CN217584903U - 一种太阳能聚光集热储热*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能聚光集热储热***，包括太阳能聚光装置、集热装置和储热装置，其特征在于，所述集热装置和所述储热装置中的传热工质为加压水工质，所述加压水工质的工作压力范围为2MPa～20MPa；所述储热装置为耐压金属管/罐或串并联的耐压金属管/罐组合；所述储热装置包括高压热水储热***和稳压储热***，所述集热装置与所述高压热水储热***闭合形成加压密闭循环***，可以通过输出换热器对外输出热量。该装置不仅***简单，施工、安装便捷，而且采用了无燃烧、***风险的水作为集热和储热工质，水的来源广泛，绿色无污染，该装置非常适合中低温工业蒸汽/热流体的热需求用户，成本较低，适合大规模推广应用。

Description

一种太阳能聚光集热储热***

技术领域

本实用新型涉及太阳能集热储热***，尤其涉及一种太阳能聚光集热储热***。

背景技术

太阳能聚光利用装备主要包括菲涅尔式太阳能聚光装置、槽式太阳能聚光装置、塔式太阳能聚光装置、蝶式太阳能聚光装置。目前，菲涅尔式、槽式以及塔式在我国均有商业化应用。在太阳能聚光集热应用领域，传热工质一般采用导热油、熔融盐和水，但是导热油和熔融盐的成本相对较高，如果能够采用水作为传热工质，并且能够低成本、安全、可靠地生产出蒸汽，则能快速推动太阳能聚光产生工业蒸汽的商业化。

申请号为2015208435637，发明名称为“一种直接蒸汽发生装置”的实用新型专利公开了一种能够直接产生蒸汽的发生装置，该装置集热管由蒸发管、汽水分离器以及过热管组成，蒸发管内设置有蒸发内管，该装置可以通过太阳能聚光装置直接产生高参数的过热蒸汽。上述专利技术虽然可以直接产生过热蒸汽，但是水工质的变化比较复杂，适合对蒸汽参数较高的应用场景。

水最为最常见的传热工质，具有价格低廉、清洁安全以及比热容大流动性好等显著优点，同时在加压条件下可以提升相变蒸发温度点，能够非相变传递更高温度的热量，可以成为导热油传热工质的最佳替代品。

本申请采用加压水作为传热介质，在集热过程中对水进行加压，输出非相变的高温加压热水，然后储存于高压水罐中，通过输出换热器对外输出热量(例如水蒸汽或热水或热导热油等)，满足用户不同时段对工业蒸汽的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于寻找一种成本低廉，且能够利用加压水工质进行集热、承压水热***进行储热、取热的太阳能聚光集热储热***。

本实用新型提供了一种阳能聚光集热储热***，包括太阳能聚光装置、集热装置和储热装置，其特征在于，所述集热装置为承压集热管，所述集热装置和所述储热装置中的传热工质为加压水工质，所述加压水工质的工作压力范围为2MPa～20MPa；所述储热装置为耐压金属管或罐。

进一步地，所述储热装置包括高压热水储热***和稳压储热***，所述集热装置与所述高压热水储热***闭合形成加压密闭循环***；所述加压水工质在所述加压密闭循环***内循环，将所述集热装置获得的热量输送到所述储热装置中。

进一步地，所述集热装置和所述储热装置的承压范围为2MPa～20MPa，耐温范围为200～350℃，以保证***的使用寿命。

进一步地，所述太阳能聚光集热储热***还包括输出换热器，***在维持所述加压密闭循环***工作压力的情况下通过所述输出换热器向外输出所需热量。

进一步地，所述太阳能聚光集热储热***还包括与所述稳压储热***连接的补水***，用于向所述加压密闭循环***补水，维持***的运行压力。

优选地，所述聚光装置为线性菲涅尔聚光装置、线性槽式聚光装置以及塔式聚光装置。

进一步地，所述耐压金属管/罐可以为单体或者串并联的管/罐组合，用以储存高压热水。

进一步地，所述耐压金属管的外径范围为600mm-1500mm，能够储存较大体积的加压热水，用以向热需求用户提供所需热量，并向所述输出换热器提供换热用热源。

由以上技术方案可知，本申请采用加压水工质作为太阳能聚光集热的传热工质和储热***中的储热工质，在太阳能聚光集热过程中，水工质升温并不发生相变，储热装置采用高压热水储热***和稳压储热***，不仅可以进行热量的存储，还能平衡***的运行压力，整个集热、储热、取热过程中水不发生相变，该装置不仅***简单，施工、安装便捷，而且采用了无燃烧、***风险的水作为集热和储热工质，水的来源广泛，绿色无污染，该装置非常适合中低温工业蒸汽的热需求用户，成本较低，适合大规模推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为太阳能聚光集热储热***的结构简图。

