基于熔盐传热蓄热的太阳能梯级加热高温集热系统的制作方法

本实用新型属于储能技术领域，具体涉及一种基于熔盐传热蓄热的太阳能梯级加热高温集热系统。

背景技术：

太阳能光热利用技术是直接把太阳的辐射能转换为热能加以利用的一种清洁能源利用技术。太阳能光热利用系统主要有槽式、塔式和碟式三种系统。槽式太阳能光热利用系统属于中温系统，其采用槽型抛物面聚光集热器，通常聚光比在10～100之间，集热器中的工作介质运行温度一般不超过600℃。塔式太阳能光热利用系统属于高温系统，其利用数量众多的定日镜将太阳热辐射反射到其塔顶接收器上，聚光比一般为300～1000，塔顶接收器的工作介质运行温度可达650℃以上。碟式太阳能光热利用系统属于高温系统，其采用碟状抛物面镜将太阳光聚集到焦点处的空腔接收器上，聚光比可达3000以上，空腔接收器内工作介质运行温度一般在850℃以上。

在槽式太阳能光热利用系统中，真空集热管的热损失是系统热效率的主要影响因素之一，而集热管的热损失主要取决于其工作温度。随着集热管工作温度的增加，其热损失也增加。特别是，当集热管的工作温度超过400℃时，系统的热效率迅速下降，集热管的寿命也随之降低。若在保证集热管热损失较小的范围内降低其工作温度，则会导致系统的热转换效率也降低。

目前，除了槽式太阳能光热利用系统已经开始进入商业化运行，塔式和碟式太阳能光热利用系统仍然处于试验阶段。另外，由碟状抛物面镜替代定日镜与塔顶接收器组成的碟塔式太阳能光热利用系统，很好的结合了碟式系统的聚光比高和塔式系统的系统容量大等优点。本实用新型提供了一种基于熔盐传热蓄热的太阳能梯级加热高温集热系统，其中槽式太阳能聚光集热器作为系统的中温集热段，其工作介质运行温度不超过400℃，高温集热段的工作温度可达550℃以上，热转换效率高。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供了一种由中温集热段和高温集热段组成的太阳能梯级加热高温集热系统，其中槽式太阳能聚光集热器作为系统的中温集热段，其工作介质运行温度不超过400℃，高温集热段的工作温度可达550℃以上。

本实用新型解决的技术问题通过以下技术方案来实现：

基于熔盐传热蓄热的太阳能梯级加热高温集热系统，包括：低温储盐罐1、高温储盐罐9、低温熔盐泵2、高温熔盐泵10、中温集热段3、高温集热段6、熔盐-工质换热器11、用热设备12和循环泵13。

所述的低温储盐罐1、低温熔盐泵2、中温集热段3、高温集热段6、高温储盐罐9、高温熔盐泵10和熔盐-工质换热器11通过熔盐管道依次相连接，从而构成了熔盐循环回路。

所述的熔盐-工质换热器11、用热设备13和循环泵13通过供热管道依次相连接，从而构成了用热循环回路。

在熔盐循环回路中，所述低温储盐罐1通过所述低温熔盐泵3向所述中温集热段3输出低温熔盐，低温熔盐被加热到300～400℃后，直接进入所述高温集热段6继续吸收热量变为550℃以上的高温熔盐，随后高温熔盐储存在所述高温储盐罐9中，在需要用热时，高温熔盐经所述高温熔盐泵10输送至所述熔盐-工质换热器11将热量传递给用热工质，然后降温变为低温熔盐回到所述低温储盐罐1。

在热循环回路中，用热工质在所述熔盐-工质换热器11中吸收了高温熔盐的热量之后，被输送至所述用热设备12中，用于做功、发电或供热等，然后降温冷凝，被所述循环泵13重新输送到所述熔盐-工质换热器11中继续下一轮循环。

所述的中温集热段3由槽式抛物面镜4和集热管5组成，集热管中熔盐的温度低于400℃。

所述的高温集热段6由聚光器7和接收器8组成，所述聚光器7有定日镜和蝶式抛物面镜两种，所述接收器8有塔顶接收器和空腔接收器两种形式。因此，所述高温集热段6有由定日镜和塔顶接收器组成的塔式、由碟式抛物面镜和空腔接收器组成的碟式和由碟式抛物面镜和塔顶接收器组成的碟塔式三种模式，所述接收器8中熔盐的温度可达到550℃以上。

所述熔盐为两种或两种以上的无机盐混合物的熔融态，其工作温度在300～1000℃之间。

所述的用热工质为水、水蒸气、导热油、熔盐、液态金属、空气或其他可作为传热介质的物质。

有益效果

本实用新型的有益效果为：

基于熔盐传热蓄热的太阳能梯级加热高温集热系统，将中温集热段的槽式抛物面聚光集热器的熔盐运行温度控制在400℃以内，防止真空集热管的热损失过大造成系统的热利用效率大为降低，从而保证槽式抛物面聚光集热器在合理的工况下安全稳定运行。此外，通过增设了高温集热段，可以使熔盐的运行温度达到550℃以上，相应地提高了系统的热转换效率。

