专利名称：熔融盐吸热器预热保温防结冻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能热发电熔融盐吸热器预热保温防结冻装置。
背景技术：
熔融盐塔式太阳能热发电技术是传热蓄热一体化的技术。由于可以实现高的运行温度及大规模的储能，所以，发电系统效率高、发电时数长可以作为基础负荷提供电力，因此，是所有可再生能源发电技术中最具商业前景的技术之一。但是，由于使用的熔融盐工质熔点高达到210°C，所以，熔融盐特别容易发生冻堵的现象。早期的法国themis和美国solar two电站都发生熔融盐吸热器冻堵而导致电站停止运行的现象。目前世界上技术最成熟的吸热器仍然采用管板式的吸热器。欧洲专利EP1873397和美国专利US6701711均提到了高温熔盐吸热器，这种高温熔盐吸热器采用的是管板式结构，这两个专利都没有涉及到如何对吸热器的预热和保温。美国桑迪亚国家实验室在《Receiver System:Lessons Learned from Solar Two》报告中报道了一种熔融盐吸热器的保温和预热方式。采用炉罩将吸热器管板联箱包住，内置辐射式电加热器通电加热联箱。这种方式的主要问题是成本高(约24万美元)，而且炉罩在溢出的太阳辐射的照射下容易挠曲变形导致管板与炉罩间产生缝隙，风会顺着缝隙进入炉罩，导致保温和预热失效，从而导致吸热器管板冻堵。专利CN200810102397. X和专利201110318283. O分别描述了一种使用热管技术被动式熔融盐吸热器和一种熔融盐射流冲击吸热器，两种吸热器采用了新型的结构，侧重点在于解决吸热器表面热流不均匀导致的吸热器热应力破坏和局部烧蚀的问题，以及排盐困难的问题。专利CN201110139329. 2发明了一种空气和熔融盐复合吸热器，利用空气吸热器产生的高温空气对熔融盐管路进行预热，该发明部分解决了熔融盐吸热器的预热问题，但是在夜间没有高温空气时，对于熔融盐吸热器的保温仍然无法完全解决。而且上述发明中，一旦吸热器发生冻堵，都没有很好的化冻措施，只能采用聚光太阳能直接照射吸热器表面慢慢化冻，不但热应力大，而且化冻效果差。总之，对于熔融盐吸热器尤其是目前商业化程度最高的管板式熔融盐吸热器的保温预热防结冻问题仍然没有很好的解决。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的以下缺点，提出一种太阳能热发电熔融盐吸热器预热保温防结冻装置I.熔融盐吸热器采光口溢出的太阳辐射对于太阳塔及吸热器联箱的热破坏，同时造成溢出能量的损失降低太阳能热发电系统效率；2.熔融盐吸热器采用市政电源保温和预热造成的寄生电力资源浪费；3.熔融盐吸热器中存在的吸热管中熔融盐防冻解冻问题。本发明采用的技术方案是本发明熔融盐吸热器预热保温防结冻装置主要包括光伏电池板、蓄电池、充放电控制器、逆变器、调压器和变压器，以及电极或者电加热器。光伏电池板安装在熔融盐吸热器米光口的周围，光伏电池板的输出端与蓄电池输入端相连，对蓄电池充电，对蓄电池充放电米用充放电控制器控制。蓄电池的输出端与充放电控制器的输入端相连。充放电控制器的输出端与逆变器的输入端相连，蓄电池放电时，通过逆变器将直流电转换为交流电，通过逆变器的输出端输出，然后接入调压器的输入端进行调压，调压器的输出端与变压器输入端相连，将电压变换成需要的电压等级，然后调压器的输出端直接与吸热器上的电极相连，或者与电加热器相连，对吸热器进行保温和防结冻。本发明所述熔融盐吸热器预热保温防结冻装置可以对腔式熔融盐吸热器和外置式熔融盐吸热器进行保温预热防结冻。当对腔式熔融盐吸热器应用本装置时，光伏电池板布置在吸热器采光口的四周。