图中，1为聚光装置，2为第一水泵，3为高压热水储热***，4为稳压储热***，5为稳压阀，6为第二水泵，7为补水***，8为输出换热器，9为取热泵，10为承压集热管，11为回水管，12为进水管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种太阳能聚光集热储热***，包括太阳能聚光装置1、集热装置和储热装置，其特征在于，所述集热装置为承压集热管10，另外所述集热装置还包括第一水泵2、进水管12和回水管11，所述进水管12连接所述储热装置的冷端，所述回水管11连接所述储热装置的热端。所述集热装置和所述储热装置中的传热工质为加压水工质，所述加压水工质的工作压力范围为2MPa～20MPa；所述储热装置为耐压金属管/罐，所述耐压金属管/罐可以为单体或者串并联的管/罐组合,所述耐压金属管外径范围为600mm-1500mm，所述耐压金属管/罐的壁厚根据***的运行压力来确定，当运行压力较高时，壁厚较厚。所述储热装置包括高压热水储热***3和稳压储热***4，所述集热装置与所述高压热水储热***3闭合形成加压密闭循环***，所述加压水工质在所述加压密闭循环***内循环，将所述集热装置获得的热量输送到所述储热装置中，所述加压密闭循环***用于集热和储热。所述集热装置和所述储热装置的承压范围为2MPa～20MPa，耐温范围为200～350℃，具体参数可根据***运行的压力和温度进行调节，以使***具备设计寿命。其次，所述太阳能聚光集热储热***还包括与所述稳压储热***4连接的补水***7，用于向所述加压密闭循环***补水，维持***的运行压力，一般情况下，所述补水***7由水源、管道和补水泵组成，当***中的水量不足时，所述补水泵将水源泵送至所述稳压储热***4中。

所述高压热水储热***3和所述稳压储热***4之间布置有第一连通管和第二连通管，集热后，所述高压热水储热***3中的高压水升温，压力增高，体积膨胀，所述高压热水储热***3中的高压热水通过所述第一连通管道转移到所述稳压储热***4中。所述第一连通管上安装有稳压阀门5，可以通过所述稳压阀门5的开启，来降低所述加压密闭循环***中的压力；所述第二连通管上安装有第二水泵6，所述第二水泵6可以将所述稳压储热***4中的水泵送入所述高压热水储热***3中，用以增加所述加压密闭循环***中的压力。

所述太阳能聚光集热储热***还包括输出换热器8，在维持所述加压密闭循环***工作压力的情况下通过所述输出换热器8向外输出所需热量。所述输出换热器8与所述高压热水储热***3之间布置有取热泵9，用于将所述高压热水储热***3中的高压热水取出泵送入所述输出换热器8中与冷流体进行换热。进一步地，所述输出换热器8的热端为所述高压热水储热***3取出的高压热热水，所述输出换热器8的冷端为冷工质。所述冷工质可以为冷水或低温导热油或低温熔融盐。取热时，所述冷工质进入所述输出换热器8中进行换热，温度升高，形成用户所需参数的蒸汽/热流体，输出后供用户端使用。

需要说明的是，本申请中的太阳能聚光集热储热***中的聚光装置1为所线性菲涅尔聚光装置、线性槽式聚光装置以及塔式聚光装置，优选地，所述聚光装置1为线性菲涅尔聚光装置。

本申请提出的太阳能聚光集热储热***的运行模式分为三种，具体如下：

集热、储热启动及正常运行：

白天，太阳光充足时，太阳能聚光集热储热***进行集热和储热。

在所述加压密闭循环***中充满水工质，此时，所述加压密闭循环***为常压状态，开启所述稳压泵6，将所述稳压水箱***4中的水泵送至所述加压密闭循环***中，将所述加压密闭循环***的压力升高，例如升高至8MPa，待压力稳定后关闭所述稳压泵6。

