一種太陽能熱力發電裝置的製作方法

2023-10-28 08:00:07 1

專利名稱：一種太陽能熱力發電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發電裝置，尤其涉及一種利用太陽能發電的裝置，更具體是涉及 一種通過導熱介質吸收太陽能的熱來產生蒸汽，從而驅動渦輪蒸汽機發電的太陽能熱力發 電裝置。
背景技術：
隨著經濟的發展、社會的進步，人們對能源提出越來越高的要求，尋找新能源成為 當前人類面臨的迫切課題。太陽能由於無汙染、安全、且可持續使用，已被作為一種最理想 的新能源逐步得到應用。現有的太陽能發電裝置，主要有兩種類型，一種是太陽能光伏發 電，即是利用太陽電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新 型發電裝置，該裝置造價高，光電轉換效率低，導致電價昂貴，因而限制其推廣應用；另一種 是太陽能熱力發電，即是通過集熱器代替常規鍋爐，用太陽能熱力系統帶動發電機發電。太 陽能熱力發電相比於太陽能光伏發電具有發電成本低，發電規模大的特點。太陽能熱力發 電又可分為兩種形式，一種是直接用水做傳熱工質，水吸收太陽能的熱後升溫變為蒸汽，蒸 汽送往汽輪發電機發電；另一種形式是通過導熱介質吸收太陽能的熱，導熱介質通過蒸汽 發生器與水發生熱交換，水受熱變為蒸汽，蒸汽再送往汽輪發電機發電。從已公開的文獻中 可以看出，現有的太陽能熱力發電裝置，不管是直接用水做傳熱工質或以導熱介質做傳熱 工質，其結構都是在蒸汽輸出的同時進行水分的補充，由於蒸汽的產生必然增加管道和腔 體內的壓力，因而為管道和腔體提供水源的供水泵，功率必需非常大，這樣利用太陽能熱力 獲得的電，需要大部分用來為水循環提供動力，這勢必導致光電轉換效率非常低；另外，水 分的補充會導致蒸汽溫度的變化，從而影響渦輪發電機運行的連續性。

發明內容
為克服以上存在的問題，本發明的目的是提供一種結構簡單、製造成本低，且熱電 轉換效率高的太陽能熱力發電裝置。為實現以上目的，本發明的太陽能熱力發電裝置，包括集熱系統、蒸汽發生系統、 發電系統和控制系統；其特徵在於所述集熱系統包括填充有導熱油的太陽能集熱器和位 於太陽能集熱器之上的導熱油高位儲油器，太陽能集熱器通過輸油管與導熱油高位儲油器 連接，導熱油高位儲油器設有與輸油泵連接的出油口 ；所述蒸汽發生系統由兩個相互獨立 的蒸汽發生器構成，每個蒸汽發生器內設有用於進行熱交換的盤管，盤管的進油埠通過 控制閥與輸油泵連接，出油埠通過輸油管與導熱油高位儲油器連接，每個蒸汽發生器的 蒸汽輸出口通過控制閥與所述發電系統的渦輪蒸汽機連接，每個蒸汽發生器還設有與供水 泵連接的進水口 ；所述控制系統通過設置於蒸汽發生器內的傳感器來使兩個蒸汽發生器處 於輪換輸送蒸汽的工作狀態。為了充分利用渦輪蒸汽機發電後產生熱水所含的餘熱，本發明的太陽能熱力發電 裝置還設有餘熱回收系統，該系統包括循環水預熱器和設置於預熱器內的盤管，盤管的進水口與發電系統的渦輪蒸汽機的蒸汽排出管連接、出水口設於預熱器內，預熱器通過供水 泵與蒸汽發生器的進水口連接，預熱器還設有補給水進水口和通向外界的透氣孔。