益效果
[0020] 从上述技术方案可W看出，本发明具有W下有益效果：
[0021] 1、本发明提供的点-线聚焦禪合集热场太阳能热发电系统中，烙盐经塔式集热场 高温加热至550°C?60(TC，首先对线性菲涅尔式或抛物槽式集热场出口饱和蒸汽进行过 热并对汽轮机高压缸出口蒸汽进行再热，然后进入线性菲涅尔式或抛物槽式集热场对给水 进行蒸发及预热，出口温度250°C?300°C，从而实现了高品位能源的梯级合理利用。
[0022] 2、本发明提供的点-线聚焦禪合集热场太阳能热发电系统中，W烙盐代替线性菲 涅尔式或抛物槽式集热场常见的导热油作为传热工质，可显著提升过热蒸汽参数，进而提 升发电效率。
[0023] 3、本发明提供的点-线聚焦禪合集热场太阳能热发电系统中，由于线性菲涅尔式 或抛物槽式集热场的集热效率不随规模减小，进而突破了单一塔式集热场规模受聚焦精度 和成本的限制，系统可选用更大容量动力-发电机组，有利于进一步提升发电效率。
[0024] 4、本发明提供的点-线聚焦禪合集热场太阳能热发电系统中，由于塔式集热场的 集热效率高于线性菲涅尔式或抛物槽式集热场的集热效率，进而提升了禪合集热场综合集 热效率，有利于减少集热过程热量损失。
[0025] 5、本发明提供的点-线聚焦禪合集热场太阳能热发电系统中，采用套管型集热 管，实现了塔式集热场提供的热量在满足蒸汽过/再热之余的热量可W灵活地进入线性菲 涅尔式或抛物槽式集热场对给水的预热、汽化过程进行热量补充，根据需要线性菲涅尔式 或抛物槽式集热场可全部或部分采用套管型集热管，使得在匹配点-线不同聚焦形式集热 场的设计过程更加灵活。
[0026] 6、本发明提供的点-线聚焦禪合集热场太阳能热发电系统中，采用套管型集热 管，实现了聚焦太阳能与烙盐对给水的双重加热，加热效率显著提高，可显著缩短加热流 程，减少热损失。
[0027] 7、本发明提供的点-线聚焦禪合集热场太阳能热发电系统中，采用套管型集热 管，水/蒸汽在外管环形区域内流动，相比于传统集热管流速增加，并且干度提升加快，因 而更易使壁面完全润湿，达到缓解集热管热应力问题。
[002引8、本发明提供的点-线聚焦禪合集热场太阳能热发电系统中，采用偏屯、套管型集 热管，可W进一步改善集热管周向温度均匀性，避免热应力问题。
[0029] 9、本发明提供的点-线聚焦禪合集热场太阳能热发电系统，给水吸收的热量全部 自于太阳能，实现了二氧化碳的零排放，达到绿色环保电厂的要求。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明提供的点-线聚焦禪合集热场太阳能热发电系统的示意图；
[0031] 图2为依照本发明实施例的点-线聚焦禪合集热场太阳能热发电系统的运行示意 图；
[0032] 其中，各部件及相应标记为；1-点-线聚焦禪合集热子系统；2-蓄热子系统；3-动 力-发电子系统；4-塔式集热场；5-线性菲涅尔式或抛物槽式集热场；6-高温蓄热器； 7-低温蓄热器；8-过/再热器；9-烙盐循环累；10-高温蓄热器循环累；11-给水高压累； 12-低温蓄热器循环累；13-蒸汽轮机；14-发电机组；15-冷凝器；16-冷却塔；17-凝结水 累；18-给水加热器；19-除氧器；20-给水加热器。
[0033] 图3为依照本发明实施例的同屯、套管型集热管的结构示意图；
[0034] 图4为依照本发明实施例的适用于线性菲涅尔式集热器的偏屯、套管型集热管的 结构示意图；
[0035] 图5为依照本发明实施例的适用于抛物槽式集热器的偏屯、套管型集热管的结构 示意图；
[0036] 其中，各部件及相应标记为；21-玻璃套管；22-真空层；23-选择吸收性涂层； 24-不诱钢外管；25-不诱钢内管；26-线性菲涅尔式集热器；27-线性菲涅尔式套管型集热 管；28-抛物槽式