生產太陽能蒸汽的方法和設備的製作方法

2023-10-09 19:52:34

專利名稱：生產太陽能蒸汽的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生產太陽能蒸汽的方法和設備。
由太陽能研究聯合會「主題93/94」(Forschungsverbund Sonnenenergie「Themen 93/94」)，M.米勒的論文「太陽能農場發電站和在拋物面槽聚光器中直接蒸發(Solare Farmkraftwerk und Direktverdampfung in Parabolrinnen-Kollektoren)」已知，在全世界範圍內，拋物面槽太陽能電廠生產了目前生產的太陽能電流的90％以上。為了進一步提高拋物面槽太陽能電廠的效益，必須充分挖掘提高效率和降低成本的現有潛力。太陽能電廠成本的大約70％是由聚光器場組引起的。其餘30％是傳統的設備部分形成的。因此，聚光器場組的成本降低決定性地使拋物面槽太陽能電廠的總費用降低。
聚光器場組包括大量聚光器和吸收管。在吸收管內吸收由聚光器集中到吸收管上的太陽束。在直接蒸發時，要蒸發的介質直接在吸收管內汽化。
在例如由美國專利4781173已知的方法和設備中，作為在吸收管內直接蒸發的介質用的是水。水在吸收管內完全汽化，所以在蒸發管路末端的吸收管出口處存在的是過熱蒸汽，鑑於蒸汽的發生方法，所以這種過熱蒸汽又稱為太陽能過熱蒸汽，將其直接引入透平機中。在這種情況下可以避免夾帶水分，以及蒸汽溫度只能具有一定程度的改變。
有關蒸汽參數的穩定性方面對蒸汽發生裝置提出了高要求。首先是在吸收管內存在過熱的危險。由於溫度高可能在吸收管內形成損傷，其後果是導致縮短用於生成太陽能過熱蒸汽的吸收管的使用壽命。因此對吸收管的吸收鍍層和所有其他部分的材料性能提出了嚴格的要求。
除此之外，必須保證調整給水量。水的供給必須在吸收管上網眼很細地進行，並需要根據太陽輻射準確地調整。由於太陽能過熱蒸汽的高溫造成的吸收管短壽命以及細網眼供水的複雜的調整，導致聚光器場組嚴重的費用負擔。
因為太陽能過熱蒸汽在吸收管內流動並從聚光器場組排出，所以形成在吸收管內太陽能過熱蒸汽有限的最大流量密度。所以在吸收管內產生嚴重的附加壓力損失。由於在吸收管內太陽能過熱蒸汽的高溫，通過從吸收管熱反射而造成進一步的損失。
因此本發明的目的是提供一種生產太陽能蒸汽的方法，按此方法避免在吸收管內過熱的危險，與此同時實現聚光器場組內顯著的成本降低。此外，本發明的另一項目的是提供一種實施此方法的設備。
按本發明上述第一個目的通過一種方法來達到，這種方法用於生產太陽能蒸汽，它藉助於至少一個聚光器和至少一根通水和/或蒸汽的吸收管，其中向吸收管供入補充的水，使吸收管出口處存在溼蒸汽。
按本發明上述第二個目的通過一種設備來達到，這種設備用於生產太陽能蒸汽，它至少包括一個聚光器和至少一根通水和/或蒸汽的吸收管，其中設有用於補充給水的裝置，為的是使吸收管的出口處存在溼蒸汽。
由於生產和使用溼蒸汽作為太陽能蒸汽，避免了吸收管的過熱。溼蒸汽由水和蒸汽兩個部分組成。所以在吸收管內的溫度明顯降低。因此降低了對於組成吸收管的各部分有關耐高溫性的要求。吸收鍍層因而工作在一個保證效率最佳地吸收太陽光的溫度範圍內。從而避免了因熱反射引起的輻射損失。較低的工作溫度保證各部件有長的壽命。其結果是導致大量節省了整個聚光器場組的費用。
最好在吸收管入口處和/或在給水的輸入點處至少供入與沿流動方向設在鄰近吸收管出口的輸入點處相同的水量。與生產太陽能過熱蒸汽的設備相比，輸入點的數量保持得較少。絕對不要單獨調節水的供入，供水量大致與太陽照射的劑量相配便足以滿足要求。因此可以省去為準確調整所需的費用。