為了消除導熱油熱膨脹產生的壓力對罐壁造成的影響，上述導熱油高位儲油器頂 部設有用於調節儲油器體積的膨脹器。上述太陽能集熱器為多個，每個集熱器均由多根真空鍍膜玻璃管並聯構成，每根 管底部設有弧形鏡面的真空鍍膜玻璃管一端封閉，另一端與通嚮導熱油高位儲油器的輸油 管連接。上述設置於蒸汽發生器內的傳感器為壓力傳感器和液位傳感器，控制系統通過壓 力傳感器發出的信息對蒸汽輸出口的控制閥進行控制、通過液位傳感器發出的信息分別對 供水泵的開關、進水口的閥門進行控制。上述導熱油高位儲油器設有溫度傳感器，該溫度傳感器與所述控制系統連接，控制系統通過溫度傳感器發出的信息對輸油泵的開關、蒸汽發生器內盤管進油埠的控制閥 進行控制。為了使蒸汽發生器內的進水更加順暢，上述蒸汽發生器還設有空氣排氣口，該排氣口通過排氣管與餘熱回收系統的循環水預熱器連接，排氣管上設有控制閥，控制系統通 過蒸汽發生器的液位傳感器發出的信息對控制閥進行控制。為了減少熱量的散失，更好提高太陽能的熱電轉換效率，上述集熱器中真空鍍膜 玻璃管與輸油管的連接處、輸油泵、輸油管、供水泵、輸水管、導熱油高位儲油器、蒸汽發生 器和循環水預熱器的外圍均設有保溫材料層。為了保證從蒸汽發生器出來的導熱油進入導熱油高位儲油器後能迅速得到加熱， 上述導熱油高位儲油器與太陽能集熱器輸油管連接的進出油口位於儲油器的底部、與蒸汽 發生器盤管出油埠連接的進液口位於儲油器的下部、與輸油泵連接的進油口位於儲油器 的上部。上述蒸汽發生器的蒸汽輸出口和空氣排氣口位於蒸汽發生器的上部，進水口位於 空氣排氣口之上。本發明的太陽能熱力發電裝置，採用導熱油作為熱傳遞的介質，在集熱系統中利 用溫度高的導熱油向外向上擴散，溫度低的導熱油向下向內滲透，兩者形成自然對流，從而 減少集熱系統導熱油循環所需的動力；而採用兩個獨立的蒸汽發生器進行輪換工作，即在 一個蒸汽發生器輸出高壓蒸汽使渦輪蒸汽機發電的時候，另一個蒸汽發生器在較低壓力下 進行補水和加熱，當水蒸汽壓力達到一定時才開始輸出蒸汽，這樣不僅能減少供水泵動力 的輸出，而且可保證蒸汽輸出的連續和壓力的恆定；在蒸汽發生器內採用盤管作為熱交換 器，並採用輸油泵向盤管輸送導熱油，既可以增加導熱油在蒸汽發生器內的行程，又可以加 速導熱油循環的速度，保證盤管外的水或蒸汽得到均勻快速的加熱，從而產生足夠大的蒸 汽壓力供渦輪蒸汽機發電。另外，通過設置餘熱回收系統，充分利用發電系統排出的蒸汽， 大大縮短蒸汽發生器內水與導熱油熱交換的時間。本發明的太陽能熱力發電裝置，結構合 理，製造成本低，熱電轉換效率高，特別適合於住宅小區或小型企業的發電。


圖1是本發明太陽能熱力發電裝置各個系統連接的平面圖。
圖2是圖1除去太陽能集熱器部分的結構平面圖。圖3是集熱器剖面的結構示意圖。圖4導熱油高位儲油器的結構示意圖。圖5是蒸汽發生器的結構示意圖。