中央塔式發電站及其鍋爐的製作方法

2023-05-24 05:43:41

專利名稱：中央塔式發電站及其鍋爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及中央塔式發電站，並特別涉及設計來用於該中央塔式發電站的鍋爐。
背景技術：
能源供應商一直在致力於尋求替代性一次能源。一種這樣的能源為太陽能，且一種利用太陽能的方式為採用中央塔式發電站。一種典型的中央塔式發電站裝置包括定日鏡的陣列以及收集塔。每個定日鏡均被構造成跟蹤太陽且將日光向收集塔的槽反射，從而加熱此槽及其內容物。構成熱傳輸介質的傳熱流體(其可為諸如熔鹽或熱油的液體)容納在上述槽中。 將加熱的熱流體輸送至發電站(諸如蒸汽發電站)，其中熱流體的熱能用於驅動其一個或多個渦輪，以便以傳統的方式如通過將每個渦輪的輪軸連接至發電機來發電。在現有技術中，還沒有能夠很好地利用太陽能為中央塔式發電站供給熱流體的鍋爐。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種中央塔式發電站及其鍋爐，該用於中央塔式發電站的鍋爐，能夠很好地利用太陽能為中央塔式發電站供給熱流體。為達上述目的，根據本實用新型所公開的主題的一方面，提供了一種用於中央塔式發電站的鍋爐，該鍋爐被構造成利用撞擊到其上的太陽輻射來加熱在鍋爐中流動的流體，並包括用於在加熱期間運送流體的蒸汽迴路，其中所述鍋爐包括為過熱器蒸汽迴路的第一蒸汽迴路、設置之上的為蒸發器蒸汽迴路的第二蒸汽迴路。過熱器蒸汽迴路可被構造成提供介於150kW/m2和300kW/m2之間的功率傳輸,其中蒸發器蒸汽迴路被構造成提供介於500kW/m2和700kW/m2之間的功率傳輸。每個蒸汽迴路可包括流體供應系統、多個面板和出口管道，其中所述面板被構造成使流體流經其中，且便於通過撞擊到其上的太陽輻射來加熱流體，且其中所述流體供應系統經由面板與出口管道流體連通。每個面板可包括一個或多個具有通常蛇形的管道。每個面板可包括靠近其下端的入口集管和靠近其上端的出口集管。至少一個蒸汽迴路可包括多個位於流體供應系統和出口管道之間的流體路徑，其中每個流體路徑包括一個或多個面板。至少一個蒸汽迴路可包括一個位於流體供應系統和出口管道之間的流體路徑，所述流體路徑包括蒸汽迴路的所有面板。根據本實用新型所公開的主題的又一方面，提供了一種包括上述鍋爐的中央塔式發電站。中央塔式發電站還可包括被構造成利用在鍋爐中流動且受熱的流體來發電的渦輪，其中所述流體為渦輪的工作流體。中央塔式發電站還可包括被構造成利用在鍋爐中流動且受熱的流體來發電的渦輪，其中所述流體用於加熱渦輪的工作流體。本實用新型的優點在於，可通過上述鍋爐的設計而使其撞擊到其上的太陽輻射來加熱流經其中的工作流體，以獲取有用能源並進行發電，其結構合理、效率高且節省能源(以下將詳述)。

為了理解本實用新型所公開的主題以及為了了解在實踐中本實用新型是如何實施的，現將參照附圖且僅以非限制的示例方式來對實施方案進行描述，其中 圖I為中央塔式發電站的示意圖；圖2為圖I中所示的中央塔式發電站的收集塔的透視圖；圖3A和圖3B分別為圖2中所示的收集塔的鍋爐的面板的正視圖和側視圖；圖4A至圖4C示意地示出圖2中所示的收集塔的鍋爐的蒸汽迴路的若干實例；圖5A至圖5C示意地示出具有不同蒸汽迴路布置的鍋爐的若干實例。
具體實施方式
如圖I所示，提供了通常以10表示的中央塔式發電站。中央塔式發電站10包括定日鏡12的陣列，其被構造成向收集塔14反射撞擊的太陽輻射。收集塔14含有由反射的太陽輻射加熱並從而用於加熱發電站的工作流體(未示出)的熱流體。或者，收集塔14可含有用於在其中直接加熱的發電站的工作流體。一旦工作流體在收集塔14中被加熱，工作流體即通過發電站的渦輪(未示出)膨脹，以獲取有用能源並進行發電。在本文前面的描述中，將描述含有發電站的工作流體的收集塔14，其中假設渦輪的工作流體為水。此外，除非上下文另外規定或顯而易見，在這種類型的收集塔14中，發電站的工作流體在其中直接被加熱。