CN204357641U - 太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，太阳能低温集热器与蒸汽发生器连接，蒸汽发生器的出汽口连接蒸汽泵的进汽端，蒸汽泵的出汽端通过止回阀连接到过热器；抛物槽式太阳能集热器通过导热介质的循环为过热器提供热能；过热器连接气轮发电机,气轮发电机连接凝汽器；凝汽器通过循环水泵与蒸汽发生器连接，循环水泵的进水端设置有电动阀,出水端设置有止回阀，水处理器通过供水泵与蒸汽发生器连接,蒸汽发生器上设置有水位控制器，供水泵在水位控制器的控制下为蒸汽发生器补水。通过采用太阳能低温集热器能使太阳能得到充分利用，并且全部利用太阳能发电，既大大降低了企业的生产成本，又减少污染排放。

Description

太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***

技术领域

本实用新型涉及太阳能应用领域，尤其涉及一种利用太阳能低温集热器获取热能与抛物槽式太阳能集热器互补构成的发电***。

背景技术

现有的燃料发电***主要有燃煤发电、燃油发电和燃气发电等，燃料发电***是用燃料加热蒸汽锅炉中的水，使水变成蒸汽再进一步加热成为过热蒸汽，过热蒸汽推动汽轮发电机发电。燃料在燃烧过程中要排放大量的颗粒物和有毒有害气体，对环境污染太大，影响人们身体健康；大量的碳排放，引起气候变化，造成严重自然灾害。

为改变或减轻这种现状，人们试图用各种新能源与燃料互补发电，太阳能是巨大而永恒的清洁能源，已有用槽式等中高温太阳能集热器与燃料电厂，尤其燃煤火电厂结合互补的方案，例如，中国科学院工程热物理研究所申请的申请号为201010520248.2的“注蒸汽式的太阳能与火电站互补发电***”的专利，提出了利用太阳能产生过热蒸汽注入蒸汽轮机高压缸或中压缸膨胀做功，降低单位发电煤耗，实现了太阳能与火电的互补，实现了火电站的扩容降耗，解决太阳能不稳定不连续的问题；华北电力大学所申请的申请号为200810104285.8的“太阳能辅助燃煤火电厂一体化回热装置”的专利申请，提出了利用太阳能加热回热***中给水加热器的疏水，变为蒸汽后返回给水加热器放热，解决太阳能热发电方式直接取决于天象、启停频繁并且不稳定等问题；这些方案都使电厂节省燃料，减少了污染排放。但是，它们都用反射镜聚焦，而反射镜造价高，又只能利用太阳的直射光，太阳能利用效率低，经济效益较差而未能大规模推广应用；因此，还需找到更加科学有效的互补方式。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，利用太阳能为发电厂发电，以降低发电厂的发电成本和减少发电厂的污染排放。

本实用新型解决其技术问题所采用的太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，包括太阳能低温集热器、蒸汽发生器、蒸汽泵、止回阀、过热器、气轮发电机、凝汽器、循环水泵、供水泵、水处理器、抛物槽式太阳能集热器和水位控制器；所述太阳能低温集热器与所述蒸汽发生器连接，所述蒸汽发生器的出汽口连接蒸汽泵的进汽端，蒸汽泵的出汽端通过止回阀连接到所述过热器；所述抛物槽式太阳能集热器通过导热介质的循环为所述过热器提供热能；所述过热器连接气轮发电机,所述气轮发电机连接所述凝汽器；所述凝 汽器通过循环水泵与所述蒸汽发生器连接，所述循环水泵的进水端设置有电动阀,出水端设置有止回阀，所述水处理器通过供水泵与所述蒸汽发生器连接,所述蒸汽发生器上设置有水位控制器，所述供水泵在所述水位控制器的控制下为所述蒸汽发生器补水。

进一步的，还包括储热箱和换热回路，所述储热箱设置在所述太阳能低温集热器和蒸汽发生器之间，所述储热箱与所述太阳能低温集热器通过导热介质构成第一循环回路，所述储热箱通过所述换热回路与所述蒸汽发生器连接。