当对外置式吸热器应用本装置时，光伏电池板布置在吸热器采光口的上下两端。本发明所述熔融盐吸热器预热保温防结冻装置可以采用对熔融盐吸热器直接加热和采用电加热对熔融盐吸热器间接加热两种方式实现。采用对熔融盐吸热器直接加热 时，变压器通过电线直接与吸热器上的电极相连，电流通过吸热器，利用吸热器本身金属的电阻发热对吸热器预热保温和防结冻。采用对熔融盐吸热器间接电加热时，变压器通过电线与电加热器相连，电加热发热对吸热器进行加热起到预热保温和防结冻的作用。本发明的特点是I.采用光伏电池板布置在吸热器的四周或者两端，可以将吸热器采光口溢出的太阳能转化为电能作为预热保温防结冻的电源；2.光伏电池板发的电存储在蓄电池中，采用充放电控制器根据实际需要对吸热器放电进行预热保温和防结冻；3.采用调压器和变压器对加在吸热器上的电流进行控制，以达到预热保温和防结冻所需要的不同能量要求。本发明的有益效果是使用光伏电池板布置在吸热器采光口周围或者两端，充分利用了溢出的太阳光，将其转化为电能，并存储在蓄电池中。当夜间时，可以将蓄电池中的电能释放出来，对吸热器加热进行保温，日出时通过控制输出电能的强度，对吸热器进行预热。如果吸热器冻堵，可以直接用电对熔融盐吸热器化冻。一方面充分利用了溢出的太阳光，提高了系统对太阳能的利用效率；另一方面节约了常规熔融盐吸热器采光口周围或者两端的高温保护材料。
图I本发明实施例I主视图；图2本发明实施例I俯视图；图3本发明实施例I左视图；图4本发明实施例2俯视图；图5本发明实施例2左视图；图6本发明实施例3主视图；图7本发明实施例3俯视图；图8本发明实施例4俯视图9熔融盐吸热器预热保温防结冻方法的运行逻辑图；图中I光伏电池板，2蓄电池，3充放电控制器，4逆变器，5调压器，6变压器，7电极，8吸热器采光口，9太阳塔，10，电加热器，11吸热器门。
具体实施例方式结合附图及具体实施方式
进一步说明本发明实施例I和实施例2为应用本发明的腔式熔融盐吸热器，其中实施例I为直接对吸热器加热方式，实施例2为通过电加热器给吸热器加热。图1、2、3分别为实施例I的主视图、俯视图和左视图。如图I、图2、图3所示，光伏电池板I安装在腔式熔融盐吸热器采光口 8的四周，吸热器采光口 8周围溢出的 汇聚太阳光或者平常的太阳光照射光伏电池板发电，光伏电池板I的输出端与蓄电池2的输入端相连，将发出的电充入蓄电池2中保存。充放电控制器3控制光伏电池板I对蓄电池2的充电以及蓄电池2的放电。蓄电池2的输入端接入充放电控制器3的输入端，充放电控制器3的输出端与逆变器4的输入端连接。蓄电池2放出的直流电在逆变器4中转换为交流电，然后送入调压器5的输入端中，调压器5的输出端与变压器6的输入端连接，调压器5与变压器6配合输出需要的电流接在吸热器上的电极7上，此时，吸热器本身金属的电阻会发热，起到对吸热器保温预热及防结冻的作用。图4和图5所示为本发明实施例2的俯视图和左视图，本发明实施例2通过电加热器给吸热器加热。与直接给吸热器通电加热的实施例I不同的是，如图4和5所示，变压器6的输出端直接与电加热器10相连，电加热器10放置在吸热器与保温层之间，如果吸热器有吸热器门11，电加热器10也可以同时再放在吸热器门11的背面，电加热器10对熔融盐吸热器预热保温和防结冻，同时，吸热器门11背面的电加热器10也可以在吸热器停止运行吸热器门11关闭时，保持吸热器腔内较高的温度起到保温的作用。实施例3、4为应用本发明外置式熔融盐吸热器，其中实施例3为直接对吸热器加热，实施例4为通过电加热器给吸热器加热。图6和图7分别为实施例3直接给吸热器通电加热的外置式熔融盐吸热器预热保温防结冻装置的主视图和俯视图。