特別有利的是在整個吸收管內存在溼蒸汽。使用溼蒸汽替代太陽能過熱蒸汽，在供熱量相同的情況下能有更大的流量密度。因此沿整個吸收管區域壓力損失顯著降低。
在另一項設計中，用於供入吸收管中的水從燃燒礦物燃料的發電站的水汽循環中提取。因此用於吸收管的水無需額外提供，由此節省了運行設備方面的費用。
至少一根通水的導管最好沿其流動方向在聚光器的前面匯入吸收管內。
為了進一步說明本發明可參見附圖
表示的實施例，在此唯一的圖中示意表示了一種生產太陽能蒸汽的設備。
如圖所示，用於生產太陽能蒸汽的設備2包括多個聚光器4。每個聚光器4均有拋物面形狀。多個聚光器4前後連續排列，使之構成一個拋物面槽裝置28。
為聚光器4配設一吸收管6，吸收管6位於聚光器4的聚焦點連線上。照射的太陽光束被拋物面槽裝置28的聚光器4集束起來，並聚集在帶有吸收鍍層30的吸收管6上。在吸收鍍層30內太陽光能被吸收，並傳遞給在吸收管6中流動的水，水部分蒸發生成溼蒸汽。
在吸收管6內的流動方向用箭頭16表示。在用於生產太陽能蒸汽的設備2運行時，在運行的任何時刻，在整個吸收管6內存在溼蒸汽。溼蒸汽同時含有水和蒸汽，也就是說溼蒸汽的蒸汽含量x小於1。為保證在吸收管6內和在吸收管6的出口8處持續地存在溼蒸汽，向吸收管6供入補充的水。補充的水經導管18、20、22在輸入點10、12、14處供入吸收管6。
在這種情況下，在每個輸入點10、12、14供入如此多的水，以致在運行期間儘管水在輸入點10，12，14之間的每個區段內被蒸發，仍始終同時還存在水的部分。
最好在用於供入水的輸入點10、12、14處至少供入與沿流動方向設在鄰近吸收管6出口8的輸入點12、14處相同的水量。
此外，在吸收管6的入口24處供入與沿流動方向在其下遊的輸入點10、12、14處相比更多或同樣多的水。這種實施形式不需要特別的調節機構，因為在各輸入點10、12、14處供入大致定量的水便足以滿足要求。
經入口24和經導管18、20、22供入吸收管6的用於設備2的水，可例如從燃燒礦物燃料的電廠的水汽循環中提取。從設備2排出的溼蒸汽可例如重新供入燃燒礦物燃料的電廠的水汽循環中。
權利要求
1.一種生產太陽能蒸汽的方法，藉助於至少一個聚光器(4)和至少一根通水和/或蒸汽的吸收管(6)，其中向吸收管(6)供入補充的水，使吸收管(6)出口(8)處存在溼蒸汽。
2.按照權利要求1所述的方法，其中，在一個入口(24)和/或在給水的一個輸入點(10、12、14)處至少供入與沿流動方向(16)設在鄰近吸收管(6)一個出口(8)的一個輸入點(10、12、14)處相同的水量。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其中，在整個吸收管(6)內存在溼蒸汽。
4，按照上述任一項權利要求所述的方法，其中，用於供入吸收管(6)中的水從燃燒礦物燃料的電廠的水汽循環中提取。
5.一種生產太陽能蒸汽的設備，其至少包括一個聚光器(4)和至少一根通水和/或蒸汽的吸收管(6)，其中設有用於補充給水的裝置，為的是使吸收管(6)的出口(8)處存在溼蒸汽。
6.按照權利要求5所述的設備，其中，至少一根通水的導管(18，20，22)沿流動方向在聚光器(4)的前面匯入所述吸收管(6)內。
全文摘要
一種生產太陽能蒸汽的方法和設備,其中藉助於至少一個聚光器(4)和至少一根通水和/或蒸汽的吸收管(6),向吸收管(6)供入補充的水,使吸收管(6)出口(8)處存在溼蒸汽。採取這一措施避免了吸收管(6)的過熱。
文檔編號F03G6/04GK1198808SQ96197390
公開日1998年11月11日 申請日期1996年10月1日 優先權日1995年10月17日
發明者漢斯－克裡斯琴·特蘭肯舒, 萊因哈德·裡佩爾, 漢斯－于爾根·瑟凱爾, 沃爾夫岡·凱勒, 沃爾夫岡·卡斯特納 申請人:西門子公司