多模槽式太阳能热发电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术多模槽式太阳能热发电装置选择燃气互补储热、两罐或单罐储热新技术，以及与朗肯蒸汽、超临界布雷顿、空气布雷顿等不同类型动力机组有机结合，同时兼顾太阳能和其他可再生能源互补，尽可能选择与国内自然地理环境相适应的传热储热介质、固体填充储热技术和适宜的热发电技术，在简化结构、降低成本、延长发电时数、扩大使用范围，减少硬件投资上提出了全新的技术路线。该装置属太阳能热发电技术领域。

Multimode trough type solar thermal power generation device

The utility model has the advantages of multi trough solar thermal power generation device selection of gas heat storage tank or two complementary, single pot heat storage technology, and combine with the Rankine steam, supercritical Brayton air, such as different types of Brayton power units, both solar and other renewable energy sources are complementary, as far as possible and appropriate thermal heat storage technology power generation technology of filling heat storage medium, heat transfer and solid domestic natural geographical environment and adapt to, in simple structure and low cost, prolong generation number, expand the scope of use, reduce the hardware investment on the proposed new technology route. The utility model belongs to the technical field of solar thermal power generation.

【技术实现步骤摘要】
多模槽式太阳能热发电装置
本专利技术多模槽式太阳能热发电装置选择燃气互补储热、两罐或单罐储热新技术，以及与朗肯蒸汽、超临界布雷顿、空气布雷顿等不同类型动力机组有机结合，同时兼顾太阳能和其他可再生能源互补，尽可能选择与国内自然地理环境相适应的传热储热介质、固体填充储热技术和适宜的热发电技术，在简化结构、降低成本、延长发电时数、扩大使用范围，减少硬件投资上提出了全新的技术路线。该装置属太阳能热发电

技术介绍
2016年9月1日中国政府公布了太阳能热发电示范项目标杆电价，其后公布了示范项目名单。示范项目大都集中在中国西北部，而这些地区的DNI均在2000或其以下，且临近北纬40度线，个别项目甚至超过该纬度，这在全世界已有的电站选址中是不曾有过的。在这些项目中包含了传统的槽式太阳能热发电技术，也包括塔式、菲涅尔式，还有自行专利技术的别具特色的聚光技术。从公开的信息获知所使用的槽式太阳能热发电技术均为30年前的传统技术，该技术至今没有大的突破，其构造复杂，硬件设备多，初始投资居高不下，如果不对其做重大技术改进，面对中国不太丰沛的光热资源很难实现政府规划和企业预期。为此必须对传统技术进行创新，使其适合中国特殊的自然地理环境，特别是通过减少硬件设备投资，提高热循环效率，最终实现降低初始投资和发电成本的目标。
技术实现思路