如图6和图7所示，光伏电池板I安装在外置式熔融盐吸热器的上下两端，吸热器采光口 8周围溢出的汇聚太阳光或者平常的太阳光照射光伏电池板发电，光伏电池板I的输出端通过电线与蓄电池2的输入端相连，将光伏电池板I发出的电充入蓄电池2中保存。蓄电池2的输出端与充放电控制器3的输入端相连。充放电控制器3控制光伏电池板I对蓄电池2的充电以及蓄电池2的放电，充放电控制器3的输出端与逆变器4的输入端连接，蓄电池2放出的直流电在逆变器4中转换为交流电，然后接入调压器5的输入端中，调压器5的输出端与变压器6输入端连接，调压器5与变压器6配合输出需要的电流，变压器6的输出端接在吸热器上的电极7上，此时，吸热器本身金属的电阻会发热，起到对吸热器保温预热及防结冻的作用。图8所示为本发明实施例4通过电加热器给吸热器加热的外置式熔融盐吸热器预热保温防结冻装置的俯视图。与直接给吸热器通电加热不同的是变压器6的输出端直接与电加热器10相连，电加热器10放置在吸热器与保温层之间，如图8所示。电加热器10对熔融盐吸热器预热保温和防结冻。
图9所示为本发明熔融盐吸热器预热保温防结冻装置的运行逻辑图。本发明的运行逻辑为(I)如果太阳辐射小于 O (夜间)，充放电控制器3判断吸热器壁面温度是否小于设定值Tl，如果吸热器壁面温度不小于Tl，本发明装置处于待机状态。如果吸热器壁面温度小于Tl，充放电控制器3判断蓄电池2容量是否大于设定值Cl，如果蓄电池2容量小于Cl，本发明装置处于待机状态；否则，蓄电池2放电给吸热器表面加热，充放电控制器3监控吸热器表面温度是否大于T2，一旦吸热器表面温度大于T2，本发明装置处于待机状态，否则，蓄电池2持续给吸热器放电加热，直至蓄电池2的容量不大于设定值Cl。吸热器壁面温度设定值Tl小于设定值T2。(2)如果太阳辐射大于O (白天)，充放电控制器3判断吸热器壁面温度是否小于设定值Tl，然后判断蓄电池2容量是否已满，如果蓄电池2容量已满，不给蓄电池2充电，否则给蓄电池2充电，充放电控制器3边充电边判断蓄电池2容量是否已满，直至蓄电池2充满为止。充放电控制器3在蓄电池2充电过程中同时判断蓄电池2容量是否大于Cl，如果蓄电池2的容量大于Cl且吸热器壁面温度低于Tl，则蓄电池2给吸热器放电，加热吸热器表面对吸热器预热或者化冻；充放电控制器3边给吸热器放电的同时边判断吸热器表面温度是否小于设定值T2，直至达到吸热器表面温度达到设定值T2，本发明装置处于待机状态。如果吸热器壁面温度大于Tl，本发明装置处于待机状态。吸热器壁面温度设定值Tl小于设定值T2。
权利要求
1.一种熔融盐吸热器预热保温防结冻装置，其特征是所述的熔融盐吸热器预热保温防结冻装置包括光伏电池板(I)、蓄电池(2)、充放电控制器(3)、逆变器(4)、调压器(5)、变压器(6)，以及电极(7)或者电加热器(10);光伏电池板(I)的输出直接与蓄电池(2)的输入端相连，蓄电池(2)的输出连接在充放电控制器(3)的输入端；充放电控制器(3)控制蓄电池(2)的充放电；充放电控制器(3)的输出端与逆变器(4)的输入端相连；逆变器(4)的输出端与调压器(5)输入端相连，调压器(5)的输出端连接在变压器(6)的输入端上，变压器(6)的输出端连接电极(7)或者电加热器(10)。
2.按照权利要求I所述的熔融盐吸热器预热保温防结冻装置，其特征是所述的装置用于腔式熔融盐吸热器时，所述的光伏电池板(I)布置在吸热器采光口( 8 )的四周；当所述的装置用在外置式熔融盐吸热器上时，所述的光伏电池板(I)布置在吸热器采光口的上下两端。
3.按照权利要求I所述的熔融盐吸热器预热保温防结冻装置，其特征是所述的装置用在腔式熔融盐吸热器上时，吸热器上安装电极(7 );变压器(6 )直接与电极(7 )连接。