进一步的，还包括热泵，所述热泵设置在所述储热箱与所述蒸汽发生器之间，所述热泵包括冷凝器、节流器、压缩机和蒸发器，所述蒸发器的一端串接压缩机后连接到冷凝器的一端，所述冷凝器的另一端串接节流器后连接到所述蒸发器的另一端，所述热泵与换热回路共同作用为所述蒸汽发生器提供热能。

进一步的，所述换热回路包括第一循环泵和换热器；所述换热器和热泵的冷凝器设置在蒸汽发生器内，所述热泵的蒸发器设置在储热箱内；所述储热箱经所述第一循环泵连接到设置在所述蒸汽发生器内的换热器的一端，所述换热器的另一端回到储热箱；所述第一循环泵与热泵的压缩机的电源线均连接到电源控制器。

进一步的，所述换热回路包括热管，所述热管包括蒸发段和冷凝段，所述热管的冷凝段和热泵的冷凝器设置在蒸汽发生器内，所述热管的蒸发段和热泵的蒸发器设置在储热箱内。

进一步的，所述换热回路包括热管、第二循环泵和换热箱，所述热管的冷凝段设置在蒸汽发生器内，所述热管的蒸发段和热泵的冷凝器设置在换热箱内，所述热泵的蒸发器设置在储热箱内，所述换热箱与所述储热箱之间通过导热介质构成第二循环回路,所述第二循环泵串接在所述第二循环回路的上回路中,所述第二循环泵与所述热泵的压缩机的电源均连接到电源控制器。

进一步的，所述换热箱与所述储热箱构成的第二循环回路的导热介质为空气，所述第二循环泵为气泵。

进一步的，所述蒸汽发生器的设定温度≥100℃。

本实用新型的有益效果是：利用太阳能低温集热器吸收太阳能使水在蒸汽发生器中汽化成为含有大量汽化潜热的低温蒸汽后，进入过热器，利用抛物槽式太阳能集热器吸收太阳能，将低温蒸汽进一步加热成为过热蒸汽后用于发电。通过采用太阳能低温集热器能使太阳能得到充分利用，并且全部利用太阳能发电，既大大降低了企业的生产成本，又减少了污染排放，既有巨大的经济效益又有显着的社会效益。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的换热回路的第二种实施方式的示意图；

图3是本实用新型的换热回路的第三种实施方式的示意图；

图中所示：太阳能低温集热器1、储热箱2、第一循环泵3、换热器4、冷凝器5、蒸汽发生器6、电源控制器7、节流器8、压缩机9、蒸发器10、蒸汽泵11、止回阀12、过热器13、气轮发电机14、凝汽器15、循环水泵16、供水泵17、水处理器18、抛物槽式太阳能集热器19、水位控制器22、热管23、第二循环泵24、换热箱25。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，包括太阳能低温集热器1、蒸汽发生器6、蒸汽泵11、止回阀12、过热器13、气轮发电机14、凝汽器15、循环水泵16、供水泵17、水处理器18、抛物槽式太阳能集热器19和水位控制器22；所述太阳能低温集热器1与所述蒸汽发生器6连接，所述蒸汽发生器6的出汽口连接蒸汽泵11的进汽端，蒸汽泵11的出汽端通过止回阀12连接到所述过热器13；所述抛物槽式太阳能集热器19通过导热介质的循环为所述过热器13提供热能；所述过热器13连接气轮发电机14,所述气轮发电机14连接所述凝汽器15；所述凝汽器15通过循环水泵16与所述蒸汽发生器6连接，所述循环水泵16的进水端设置有电动阀,出水端设置有止回阀，所述水处理器18通过供水泵17与所述蒸汽发生器6连接,所述蒸汽发生器6上设置有水位控制器22，所述供水泵17在所述水位控制器22的控制下为所述蒸汽发生器6补水。