启动所述聚光装置和所述第一水泵2，将所述加压密闭循环***中的高压热水泵送至所述集热装置中，所述高压水依次流经所述进水管12、所述承压集热管10以及所述回水管11，温度升高后进入到所述高压热水储存***3中，此时因为所述高压水的温度上升，压力也升高，体积增大，当检测到所述加压密闭循环***中的压力超过阈值时，例如所述阈值为8+0.1MPa，所述稳压阀5开启，将所述高压热水储热***3中的高压水溢流至所述稳压储热***4中，以维持所述加压密闭循环***中的压力。整个聚光期间，所述第一水泵2提供动力以克服高压水在所述加压密闭循环***中运行中管道沿程阻力和弯头阻力。

单独取热运行：

当太阳光不足或者夜间时，采取单独取热模式。

开启所述取热泵9，将所述高压热水储热***3中的高压热水从高温端取出，泵送至所述输出换热器8中，与用户端的冷流体进行换热，所述高压热水换热后冷却成低温水回流至所述高压热水储热***3的低温端，所述冷流体换热后形成高温流体供用户端使用，所述高温流体的参数根据用户需求调整，包括温度、压力以及流量。在取热过程中，所述加压密闭循环***中的加压热水温度逐渐下降，体积减小，因此所述加压密闭循环******中的压力有下降，此时开启所述稳压泵6，将所述稳压储热***4中的水泵送至所述高压热水储热***3中，以维持所述加压密闭循环***的压力稳定。

集热、储热和取热同时运行：

集热、储热以及取热的运行模式在前文中已经有所描述，此处不再一一赘述。需要说明的是，在实际运行过程中，白天进行集热获得热量的过程中，可以将所述集热装置产生的高压热水优先提供至所述输出换热器8，用以获得热需求用户所需的蒸汽/热流体；当存在多余的高压热水时，所述多余高压热水储存至所述高压热水储热***3的高温端，此时所述加压密闭循环***的压力上升，开启所述稳压阀，将所述高压热水储热***3中多余的高压热水溢流至所述稳压储热***4中；当白天所述集热装置产生的热水不足以提供所述输出换热器8所需的热量时，则需要将所述高压热水储热***3中的高压热水取出，所述加压密闭循环***的压力下降，开启所述第二水泵6，将所述稳压储热***4中的热水泵送至所述高压热水储热***3中，以维持所述加压密闭循环***的压力稳定。

本申请中的太阳能聚光集热储热***采用加压水工质作为太阳能聚光集热的传热工质和储热***中的储热工质，在太阳能聚光集热过程中，水工质升温并不发生相变，储热装置采用高压热水储热***和稳压储热***联合运行，不仅可以进行热量的存储，还能平衡***的运行压力，整个集热、储热、取热过程中水不发生相变，该装置不仅***简单，施工、安装便捷，而且采用了无燃烧、***风险的水作为集热和储热工质，水的来源广泛，绿色无污染，该装置非常适合中低温工业蒸汽的热需求用户，成本较低，适合大规模推广应用。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种太阳能聚光集热储热***，包括太阳能聚光装置、集热装置和储热装置，其特征在于，所述集热装置为承压集热管，所述集热装置和所述储热装置中的传热工质为加压水工质，所述加压水工质的工作压力范围为2MPa～20MPa；所述储热装置为耐压金属管/罐；

所述储热装置包括高压热水储热***和稳压储热***，所述集热装置与所述高压热水储热***闭合形成加压密闭循环***，所述加压水工质在所述加压密闭循环***内循环，将所述集热装置获得的热量输送到所述储热装置中。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光集热储热***，其特征在于，所述集热装置和所述储热装置的承压范围为2MPa～20MPa，耐温范围为200～350℃。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光集热储热***，其特征在于，还包括输出换热器，在维持所述加压密闭循环***工作压力的情况下通过所述输出换热器向外输出所需热量。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光集热储热***，其特征在于，还包括与所述稳压储热***连接的补水***。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光集热储热***，其特征在于，所述聚光装置为线性菲涅尔聚光装置、线性槽式聚光装置以及塔式聚光装置。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光集热储热***，其特征在于，所述耐压金属管/罐为单体或者串并联的管/罐组合。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能聚光集热储热***,其特征在于，所述耐压金属管的外径范围为600mm-1500mm。

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