本专利技术是对中国专利201110262876.X、201110343277.0、201310180460.2、201410123275.X、201510033477.4和201610512003.2进行的改进，在保留原有技术特点的基础上，通过多能互补、改进储热设备构造、简化系统硬件、提升发电效率和延长发电时数，增强系统环境适应性和生存能力，实现槽式太阳能热发电效率及成本最优化。本专利技术是通过以下不同技术方案实现的：1、多模槽式太阳能热发电装置包括抛物槽聚光阵列、两罐储热装置即热罐和冷罐、开式燃气布雷顿发电补热装置、转换阀、压力泵、蒸发器；传热介质补热器；传热介质、储热介质；电力加热装置；动力工质；冷凝器，空气冷却装置，储气罐，动力发电机组，聚光阵列跟踪和发电控制装置，主要特征在于：抛物槽聚光阵列通过传输管线和转换阀连接设置在开式燃气布雷顿热发电余热排气管道内的传热介质补热器进口；转换阀另一端和传热介质补热器出口同时连接储热罐热罐进口，储热罐热罐出口连接蒸发器进口，蒸发器出口连接储热罐冷罐进口，出口连接压力泵，压力泵出口连接抛物槽聚光阵列进口，构成太阳能热循环系统；蒸发器另一端出口连接动力发电机组涡轮机进气口；涡轮机出气口连接冷凝器，冷凝器出口连接压力泵，或经汽水分离装置连接压力泵，压力泵输出端连接蒸发器进口，构成完整的热发电循环；1)所述动力发电机组为蒸汽朗肯、卡琳娜循环或有机朗肯热发电机组；2)所述冷凝器选择空气冷却装置，或采用水冷设备；3)所述开式燃气布雷顿补热发电装置的实际运行发电功率应在槽式太阳能热发电站发电总功率的5％至50％之间进行选择；4)所述开式燃气布雷顿补热发电装置使用的动力工质为烷烃类气体如生物质气化气、沼气、煤制气、天然气、可燃冰气、液化石油气；或醇类燃料如甲醇、乙醇、二甲醚；或燃油如柴油、汽油、煤油；5)所述两罐储热装置是指热罐或冷罐储热容器，其热罐内部或设置陶瓷蜂窝固体储热装置；固体储热介质及容器可减少导热油或熔盐使用量，并提高储热效率；固体储热介质或选择玻璃、陶瓷、石墨、水泥块、花岗岩、玄武岩、火成岩、石英岩、金属冶炼废渣，回收废旧铝、硅制品或经混合兼具比热容和导热系数良好的固体储热介质，放置在固体储热容器内；固体储热容器采用特种陶瓷或耐腐蚀金属材料制作，为圆柱体、长方体、环形体，固体储热容器外壁设传热介质流通孔洞，孔洞直径以小于所选择的最小固体储热介质体积为限；为降低造价，冷储罐为液体储罐，其容积仅保证热循环传热介质需要，体积明显小于热储罐；6)所述电力加热装置设置在热罐中，熔盐注入热罐后应采用电力加热使其热溶；电站运行前应首先开启燃气布雷顿补热发电装置，运用电站自身电力热溶导热油或熔盐，相比采用燃气溶解更为有利；或在开式燃气布雷顿补热发电装置另设专为热解熔盐的通风管道，利用高温余热热解熔盐；7)所述传热介质选择高温无压液体如导热油，或低结晶点如60-140度、高气化点560-650度熔盐，或在其中添加微量粉体石墨烯材料以提高导热特性，同时确保线聚焦太阳能集热管使用安全，减少系统电伴热材料用量。2、所述多模槽式太阳能热发电装置包括抛物槽聚光阵列、两罐储热装置即热罐和冷罐、开式燃气布雷顿发电补热装置、转换阀、压力泵、蒸发器、传热介质补热器；传热介质、储热介质；电力加热装置；动力工质，储气罐；冷凝器、空气冷却装置；闭式超临界布雷顿动力发电机组，压气机，补热器、聚光阵列跟踪和发电控制装置，主要特征在于：抛物槽聚光阵列通过传输管线和转换阀连接设置在开式燃气布雷顿热发电余热排气管道内的传热介质补热器进口；转换阀另一端和传热介质补热器出口同时连接储热罐热罐进口，储热罐热罐出口连接蒸发器进口，蒸发器出口连接储热罐冷罐进口，出口连接压力泵，压力泵出口连接抛物槽聚光阵列进口，构成太阳能热循环；蒸发器另一端出口连接闭式超临界布雷顿循环动力涡轮机进气口；涡轮机出气口连接补热器进口，出口连接冷凝器进口，冷凝器出口连接压气机进口，压气机出口连接另一端补热器进口，补热器出口连接蒸发器进口，构成完整的闭式超临界布雷顿动力发电循环；1)所述闭式超临界布雷顿循环热发电选择临界点低的动力工质气体，可分别选取二氧化碳气、一氧化氮气、氮气、氦气；2)所述两罐储热装置是指热罐或冷罐储热容器，如前所述，其热罐内部或设置陶瓷蜂窝固体储热装置；固体储热介质及容器可减少导热油或熔盐使用量，并提高储热密度和效率；为降低造价，冷储罐为液体储罐，其容积大小仅保证热循环传热介质需要，体积明显小于热储罐。