本实用新型的太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***的工作原理：

所述太阳能低温集热器1利用吸收的太阳能通过导热介质为蒸汽发生器6提供热能，使水在蒸汽发生器6里汽化成为含有大量汽化潜热的低温蒸汽，通过蒸汽泵11和止回阀12将低温蒸汽注入过热器13，抛物槽式太阳能集热器19通过导热介质的循环为所述过热器13提供热能，将低温蒸汽进一步加热成为过热蒸汽，该导热介质可以为空气，也可以为导热油等，过热蒸汽进入汽轮发电机14做功发电后变为乏汽,乏汽经凝汽器15冷凝后形成凝结水,凝结水经循环水泵16送到蒸汽发生器6循环利用，所述水处理器18的作用是将太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***的给水进行过滤、净化等处理，经水处理器18处理后的水通过供水泵17在水位控制器22的控制下,向蒸汽发生器6补水。利用太阳能低温集热器1吸收太阳能使水在蒸汽发生器6中汽化成为含有大量汽化潜热的低温蒸汽后，进入过热器13，利用抛物槽式太阳能集热器19吸收太阳能，将低温蒸汽进一步加热成为过热蒸汽后用于发电。本实用新型的太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，通过采 用太阳能低温集热器能使太阳能得到充分利用，并且全部利用太阳能发电，既大大降低了企业的生产成本，又减少了污染排放，既有巨大的经济效益又有显着的社会效益。

如图1所示，作为本实用新型的进一步改进，太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，还包括储热箱2和换热回路，所述储热箱2设置在所述太阳能低温集热器1和蒸汽发生器6之间，所述储热箱2与所述太阳能低温集热器1通过导热介质构成第一循环回路，该导热介质可以为空气，也可以为导热油等，所述储热箱2通过所述换热回路与所述蒸汽发生器6连接。太阳能低温集热器1连结储热箱2，太阳能低温集热器1与储热箱2之间通过导热介质构成一个循环回路，该循环回路可以是自然循环，也可以加泵构成强制循环,储热箱2经换热回路连接到蒸汽发生器6。太阳能低温集热器1利用吸收的太阳能加热第一循环回路的导热介质，第一循环回路的导热介质将热能传递给储热箱2并将热能存储在储热箱2内，储热箱2内的热能通过换热回路传递给蒸汽发生器6，使蒸汽发生器6内的水汽化成为含有大量汽化潜热的低温蒸汽。

如图1所示，作为本实用新型的进一步改进，太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，还包括热泵，所述热泵设置在所述储热箱2与所述蒸汽发生器6之间，所述热泵包括冷凝器5、节流器8、压缩机9和蒸发器10，所述蒸发器10的一端串接压缩机9后连接到冷凝器5的一端，所述冷凝器5的另一端串接节流器8后连接到所述蒸发器10的另一端，所述热泵与换热回路共同作用为所述蒸汽发生器6提供热能。所述冷凝器5、节流器8、蒸发器10和压缩机9串联构成一个循环回路，当太阳照度强的时候,太阳能低温集热器1吸收的太阳能通过换热回路为蒸汽发生器6供热,当太阳能不足时,接通热泵的压缩机9的电源,通过热泵为蒸汽发生器6供热，保持蒸汽发生器6里面的温度,维持蒸发量,这既充分利用太阳能,又能保证***稳定运行。

如图1所示，换热回路的第一种实施方式：所述换热回路包括第一循环泵3和换热器4；所述换热器4和热泵的冷凝器5设置在蒸汽发生器6内，所述热泵的蒸发器10设置在储热箱2内；所述储热箱2经所述第一循环泵3连接到设置在所述蒸汽发生器6内的换热器4的一端，所述换热器4的另一端回到储热箱2；所述第一循环泵3与热泵的压缩机9的电源线均连接到电源控制器7。设置在储热箱2里面的蒸发器10的一端连接到压缩机9，压缩机9的另一端连接到设置在蒸汽发生器里面6的冷凝器5的一端，冷凝器5的另一端经节流器8回到蒸发器10的另一端；储热箱2经第一循环泵3连接到设置在蒸汽发生器6里面的换热器4，换热器4的另一端经管道回到储热箱2；第一循环泵3与热泵压缩机9的电源线均连接到电源控制器7；换热回路与热泵并联为蒸汽发生器6提供热能，当太阳照度强的时候,太阳能低温集热器1吸收的太阳能通过第一循环泵3为蒸汽发生器6供热,当太阳能不足时,电源 控制器7动作,切断循环泵3的电源,接通压缩机9的电源,通过热泵为蒸汽发生器6供热，保持蒸汽发生器6里面的温度,维持蒸发量。