圖6是預熱器的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明的太陽能熱力發電裝置由集熱系統1、蒸汽發生系統2、發電系統3、餘熱回收系統4和控制系統(圖中沒有標出)五個部分構成；集熱系統1由多個太陽能集熱器並聯構成集熱器總成和位於太陽能集熱器總成 之上的導熱油高位儲油器13構成，(為了節省篇幅，此處只畫出兩個左右設置的太陽能集 熱器11、12)，該集熱器由多根真空鍍膜玻璃管111、121橫向並聯構成，每根真空鍍膜玻璃 管底部均設有弧形鏡面101，弧形鏡面可手動或自動跟蹤太陽光，玻璃管一端封閉，另一端 與輸油管112、122連接，真空鍍膜玻璃管和輸油管內充滿導熱油，高位儲油器頂部設有膨 脹器131，膨脹器用於調節儲油器的體積，以減少導熱油熱膨脹時對儲油器壁產生的壓力， 高位儲油器底部兩側設有進出油口 132、133，分別與兩個太陽能集熱器的輸油管112、122 連接，高位儲油器的下部兩側設有進油口 134、135，上部設有出油口 136，該出油口通過輸 油管與一輸油泵14連接，如圖2、3、4所示；蒸汽發生系統2由兩個相互獨立的蒸汽發生器21、22構成，每個蒸汽發生器內設 有用於進行熱交換的盤管211、221，盤管從上至下設有五層，每層從裡到外環繞三圈，盤管 的進油埠通過三通管141與輸油泵連接，在進油埠和三通管之間設置有控制閥212、 222，盤管出油埠通過輸油管213、223與導熱油高位儲油器的進油口 134、135連接，每個 蒸汽發生器的上部設有蒸汽出口 214、224，空氣排氣口 215、225，位於空氣排氣口之下設有 進水口 216、226，如圖2、4所示；發電系統3由渦輪蒸汽機31和發電機組構成，渦輪蒸汽機的進汽口 311通過三通 管312與蒸汽發生器的蒸汽出口 214、224連接，在蒸汽出口與三通管之間設有控制閥217、 227，如圖2所示；餘熱回收系統4包括循環水預熱器41和設置於預熱器內的盤管42，盤管的進水 口 421與渦輪蒸汽機的蒸汽排出口連接，出水口 422設於預熱器內，並位於盤管的中心，預 熱器通過供水泵43及輸水管431、432分別與蒸汽發生器的進水口 216、226連接，在輸水管 靠近蒸汽發生器進水口的位置設有控制閥218、228，預熱器還設有兩個進氣口 411、412，兩 個進氣口通過輸氣管413、414分別與蒸汽發生器的空氣排氣口 215、225連接，在輸氣管靠 近蒸汽發生器排氣口的位置設有控制閥219、229，預熱器底部設有補給水進水口 415，頂部 設有與外界相通的透氣孔416，如圖2、5所示；在真空鍍膜玻璃管與輸油管的連接處、導熱油高位儲油器、輸油泵、輸油管、蒸汽 發生器、供水泵、輸水管、輸氣管和預熱器的外圍均設有保溫材料層5，如圖1、2、4、5、6所 示；控制系統包括設置於上述各個系統中的傳感器和中央處理器(圖中沒有標出)， 為了保證導熱油在160°C才進入蒸汽發生器進行熱交換，高位儲油器設有溫度傳感器，中央處理器通過溫度傳感器監測到的油溫對輸油泵14及控制閥212、222進行控制；為了保證輸出的蒸汽壓力達到3個大氣壓，足以使蒸汽發電系統發電，蒸汽發生器內設有壓力傳感 器，中央處理器通過壓力傳感器監測到的蒸汽壓力對蒸汽輸出口的控制閥217、227進行控 制，而為了及時補水，蒸汽發生器內還設有液位傳感器及液位探針，中央處理器通過液位傳 感器對供水泵43的開關、進水口的控制閥218、228及排氣口的控制閥219、229進行控制； 循環水預熱器設有液位傳感器，中央處理器通過液位傳感器對補給水進水口的閥門進行控 制；另外，本發明太陽能熱力發電裝置的電路設計是，兩個蒸汽發生器蒸汽輸出口的控制閥 是一開一閉輪換工作的，即當左側蒸汽發生器的蒸汽出口控制閥處於打開狀態，右側蒸汽 發生器的蒸汽出口控制閥就處於關閉狀態，反之也然。 