4.按照权利要求I所述的熔融盐吸热器预热保温防结冻装置，其特征是所述的装置用在腔式熔融盐吸热器上时，吸热器不安装电极(7);变压器(6)直接与电加热器(10)连接；电加热器(10)安装在吸热器和吸热器保温层之间。
5.按照权利要求4所述的熔融盐吸热器预热保温防结冻装置，其特征是所述的装置用在腔式熔融盐吸热器上时，所述的电加热器(10)安装在吸热器的吸热器门(11)上；电加热器(10)与变压器(6)相连。
6.按照权利要求I所述的熔融盐吸热器预热保温防结冻装置，其特征是所述的装置用在外置式熔融盐吸热器上时，其特征是吸热器上安装电极(7);变压器(6)直接与电极(7)连接。
7.按照权利要求I所述的熔融盐吸热器预热保温防结冻装置，其特征是所述的装置用在外置式熔融盐吸热器上时，吸热器不安装电极(7);变压器(6)直接与电加热器(10)连接；电加热器(10)靠近吸热器安装在吸热器和吸热器保温层之间。
8.按照权利要求I所述的熔融盐吸热器预热保温防结冻装置，其特征是所述的装置运行逻辑为 当太阳辐射小于0，所述的充放电控制器(3)判断吸热器壁面温度是否小于设定值Tl，如果吸热器壁面温度不小于Tl，所述的熔融盐吸热器预热保温防结冻装置处于待机状态；如果吸热器壁面温度小于Tl，所述的充放电控制器(3)判断蓄电池(2)的容量是否大于设定值Cl，如果蓄电池(2)的容量小于Cl，所述的熔融盐吸热器预热保温防结冻装置处于待机状态；否则，蓄电池(2)放电，给吸热器表面加热；所述的充放电控制器(3)监控吸热器表面温度是否大于T2，一旦吸热器表面温度大于T2，所述的熔融盐吸热器预热保温防结冻装置处于待机状态，否则，持续给吸热器加热，直至蓄电池(2)的容量不大于设定值Cl ;吸热器壁面温度设定值Tl小于设定值T2 ； 当太阳辐射大于0，所述的充放电控制器(3)判断吸热器壁面温度是否小于设定值Tl，然后判断蓄电池(2)的容量是否已满，如果蓄电池(2)的容量已满，不给蓄电池(2)充电，否则给蓄电池(2)充电；所述的充放电控制器(3)边给蓄电池(2)充电边判断蓄电池(2)的容量是否已满，直至蓄电池(2)充满电为止；在蓄电池(2)充电过程中，所述的充放电控制器(3)同时判断蓄电池(2)的容量是否大于Cl，如果蓄电池(2)的容量大于Cl且吸热器壁面温度低于Tl，则蓄电池(2)给吸热器放电，加热吸热器表面对吸热器预热或者化冻；所述的充 放电控制器(3 )边给吸热器放电的同时边判断吸热器表面温度是否小于设定值T2，直至达到吸热器表面温度达到设定值T2，此时所述的熔融盐吸热器预热保温防结冻装置处于待机状态；如果吸热器壁面温度大于Tl，所述的熔融盐吸热器预热保温防结冻装置处于待机状态；吸热器壁面温度设定值Tl小于设定值T2。
全文摘要
一种熔融盐吸热器预热保温防结冻装置，包括光伏电池板(1)、蓄电池(2)、充放电控制器(3)、逆变器(4)、调压器(5)、变压器(6)、电极(7)或者电加热器(10)。光伏电池板(1)的输出与蓄电池(2)输入相连，蓄电池(2)的输出连接在充放电控制器(3)的输入上，充放电控制器(3)的输出再于逆变器(4)的输入相连，逆变器(4)的输出与调压器(5)输入相连，调压器(5)的输出连接在变压器(6)的输入上，变压器(6)的输出连接电极(7)或者电加热器(10)。本发明可以充分利用吸热器采光口周围的溢出太阳能对吸热器进行预热保温和防结冻。
文档编号H02J7/00GK102865685SQ20121037612
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月7日 优先权日2012年10月7日
发明者李鑫, 徐超, 常春, 白凤武, 王志峰 申请人:中国科学院电工研究所