如图2所示，换热回路的第二种实施方式：所述换热回路包括热管23，所述热管23包括蒸发段和冷凝段，所述热管23的冷凝段和热泵的冷凝器5设置在蒸汽发生器6内，所述热管23的蒸发段和热泵的蒸发器10设置在储热箱2内。采用热管23将储热箱2连接到蒸汽发生器6,热管23的蒸发段设置在储热箱2内,热管23的冷凝段设置在蒸汽发生器6内；设置在储热箱2里面的蒸发器10的一端连接到压缩机9，压缩机9的另一端连接到设置在蒸汽发生器里面6的冷凝器5的一端，冷凝器5的另一端经节流器8回到蒸发器10的另一端；采用这种实施方式，可以简述为热泵与热管23并联，采用热管23与热泵并联为蒸汽发生器6提供热能，当太阳照度强的时候,太阳能低温集热器1吸收的太阳能通过热管23为蒸汽发生器6供热,当太阳能不足时,通过热泵为蒸汽发生器6供热，保持蒸汽发生器6里面的温度,维持蒸发量。采用热管换热，其传热效果更好,且不耗电。

如图3所示，换热回路的第三种实施方式：所述换热回路包括热管23、第二循环泵24和换热箱25，所述热管23的冷凝段设置在蒸汽发生器6内，所述热管23的蒸发段和热泵的冷凝器5设置在换热箱25内，所述热泵的蒸发器10设置在储热箱2内，所述换热箱25与所述储热箱2之间通过导热介质构成第二循环回路,该导热介质可以为空气，也可以为导热油等，所述第二循环泵24串接在所述第二循环回路的上回路中,所述第二循环泵24与所述热泵的压缩机9的电源均连接到电源控制器7。采用这种实施方式，可以简述为热泵与热管23串联为蒸汽发生器6供热,即热泵与热管23之间设置一个换热箱25,热泵的冷凝器5和热管的蒸发端设置均在换热箱25内,热泵与热管23在换热箱25内进行热量交换；换热箱25与储热箱2之间设置一个循环回路,在该循环回路的上回路中串接第二循环泵24,第二循环泵24与压缩机9的电源均连接到电源控制器7。所述“上回路”是指导热介质从储热箱2向换热箱25输送的那一段。当太阳照度强时,即换热箱25里的导热介质的温度高于设定温度时,电源控制器7切断热泵压缩机9的电源,接通第二循环泵24的电源,导热介质的热能经热管23传递给蒸汽发生器6；反之,当太阳照度弱时,即换热箱25里面的导热介质的温度低于设定温度时,换热箱25里的导热介质温度偏低,电源控制器7切断第二循环泵24的电源,接通压缩机9的电源,利用热泵提升换热箱25里面的导热介质的温度,使换热箱25里面的导热介质的温度始终保持设定值，使***工作稳定,不随太阳照度的变化而变化,并使弱时段的太阳能充分得到利用。作为优选的实施方式，所述换热箱25与所述储热箱2构成的第二循环回路的导热介质为空气，所述第二循环泵24为气泵。所述换热箱25与储热箱2之间的导热介质为空气,用空气作导热介质,能降低安装成本,同时，气液换热,能使热管23的换热效 率更高。

若把蒸汽发生器6的温度设定为低于100℃，蒸汽发生器6内的水也可以被汽化,但此时，水是在负压状态下汽化,蒸汽泵11既要抽取也要加压就会多耗电,且温度越低越耗电,蒸汽发生器6的设定温度适当低一点,如90℃以上也可以。作为优选的实施方式，所述蒸汽发生器6的设定温度≥100℃；把蒸汽发生器6的温度设定为≥100℃,是为了使水在常压状态下汽化,这样，蒸汽泵11就只需加压而不用抽取，从而减少耗电。

太阳能低温集热器包括平板集热器和真空管集热器；平板集热器包括金属板芯平板集热器、全玻璃真空平板集热器、黑瓷太阳能平板集热器等；真空管集热器包括全玻璃真空管集热器、真空管铜管集热器和真空管热管集热器。