3、多模槽式太阳能热发电装置包括抛物槽聚光阵列、单罐储热装置、开式燃气布雷顿发电补热装置、转换阀、压力泵、换热器、传热介质补热器；传热介质、储热介质；电力加热装置；动力工质；储气罐；开式高温空气布雷顿动力发电机组，压气机，补热器、聚光阵列跟踪和发电控制装置，主要特征在于：抛物槽聚光阵列通过传输管线和转换阀连接设置在开式燃气布雷顿热发电余热排气管道内的传热介质补热器进口；转换阀另一端和传热介质补热器出口同时连接高温段储热罐进口，高温段储热罐出口连接换热器进口，换热器出口连接储热罐冷段进口，储热罐冷段另一出口连接压力泵进口，压力泵出口连接抛物槽聚光阵列进口，构成太阳能热循环系统；换热器另一端出口连接开式高温空气布雷顿涡轮机进气口；涡轮机出气口连接补热器进口，补热器一侧出口为气体排放口；补热器另一边进口为空气进口，补热器出口连接压气机进口，压气机出口连接换热器进口，构成完整的开式高温空气布雷顿动力发电循环；由于开式高温空气布雷顿涡轮机不需要冷凝设备，其工况温度可适当降低，以便于选择成本较低的金属材料制作涡轮透平；但该技术能否被选取其关键是规模和效率，目前仅见美国WilsonTurboPowerInc和MIT有报道研发空气陶瓷涡轮透平，但最大功率仅100千瓦，因此需开发更大功率的开式高温空气布雷顿涡轮机才有可能实施；1)所述单本文档来自技高网...

【技术保护点】
多模槽式太阳能热发电装置包括抛物槽聚光阵列、两罐储热装置即热罐和冷罐、开式燃气布雷顿发电补热装置、转换阀、压力泵、蒸发器；传热介质补热器；传热介质、储热介质；电力加热装置；动力工质；冷凝器，空气冷却装置，储气罐，动力发电机组，聚光阵列跟踪和发电控制装置，主要特征在于：抛物槽聚光阵列通过传输管线和转换阀连接设置在开式燃气布雷顿热发电余热排气管道内的传热介质补热器进口；转换阀另一端和传热介质补热器出口同时连接储热罐热罐进口，储热罐热罐出口连接蒸发器进口，蒸发器出口连接储热罐冷罐进口，出口连接压力泵，压力泵出口连接抛物槽聚光阵列进口，构成太阳能热循环系统；蒸发器另一端出口连接动力发电机组涡轮机进气口；涡轮机出气口连接冷凝器，冷凝器出口连接压力泵，或经汽水分离装置连接压力泵，压力泵输出端连接蒸发器进口，构成完整的热发电循环；1)所述动力发电机组为蒸汽朗肯、卡琳娜循环或有机朗肯热发电机组；2)所述冷凝器选择空气冷却装置，或采用水冷设备；3)所述开式燃气布雷顿补热发电装置的实际运行发电功率应在槽式太阳能热发电站发电总功率的5％至50％之间进行选择；4)所述开式燃气布雷顿补热发电装置使用的动力工质为烷烃类气体如生物质气化气、沼气、煤制气、天然气、可燃冰气、液化石油气；或醇类燃料如甲醇、乙醇、二甲醚；或燃油如柴油、汽油、煤油；5)所述两罐储热装置是指热罐或冷罐储热容器，其热罐内部或设置陶瓷蜂窝固体储热装置；固体储热介质及容器可减少导热油或熔盐使用量，并提高储热效率；固体储热介质或选择玻璃、陶瓷、石墨、水泥块、花岗岩、玄武岩、火成岩、石英岩、金属冶炼废渣，回收废旧铝、硅制品或经混合兼具比热容和导热系数良好的固体储热介质，放置在固体储热容器内；固体储热容器采用特种陶瓷或耐腐蚀金属材料制作，为圆柱体、长方体、环形体，固体储热容器外壁设传热介质流通孔洞，孔洞直径以小于所选择的最小固体储热介质体积为限；为降低造价，冷储罐为液体储罐，其容积仅保证热循环传热介质需要，体积明显小于热储罐；6)所述电力加热装置设置在热罐中，熔盐注入热罐后应采用电力加热使其热溶；电站运行前应首先开启燃气布雷顿补热发电装置，运用电站自身电力热溶导热油或熔盐，相比采用燃气溶解更为有利；或在开式燃气布雷顿补热发电装置另设专为热解熔盐的通风管道，利用高温余热热解熔盐；7)所述传热介质选择高温无压液体如导热油，或低结晶点如60‑140度、高气化点560‑650度熔盐，或在其中添加微量粉体石墨烯材料以提高导热特性，同时确保线聚焦太阳能集热管使用安全，减少电站系统电伴热材料用量。...