然而，應理解，收集塔14的任何合適的構造都在本實用新型公開的主題範圍內。該等收集塔的實例包括但不限於其中加熱熱流體並隨後將其用於加熱發電站的工作流體的一個實例，以及其中工作流體是不同於水的一種流體的一個實例。如圖2所示，收集塔14包括坐落於支撐結構102的頂部且被構造成加熱其中的工作流體的鍋爐100。同樣，該鍋爐100通常包括四個鍋爐壁104，每個鍋爐壁104面對不同的羅盤方向。每個鍋爐壁104被構造成使用撞擊到其上的太陽輻射來加熱流經其中的工作流體，並包括多個用於該目的的面板106。通常，太陽輻射通過中央塔式發電站的周圍的定日鏡12來反射和集中。面板106被構造成使工作流體流經其中，且便於通過撞擊到面板106上的太陽輻射加熱其中的流體。同樣，如圖3A和圖3B所示，每個面板106包括管道108，在鍋爐100運行期間，工作流體經由所述管道108流動，並流體連接於入口集管110 (其通常位於或靠近面板的下端)和出口集管112 (其通常位於或靠近面板的上端)之間。管道108形成為具有通常蛇形，從而形成面板106的面對太陽輻射的表面114。例如，管道108可包括多個垂直取向的管段116，其通過彎管接頭118在其頂端和底端連接。然而，應理解，可提供管道的任何合適的構造。此外，每個面板106均可包括連接於單個入口集管110和單個出口集管112之間的不止一個的管道108。管段116優選地被設置為使其互相接觸，從而防止撞擊到面板106上的任何太陽輻射通過其中。鍋爐100包括若干個蒸汽迴路，每個蒸汽迴路加熱工作流體，以用於特定階段的渦輪運行。如圖4A至4C所示，提供了通常以120表示的蒸汽迴路，工作流體流經該蒸汽迴路，同時由撞擊的太陽輻射加熱。蒸汽迴路120包括流體供應系統122、多個面板106 (每個面板可參照圖3如上所述)和構成出口管道的蒸汽收集集管124。流體供應系統122為工作流體流入蒸汽迴路122的進入點。同樣，流體供應系統122可包括蓄液池，或可為與發電站內的渦輪出口流體連通的管道。蒸汽收集集管124與發電站內的渦輪入口流體連通。(在其中熱流體在鍋爐100內流動的情況下，流體供應系統122在其進入渦輪之前提供與工作流體熱連通的熱流體，且蒸汽收集集管124使熱流體在其進入渦輪之前與工作流體熱連 通。)如圖4A所示，蒸汽迴路120可包括多個位於流體供應系統122和蒸汽收集集管124之間的流體路徑，其中每個路徑包括若干個面板106。或者，如圖4B所示，蒸汽迴路120可包括位於流體供應系統122和蒸汽收集集管124之間的單個流體路徑106 (包括蒸汽迴路中的所有面板)。此外，如圖4C所示，蒸汽迴路120可包括多個位於流體供應系統122和蒸汽收集集管124之間的流體路徑，其中每個路徑包括一個面板106。應理解，僅通過示例方式給出結合圖4A至圖4C所描述的蒸汽迴路120 ;在實踐中，在不脫離本實用新型公開的主題範圍的情況下，可提供被構造成利用撞擊的太陽輻射來加熱工作流體的蒸汽迴路的任何合適的布局。還應理解，鍋爐100不應限於包含一種類型的蒸汽迴路120。相反，根據需要，鍋爐100可具有如參照圖4A至圖4C描述的蒸汽迴路120的任意適當的組合。還應理解，圖4A至圖4C中的蒸汽迴路120的圖示是示意性的。因此，例如在圖中為相鄰的面板106在實施過程中無需實際相鄰。此外，每個面板106可通過不止一個管來連接，和/或每個所示的面板可代表一組面板。此外，必要時，提供控制元件，例如調溫臺、減壓閥、傳感器等。此外，可提供泵(未示出)，以便促進工作流體流過蒸汽迴路120的運動。如上所述，鍋爐100包括若干個蒸汽迴路120，每個蒸汽迴路120加熱工作流體，以用於特定階段的渦輪運行。每個蒸汽迴路120按照其功能位於鍋爐100上不同的位置處。此外，包括但不限於其面板106的數量和大小，每個蒸汽迴路120的構造均按照其功能進行設計。在本文中由附圖標記120a表示的蒸發器蒸汽迴路被設計來提供介於500kW/m2和700kW/m2之間的功率傳輸。更具體地，其可被設計來提供約600kW/m2的功率傳輸。