本發明太陽能熱力發電裝置的工作原理是當太陽升起的時候，真空鍍膜玻璃管 受光照射吸收熱量使管內的導熱油迅速升溫，由於熱的導熱油向外向上運動，未受熱的導 熱油向下向內運動，兩者互相滲透，形成自然對流，溫度高的導熱油不斷進入高位儲油器， 溫度低的導熱油流向真空鍍膜玻璃管，與此同時，兩個蒸汽發生器的進水口控制閥和排氣 口控制閥同時打開，供水泵同時向兩個蒸汽發生器加水，當蒸汽發生器中的液位傳感器監 測到預定的水位值時，進水口控制閥和排氣口控制閥同時關閉，供水泵停止工作；當高位儲 油器內導熱油的溫度達到160°C時，輸油泵開始工作，兩個蒸汽發生器盤管進油埠的控制 閥同時打開，溫度達到160°C的導熱油不斷流入盤管後對蒸汽發生器內的水進行加熱，當蒸 汽發生器內的壓力傳感器監測到蒸汽的壓力達到3個大氣壓時，左側蒸汽發生器的蒸汽輸 出口、盤管進油埠的控制閥同時關閉，右側蒸汽發生器蒸汽輸出口的控制閥打開，此時高 壓蒸汽噴射到渦輪蒸汽機的葉輪，渦輪機轉動，發電機組開始發電，經過渦輪蒸汽機葉輪出 來的壓力較低的蒸汽，排向餘熱回收系統的盤管，對循環水預熱器內的水進行預加熱；當右 側蒸汽發生器的壓力傳感器監測到蒸汽的壓力小於3個大氣壓時，蒸汽發生器的蒸汽輸出 口的控制閥、盤管進油埠的控制閥同時關閉，左側蒸汽發生器蒸汽輸出口的控制閥、盤管 進油埠的控制閥同時打開，由左側蒸汽發生器向渦輪蒸汽機輸送蒸汽，與此同時，右側蒸 汽發生器的進水口控制閥和排氣口控制閥同時打開，供水泵啟動，向右側蒸汽發生器加入 經預熱後約100°C的熱水，當液位傳感器監測到預定的液位值時，進水口控制閥和排氣口 控制閥同時關閉，盤管進油埠的控制閥打開，高溫導熱油進入盤管對蒸汽發生器的水加 熱，當壓力傳感器監測到蒸汽的壓力達到3個大氣壓時，盤管進油埠的控制閥關閉；這樣 左右蒸汽發生器一個輸送蒸汽，一個進行補水加熱，兩個輪換工作，反覆循環完成整個發電 的過程。由於從循環水預熱器出來的是溫度達100°C左右的熱水，而具有3個大氣壓的蒸 汽溫度是130°C，因此，從預熱器出來的水到變為可以使渦輪蒸汽機發電的蒸汽，溫差只有 30°C，這樣可以大大節約加熱的時間，提高發電的效率。
權利要求
一種太陽能熱力發電裝置，包括集熱系統、蒸汽發生系統、發電系統和控制系統；其特徵在於所述集熱系統包括填充有導熱油的太陽能集熱器和位於太陽能集熱器之上的導熱油高位儲油器，太陽能集熱器通過輸油管與導熱油高位儲油器連接，導熱油高位儲油器設有與輸油泵連接的出油口；所述蒸汽發生系統由兩個相互獨立的蒸汽發生器構成，每個蒸汽發生器內設有用於進行熱交換的盤管，盤管的進油埠通過控制閥與輸油泵連接、出油埠通過輸油管與導熱油高位儲油器連接，每個蒸汽發生器通過蒸汽輸出口所設的控制閥與所述發電系統的渦輪蒸汽機連接，每個蒸汽發生器還設有與供水泵連接的進水口；所述控制系統通過設置於蒸汽發生器內的傳感器來使兩個蒸汽發生器處於輪換輸送蒸汽的工作狀態。