【技术特征摘要】
1.多模槽式太阳能热发电装置包括抛物槽聚光阵列、两罐储热装置即热罐和冷罐、开式燃气布雷顿发电补热装置、转换阀、压力泵、蒸发器；传热介质补热器；传热介质、储热介质；电力加热装置；动力工质；冷凝器，空气冷却装置，储气罐，动力发电机组，聚光阵列跟踪和发电控制装置，主要特征在于：抛物槽聚光阵列通过传输管线和转换阀连接设置在开式燃气布雷顿热发电余热排气管道内的传热介质补热器进口；转换阀另一端和传热介质补热器出口同时连接储热罐热罐进口，储热罐热罐出口连接蒸发器进口，蒸发器出口连接储热罐冷罐进口，出口连接压力泵，压力泵出口连接抛物槽聚光阵列进口，构成太阳能热循环系统；蒸发器另一端出口连接动力发电机组涡轮机进气口；涡轮机出气口连接冷凝器，冷凝器出口连接压力泵，或经汽水分离装置连接压力泵，压力泵输出端连接蒸发器进口，构成完整的热发电循环；1)所述动力发电机组为蒸汽朗肯、卡琳娜循环或有机朗肯热发电机组；2)所述冷凝器选择空气冷却装置，或采用水冷设备；3)所述开式燃气布雷顿补热发电装置的实际运行发电功率应在槽式太阳能热发电站发电总功率的5％至50％之间进行选择；4)所述开式燃气布雷顿补热发电装置使用的动力工质为烷烃类气体如生物质气化气、沼气、煤制气、天然气、可燃冰气、液化石油气；或醇类燃料如甲醇、乙醇、二甲醚；或燃油如柴油、汽油、煤油；5)所述两罐储热装置是指热罐或冷罐储热容器，其热罐内部或设置陶瓷蜂窝固体储热装置；固体储热介质及容器可减少导热油或熔盐使用量，并提高储热效率；固体储热介质或选择玻璃、陶瓷、石墨、水泥块、花岗岩、玄武岩、火成岩、石英岩、金属冶炼废渣，回收废旧铝、硅制品或经混合兼具比热容和导热系数良好的固体储热介质，放置在固体储热容器内；固体储热容器采用特种陶瓷或耐腐蚀金属材料制作，为圆柱体、长方体、环形体，固体储热容器外壁设传热介质流通孔洞，孔洞直径以小于所选择的最小固体储热介质体积为限；为降低造价，冷储罐为液体储罐，其容积仅保证热循环传热介质需要，体积明显小于热储罐；6)所述电力加热装置设置在热罐中，熔盐注入热罐后应采用电力加热使其热溶；电站运行前应首先开启燃气布雷顿补热发电装置，运用电站自身电力热溶导热油或熔盐，相比采用燃气溶解更为有利；或在开式燃气布雷顿补热发电装置另设专为热解熔盐的通风管道，利用高温余热热解熔盐；7)所述传热介质选择高温无压液体如导热油，或低结晶点如60-140度、高气化点560-650度熔盐，或在其中添加微量粉体石墨烯材料以提高导热特性，同时确保线聚焦太阳能集热管使用安全，减少电站系统电伴热材料用量。2.