蒸發器蒸汽迴路120a被構造成加熱工作流體(或用來加熱熱流體，該熱流體加熱工作流體)，以用於發電站的蒸發器階段。在本文中由附圖標記120b表示的過熱器蒸汽迴路被設計來提供介於150kW/m2和300kW/m2之間的功率傳輸。過熱器蒸汽迴路120b被構造成加熱工作流體(或用來加熱熱流體，該熱流體加熱工作流體)，以用於發電站的高壓渦輪階段。在本文中由附圖標記120c表示的再熱器蒸汽迴路被設計來提供介於70kW/m2和150kW/m2之間的功率傳輸。再熱器蒸汽迴路120c被構造成加熱工作流體(或用來加熱熱流體，該熱流體加熱工作流體)，以用於發電站的中/低壓渦輪階段。根據一個實例，如圖5A所示，鍋爐100包括蒸發器蒸汽迴路120a之上的過熱器蒸汽迴路120b。根據另一個實例，如圖5B所示，鍋爐100包括過熱器蒸汽迴路120b、之上的蒸發器蒸汽迴路120a、之上的第二過熱器蒸汽迴路120b。根據另一個實例，如圖5C所示，鍋爐100包括再熱器蒸汽迴路120c、之上的過熱器蒸汽迴路120b、之上的蒸發器蒸汽迴路120a、之上的第二過熱器蒸汽迴路120b、之上的第二再熱器蒸汽迴路120c。本實用新型所公開的主題所屬的領域的技術人員將易於理解，在不脫離本公開實用新型範圍的情況下，可對其進行多種變化、變更和修改。例如，鍋爐100可形成為具有任何合適數量的鍋爐壁104，且其可具有任何合適的形狀。·
權利要求1.一種用於中央塔式發電站的鍋爐，其特徵在於，所述鍋爐被構造成利用撞擊到其上的太陽輻射來加熱在所述鍋爐中流動的流體，並包括用於在所述加熱期間運送所述流體的蒸汽迴路，其中所述鍋爐包括為過熱器蒸汽迴路的第一蒸汽迴路、設置之上的為蒸發器蒸汽迴路的第二蒸汽迴路。
2.根據權利要求I所述的鍋爐，其特徵在於，所述過熱器蒸汽迴路被構造成提供介於150kff/m2和300kW/m2之間的功率傳輸,且所述蒸發器蒸汽迴路被構造成提供介於500kW/m2和700kW/m2之間的功率傳輸。
3.根據權利要求I所述的鍋爐，其特徵在於，每個所述蒸汽迴路包括流體供應系統、多個面板和出口管道，其中所述面板被構造成使流體流經其中，且便於通過撞擊到其上的太陽輻射來加熱所述流體，且其中所述流體供應系統經由所述面板與所述出口管道流體連通。
4.根據權利要求3所述的鍋爐，其特徵在於，每個所述面板包括一個或多個具有通常蛇形的管道。
5.根據權利要求3所述的鍋爐，其特徵在於，每個所述面板包括靠近其下端的入口集管和靠近其上端的出口集管。
6.根據權利要求3所述的鍋爐，其特徵在於，至少一個所述蒸汽迴路包括多個位於所述流體供應系統和所述出口管道之間的流體路徑，其中每個所述流體路徑包括一個或多個所述面板。
7.根據權利要求3所述的鍋爐，其特徵在於，至少一個所述蒸汽迴路包括一個位於所述流體供應系統和所述出口管道之間的流體路徑，所述流體路徑包括所述蒸汽迴路的所有面板。
8.—種中央塔式發電站，其特徵在於，該中央塔式發電站包括根據前述權利要求中任一項所述的鍋爐。
9.根據權利要求8所述的中央塔式發電站，其特徵在於，該中央塔式發電站還包括被構造成利用在所述鍋爐中流動且受熱的流體來發電的渦輪，其中所述流體為所述渦輪的工作流體。
10.根據權利要求8所述的中央塔式發電站，其特徵在於，該中央塔式發電站還包括被構造成利用在所述鍋爐中流動且受熱的流體來發電的渦輪，其中所述流體用於加熱所述渦輪的工作流體。
專利摘要本實用新型公開了一種中央塔式發電站及其鍋爐。該鍋爐被構造成利用撞擊到其上的太陽輻射來加熱在鍋爐中流動的流體。其包括用於在加熱期間運送所述流體的蒸汽迴路。所述鍋爐包括為過熱器蒸汽迴路的第一蒸汽迴路、設置之上的為蒸發器蒸汽迴路的第二蒸汽迴路。
文檔編號F03G6/06GK202630004SQ20122007336
公開日2012年12月26日 申請日期2012年3月1日 優先權日2012年3月1日
發明者S.休斯, Z.施威茨, R.巴沃爾, M.斯魯特斯基, N.克魯格曼 申請人:光之源工業(以色列)有限公司