2.根據權利要求1所述的太陽能熱力發電裝置，其特徵在於所述太陽能熱力發電裝 置還包括有餘熱回收系統，該系統包括循環水預熱器和設置於預熱器內的盤管，盤管的進 水口與所述發電系統的渦輪蒸汽機的蒸汽排出管連接、出水口設於預熱器內，預熱器通過 供水泵與蒸汽發生器的進水口連接，預熱器還設有補給水進水口和通向外界的透氣孔。
3.根據權利要求1或2所述的太陽能熱力發電裝置，其特徵在於所述導熱油高位儲 油器頂部設有用於調節儲油器體積的膨脹器。
4.根據權利要求3所述的太陽能熱力發電裝置，其特徵在於所述太陽能集熱器為多 個，每個集熱器均由多根真空鍍膜玻璃管並聯構成，每根真空鍍膜玻璃管的底部均設有弧 形鏡面，玻璃管的一端封閉，另一端與通嚮導熱油高位儲油器的輸油管連接。
5.根據權利要求4所述的太陽能熱力發電裝置，其特徵在於所述設置於蒸汽發生器 內的傳感器為壓力傳感器和液位傳感器，控制系統通過壓力傳感器發出的信息對蒸汽輸出 口的控制閥進行控制、通過液位傳感器發出的信息分別對供水泵的開關、進水口的閥門進 行控制。
6.根據權利要求5所述的太陽能熱力發電裝置，其特徵在於所述導熱油高位儲油器 設有溫度傳感器，該溫度傳感器與所述控制系統連接，控制系統通過溫度傳感器發出的信 息對輸油泵的開關、蒸汽發生器內盤管進油埠的控制閥進行控制。
7.根據權利要求5所述的太陽能熱力發電裝置，其特徵在於所述蒸汽發生器還設有 空氣排氣口，該排氣口通過排氣管與所述餘熱回收系統的循環水預熱器連接；排氣管上設 有控制閥，所述控制系統通過蒸汽發生器的液位傳感器發出的信息對控制閥進行控制。
8.根據權利要求5所述的太陽能熱力發電裝置，其特徵在於所述集熱器中真空鍍膜 玻璃管與輸油管的連接處、輸油泵、輸油管、供水泵、供水管、導熱油高位儲油器、蒸汽發生 器和循環水預熱器的外圍均設有保溫材料層。
9.根據權利要求5所述的太陽能熱力發電裝置，其特徵在於所述導熱油高位儲油器 與太陽能集熱器輸油管連接的進出油口位於儲油器的底部、與蒸汽發生器盤管出油埠連 接的進液口位於儲油器的下部、與輸油泵連接的進油口位於儲油器上部。
10.根據權利要求5所述的太陽能熱力發電裝置，其特徵在於所述蒸汽發生器的蒸汽 輸出口和空氣排氣口位於蒸汽發生器的上部，進水口位於空氣排氣口之下。
全文摘要
本發明提供了一種太陽能熱力發電裝置，該裝置包括集熱系統、蒸汽發生系統、發電系統和控制系統；集熱系統包括集熱器和高位儲油器，高位儲油器設有與輸油泵連接的出油口；蒸汽發生系統由兩個獨立的蒸汽發生器構成，每個蒸汽發生器內設有盤管，盤管的進油埠與輸油泵連接，出油埠與高位儲油器連接，蒸汽發生器的蒸汽輸出口與發電系統的渦輪蒸汽機連接；控制系統通過設置於蒸汽發生器內的傳感器來使兩個蒸汽發生器處於輪換輸送蒸汽的工作狀態。本發明的發電裝置採用兩個蒸汽發生器輪換輸送蒸汽的工作方式，大大減少供水泵動力的輸出，可保證蒸汽輸出的連續和壓力的恆定，結構合理，製造成本低，熱電轉換效率高，適合於住宅小區或小型企業的發電。
文檔編號F03G6/06GK101839224SQ201010131000
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月16日 優先權日2010年3月16日
發明者王承輝 申請人:王承輝