Claims (8)

1.太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，其特征在于：包括太阳能低温集热器(1)、蒸汽发生器(6)、蒸汽泵(11)、止回阀(12)、过热器(13)、气轮发电机(14)、凝汽器(15)、循环水泵(16)、供水泵(17)、水处理器(18)、抛物槽式太阳能集热器(19)和水位控制器(22)；所述太阳能低温集热器(1)与所述蒸汽发生器(6)连接，所述蒸汽发生器(6)的出汽口连接蒸汽泵(11)的进汽端，蒸汽泵(11)的出汽端通过止回阀(12)连接到所述过热器(13)；所述抛物槽式太阳能集热器(19)通过导热介质的循环为所述过热器(13)提供热能；所述过热器(13)连接气轮发电机(14),所述气轮发电机(14)连接所述凝汽器(15)；所述凝汽器(15)通过循环水泵(16)与所述蒸汽发生器(6)连接，所述循环水泵(16)的进水端设置有电动阀,出水端设置有止回阀，所述水处理器(18)通过供水泵(17)与所述蒸汽发生器(6)连接,所述蒸汽发生器(6)上设置有水位控制器(22)，所述供水泵(17)在所述水位控制器(22)的控制下为所述蒸汽发生器(6)补水。

2.如权利要求1所述的太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，其特征在于：还包括储热箱(2)和换热回路，所述储热箱(2)设置在所述太阳能低温集热器(1)和蒸汽发生器(6)之间，所述储热箱(2)与所述太阳能低温集热器(1)通过导热介质构成第一循环回路，所述储热箱(2)通过所述换热回路与所述蒸汽发生器(6)连接。

3.如权利要求2所述的太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，其特征在于：还包括热泵，所述热泵设置在所述储热箱(2)与所述蒸汽发生器(6)之间，所述热泵包括冷凝器(5)、节流器(8)、压缩机(9)和蒸发器(10)，所述蒸发器(10)的一端串接压缩机(9)后连接到冷凝器(5)的一端，所述冷凝器(5)的另一端串接节流器(8)后连接到所述蒸发器(10)的另一端，所述热泵与换热回路共同作用为所述蒸汽发生器(6)提供热能。

4.如权利要求3所述的太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，其特征在于：所述换热回路包括第一循环泵(3)和换热器(4)；所述换热器(4)和热泵的冷凝器(5)设置在蒸汽发生器(6)内，所述热泵的蒸发器(10)设置在储热箱(2)内；所述储热箱(2)经所述第一循环泵(3)连接到设置在所述蒸汽发生器(6)内的换热器(4)的一端，所述换热器(4)的另一端回到储热箱(2)；所述第一循环泵(3)与热泵的压缩机(9)的电源线均连接到电源控制器(7)。

5.如权利要求3所述的太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，其特征在于：所述换热回路包括热管(23)，所述热管(23)包括蒸发段和冷凝段，所述热管(23)的冷凝段和热泵的冷凝器(5)设置在蒸汽发生器(6)内，所述热管(23)的蒸发段和热泵 的蒸发器(10)设置在储热箱(2)内。

6.如权利要求3所述的太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，其特征在于：所述换热回路包括热管(23)、第二循环泵(24)和换热箱(25)，所述热管(23)的冷凝段设置在蒸汽发生器(6)内，所述热管(23)的蒸发段和热泵的冷凝器(5)设置在换热箱(25)内，所述热泵的蒸发器(10)设置在储热箱(2)内，所述换热箱(25)与所述储热箱(2)之间通过导热介质构成第二循环回路,所述第二循环泵(24)串接在所述第二循环回路的上回路中,所述第二循环泵(24)与所述热泵的压缩机(9)的电源均连接到电源控制器(7)。

7.如权利要求6所述的太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，其特征在于：所述换热箱(25)与所述储热箱(2)构成的第二循环回路的导热介质为空气，所述第二循环泵(24)为气泵。

8.如权利要求1至7中任一项权利要求所述的太阳能低温集热器与抛物槽式太阳能集热器互补发电***，其特征在于：所述蒸汽发生器(6)的设定温度≥100℃。