[发明专利]槽式太阳能中高温一体化热发电装置

摘要

本发明槽式太阳能中高温一体化热发电装置由抛物槽聚光阵列、传热工质、过热蒸发器、压力泵、压力控制阀、一体化换热储热蒸发罐、储热介质、动力工质、动力发电机组、蒸发器、冷凝器、空冷机组、调节阀、传输管线、互补供热系统、聚光阵列集群控制和热发电控制系统组成，该装置充分利用一体化换热储热蒸发罐连接聚光太阳能热循环和动力发电循环两个循环系统，最大限度简化太阳能热发电装置构造，配合新型固体燃料电池或开式布雷顿热发电机并使用生物质能源等可再生能源排出的高温气体发电和补热，最大限度延长发电时数，创立替代化石能源的技术基础。该发明属太阳能热发电技术领域。

主权项

1.槽式太阳能中高温一体化热发电装置由抛物槽聚光阵列、传热工质、过热蒸发器、压力泵、控制阀、一体化换热储热蒸发罐、储热介质、动力工质、动力发电机组、蒸发器、冷凝器、空冷机组、调节阀、传输管线、互补供热系统、聚光阵列集群控制和热发电控制系统组成，其特征在于：选择配置线聚焦太阳能强化集热管的抛物槽聚光阵列，该聚光阵列出口连接一体化换热储热蒸发罐换热器进口；一体化换热储热蒸发罐换热器出口连接压力泵进口，压力泵出口连接槽式聚光阵列进口，构成闭合的太阳能集热储热循环；一体化换热储热蒸发罐蒸发器出口连接蒸汽朗肯循环或有机朗肯循环动力机进口；蒸汽朗肯循环或有机朗肯循环动力机出口连接冷凝器，冷凝器连接压力泵进口，压力泵出口连接一体化换热储热蒸发罐蒸发器进口；或一体化换热储热蒸发罐蒸发器出口连接布雷顿循环动力机进口，布雷顿循环动力机出口连接一体化换热储热蒸发罐蒸发器进口，构成闭合完整的热动力循环；互补供热系统与抛物槽聚光阵列或串联、或并联；在日照充足时进行发电和储能，在无日照时可选择利用一体化换热储热蒸发罐储存的热能进行发电；储热不足则启动互补供热系统通过其他可再生能源补热发电；或启动固体氧化物燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池、或开式燃气布雷顿热发电机组发电和补热；1)所述一体化换热储热蒸发罐是盛装液态相变储热介质的大型容器；或安装有传热换热蒸发管道的大型固体储热容器；或同时存放液态相变和固体显热储热介质的大型容器；所述一体化换热储热蒸发罐呈圆形罐体，或长方形罐体；2)所述互补供热系统为燃气或燃油锅炉、或电力加热锅炉，或固体氧化物燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池、或开式燃气布雷顿热发电机组，串联或并联在聚光太阳能热循环系统中，其排出的高温尾气通过设置在一体化换热储热蒸发罐内的换热管道为一体化换热储热蒸发罐加热补热；所述互补供热系统使用氢气、天然气、沼气、煤气；或液体生物质燃料、或矿物质燃料、或醇类燃料；电力加热锅炉布置在一体化换热储热蒸发罐内，使一体化换热储热蒸发罐成为集太阳能换热、储热、补热、蒸发于一体的多功能储热装置；换热管道采用金属或陶瓷材料制作；在一体化换热储热蒸发罐内设置储热物料进口、压力调节阀、压力和温度传感器，或温度平衡搅拌装置；3)所述一体化换热储热蒸发罐内的换热器和蒸发器为盘管式或列管式换热器或蒸发器，列管或盘管换热器、蒸发器采用纵向成列或平行成行的混合交叉组合排列模式安装在罐体内；列管式换热器或蒸发器使用的金属管为耐高温不锈钢制作的波节管、或波纹管、或内螺旋管、或外螺旋管的强化传热管；4)所述线聚焦太阳能强化集热管的金属内管是具有强化换热功能的环形波节管、或外螺旋、或内螺旋形管、或金属管表面有规则凸起成苞的苞体波节金属内管；或在金属内管进口端处内表面焊接流体扰动片；5)所述储热介质包括固体储热介质或熔盐储热介质，或两者的混合物；固体储热介质包括玻璃微珠、碳化硅颗粒、陶瓷颗粒、石英流沙颗粒；或水泥粉末熟料、燃煤电厂废弃物粉煤灰，或经球磨制作的花岗岩、玄武岩、火成岩、石英岩粉粒；或为提高固体储热介质导热系数在其中添加的铝粉、铜粉、铁粉；或由金属冶炼产生的铝废渣、铜废渣、铁矿渣、钢渣；或由废弃的金属切削渣制作的颗粒料；或回收的具有较高导热系数的金属粉尘；经与其他固体储热介质充分混合成为兼具比热容和导热系数良好的固体储热介质；熔盐储热介质为硝酸钠类、氯化钠类、碳酸钠类熔盐；6)所述传热工质为空气、或惰性气体氦、氖、氩、氪、氙的其中一种，或氮气、一氧化氮气、二氧化碳气、水蒸汽；或乙二醇、或丙二醇、或导热油；或硝酸钠类熔盐、氯化钠类熔盐，或硫及硫的改性物；7)所述动力工质为水蒸气、氦气、二氧化碳气、一氧化氮气、有机工质、氨及氨与水的混合液。