多模槽式太阳能热发电装置包括抛物槽聚光阵列、两罐储热装置即热罐和冷罐、开式燃气布雷顿发电补热装置、转换阀、压力泵、蒸发器、传热介质补热器；传热介质、储热介质；电力加热装置；动力工质，储气罐；冷凝器、空气冷却装置；闭式超临界布雷顿动力发电机组，压气机，补热器、聚光阵列跟踪和发电控制装置，主要特征在于：抛物槽聚光阵列通过传输管线和转换阀连接设置在开式燃气布雷顿热发电余热排气管道内的传热介质补热器进口；转换阀另一端和传热介质补热器出口同时连接储热罐热罐进口，储热罐热罐出口连接蒸发器进口，蒸发器出口连接储热罐冷罐进口，出口连接压力泵，压力泵出口连接抛物槽聚光阵列进口，构成太阳能热循环；蒸发器另一端出口连接闭式超临界布雷顿循环动力涡轮机进气口；涡轮机出气口连接补热器进口，出口连接冷凝器进口，冷凝器出口连接压气机进口，压气机出口连接另一端补热器进口，补热器出口连接蒸发器进口，构成完整的闭式超临界布雷顿动力发电循环；1)所述闭式超临界布雷顿循环热发电选择临界点低的动力工质气体，可分别选取二氧化碳气、一氧化氮气、氮气、氦气；2)所述两罐储热装置是指热罐或冷罐储热容器，如前所述，其热罐内部或设置陶瓷蜂窝固体储热装置；固体储热介质及容器可减少导热油或熔盐使用量，并提高储热密度和效率；为降低造价，冷储罐为液体储罐，其容积大小仅保证热循环传热介质需要，体积明显小于热储罐。3.多模槽式太阳能热发电装置包括抛物槽聚光阵列、单罐储热装置、开式燃气布雷顿发电补热装置、转换阀、压力泵、换热器、传热介质补热器；传热介质、储热介质；电力加热装置；动力工质；储气罐；开式高温空气布雷顿动力发电机组，压气机，补热器、聚光阵列跟踪和发电控制装置，主要特征在于：抛物槽聚光阵列通过传输管线和转换阀连接设置在开式燃气布雷顿热发电余热排气管道内的传热介质补热器进口；转换阀另一端和传热介质补热器出口同时连接高温段储热罐进口，高温段储热罐出口连接换热器进口，换热器出口连接储热罐冷段进口，储热罐冷段另一出口连接压力泵进口，压力泵出口连接抛物槽聚光阵列进口，构成太阳能热循环系统；换热器另一端出口连接开式高温空气布雷顿涡轮机进气口；涡轮机出气口连接补热器进口，补热器一侧出口为气体排放口；补热器另一边进口为空气进口，补热器出口连接压气机进口，压气机出口连接换热器进口，构成完整的开式高温空气布雷顿动力发电循环；1)所述单罐储热装置内设置陶瓷蜂窝固体储热装置；固体储热介质及容器可减少导热油或熔盐使用量，并提高储热效率；固体储热介质或选择玻璃、陶瓷、石墨、水泥块、花岗岩、玄武岩、火成岩、石英岩、金属冶炼废渣、回收废旧铝、硅制品或经混合兼具比热容和导热系数良好的固体储热介质，放置在单罐储热装置固体储热容器内；固体储热容器采用特种陶瓷或耐腐蚀金属材料制作，为圆柱体、长方体、环形体，固体储热容器外壁设传热介质流通孔洞，便于传热介质流通，孔洞直径以小于所选择的最小固体储热介质体积为限；2)所述储气罐存放烷烃类气体如...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建城，
申请(专利权)人：张建城，
类型：新型
国别省市：河北,13