附图说明

图1是本实用新型高温集热段为塔式的系统示意图；

图2是本实用新型高温集热段为碟式的系统示意图；

图3是本实用新型高温集热段为碟塔式的系统示意图；

1-低温储盐罐，2-低温熔盐泵，3-中温集热段，4-槽式抛物面镜，5-集热管，6-高温集热段，7-聚光器，8-接收器，9-高温储盐罐，10-高温熔盐泵，11-熔盐-工质换热器，12-用热设备，13-循环泵；

具体实施方案

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，以下实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制实用新型，凡在本实用新型的思想内做任何修改或等同替换，均在本实用新型的保护范围之内。

实施例1：高温集热段6为由定日镜与塔顶接收器组成的塔式系统

如图1所示，本实施例包括：低温储盐罐1、低温熔盐泵3、槽式抛物面镜4、集热管5、定日镜(聚光器7)、塔顶接收器(接收器8)、高温储盐罐9、高温熔盐泵10、熔盐-工质换热器11、用热设备12和循环泵13。

所述的低温储盐罐1、低温熔盐泵2、槽式抛物面镜4、集热管5、定日镜7、塔顶接收器8、高温储盐罐9、高温熔盐泵10和熔盐-工质换热器11组成熔盐循环回路。

所述的熔盐-工质换热器11、用热设备12和循环泵13组成用热循环回路。

在本实施例中，所述的低温储盐罐1中的低温熔盐被低温熔盐泵2输送至集热管5，槽式抛物面镜4将太阳光聚集到集热管5上，把集热管5中的熔盐加热到300～400℃。从集热管5流出的中温熔盐直接进入到塔顶接收器8中，定日镜7将太阳光聚集到塔顶接收器上，将塔顶接收器8内的熔盐加热到550℃以上。从塔顶接收器8流出的高温熔盐储存于高温储盐罐9中。在需要用热时，高温熔盐泵10将高温储盐罐9中的高温熔盐输送至熔盐-工质换热器11，高温熔盐将热量传递给用热工质并降温变为低温熔盐，从熔盐-工质换热器11流出的低温熔盐重新回到低温储盐罐9，继续下一轮传热蓄热循环。用热工质吸收热量之后，供用热设备12进行做功、发电或供热采暖等。

实施例2：高温集热段6为由定日镜与塔顶接收器组成的碟式系统

如图2所示，本实施例包括：低温储盐罐1、低温熔盐泵2、槽式抛物面镜4、集热管5、碟式抛物面镜(聚光器7)、空腔接收器(接收器8)、高温储盐罐9、高温熔盐泵10、熔盐-工质换热器11、用热设备12和循环泵13。

所述的低温储盐罐1、低温熔盐泵2、槽式抛物面镜4、集热管5、碟式抛物面镜7、空腔接收器8、高温储盐罐9、高温熔盐泵10和熔盐-工质换热器11组成熔盐循环回路。

所述的熔盐-工质换热器11、用热设备12和循环泵13组成用热循环回路。

与实施例1的工作原理相同，所述的低温熔盐泵2将低温熔盐抽出低温储盐罐1，低温熔盐进入集热管5中，被槽式抛物面镜4聚光加热到300～400℃，然后直接进入到碟式抛物面镜7上的空腔接收器8中被加热到550℃以上。高温熔盐被储存在高温储盐罐中9，经高温熔盐泵10输送至熔盐-工质换热器11与用热工质换热后，重新回到低温储盐罐1。

实施例3：高温集热段6为由定日镜与塔顶接收器组成的碟塔式系统

如图3所示，本实施例包括：低温储盐罐1、低温熔盐泵2、槽式抛物面镜4、集热管5、碟式抛物面镜(聚光器7)、塔顶接收器(接收器8)、高温储盐罐9、高温熔盐泵10、熔盐-工质换热器11、用热设备12和循环泵13。

所述的低温储盐罐1、低温熔盐泵2、槽式抛物面镜4、集热管5、碟式抛物面镜7、塔顶接收器8、高温储盐罐9、高温熔盐泵10和熔盐-工质换热器11组成熔盐循环回路。

所述的熔盐-工质换热器11、用热设备12和循环泵13组成用热循环回路。

与实施例1的工作原理相同，所述的低温熔盐自低温储盐罐1被低温熔盐泵2输送至中集热管5中，随后被槽式抛物面镜4聚光加热至300～400℃，然后直接进入碟塔式太阳能聚光接收器中被加热到550℃以上。高温熔盐从塔顶接收器8中流出后，进入到高温储盐罐9。在需要用热时，高温熔盐进入熔盐-工质换热器11将热量传递给用热工质，随后温度下降并回流到低温储盐罐中1，继续下一轮传热蓄热循环。