具有蓄热器的太阳能集热器厂制造技术

本申请提供了一种聚光型太阳能收集器厂，其中具有相关联的气轮机的增压太阳能接收器和低压太阳能接收器与公共的热能存储系统一起使用。来自气轮机的废气被连接到热能存储系统，以将除了从低压太阳能接收器接收的热量之外的剩余热传送给热能存储系统。增压太阳能接收器可以是与低压接收器分离的单元，并且至少一些定日镜被控制以将反射太阳能从一个太阳能接收器重新引导到另一个太阳能接收器。替代地，增压太阳能接收器可以被与低压接收器结合到单个单元中，该单个单元具有高压接收器的热接收部分和用于加热入口和出口之间的空气以形成低压接收器的流动通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一般类型的太阳能集热器厂，在一般类型的太阳能集热器厂中，入射的太阳辐射通过被称为定日镜的多个循迹反光镜被聚集到一个或多个中央接收器上，并且收集的热能被用于气轮机中，剩余能量被存储在热存储设施中以备后用。至少从中央接收器为多个定日镜服务的意义上来说，中央接收器通常被定位在一般位于定日镜场的中心处的一个或多个塔上。
技术介绍
已经以许多不同的配置制造了太阳能接收器。增压(高压)和开放(低压)的太阳能接收器都已在研究设施中被成功地测试，并且已经建成预商用示范电厂。可以产生热增压空气的现有的接收器包括管状接收器和封闭容量接收器。管状接收器被称为间接照射接收器，一般由多个耐高温金属合金锅炉管组成，诸如压缩空气、水/蒸汽、二氧化碳或任何其它合适的工作流体的增压的工作流体从多个耐高温金属合金锅炉管中通过。另一方面，封闭容量接收器被视为直接照射接收器。封闭容量接收器一般使用增压石英窗口，太阳辐射通过增压石英窗口并照射增压室内部的多孔吸收介质。增压气体移动穿过吸收介质，从而在冷却接收介质的同时获得热能。开放(低压)的容量接收器通常也是直接照射接收器。在这种情况下，环境空气，而不是增压气体，被吸引通过被暴露于集中的太阳辐射的吸收介质。开放的容量接收器的局限是，在目前的技术发展的状态下，其只能被实际用于诸如用于生产电能的兰金循环的有限数量的应用中。R.Buck等在题为“用于太阳能塔的双接收器概念”的文章(太阳能80(2006) 1249-1254)中，描述了一种低压型的太阳能接收器，其中在直接照射吸收器管中进行蒸发，同时在供给有来自开放容量接收器的热空气的热交换器中进行给水预热和蒸汽过热。整个装置工作于兰金循环上。海德(Heide)等人的US20110185742号美国专利公开提出了几种联合循环聚光型太阳能发电厂的布局，该布局的特点是围绕接收器的独立的热传递介质循环、在此循环中的高温热能存储系统、用于布雷顿循环和兰金蒸汽循环的热交换器，其具有两个热源。它们中的一个是其中高温介质产生蒸汽的太阳能锅炉，另一个由来自气轮机的废气供能。2013/0207402号美国专利公开描述了一种具有在气体侧上的两个不同的压力水平的联合循环电厂。其提到了处于两个不同的压力水平和两个不同的垂直位置的空气接收器。然而，其所有的接收器都被增压并为气轮机供料。青山等人的US8312703号美国专利公开提出了太阳能驱动的联合循环电厂的四个不同的实施例。它们的特点是增压空气和蒸汽过热接收器，其中蒸汽通过气轮机废气而被产生。在一些提议中，空气接收器是由过热蒸汽冷却。一个实施例的特点是辅助燃料燃烧器，而一个仅具有增压空气接收器。在具有两个接收器的情况下，指出，在低部分负载中，不使用空气接收器，并且能量被集中在具有较低等级的蒸汽接收器上。Aga等人的欧洲专利EP2525051描述了一种蒸汽发生接收器和一种用于填充熔盐热能存储系统的分离的接收器。在排放模式期间，用于产生蒸汽的能量由熔盐经由热交换器提供。提到了将定日镜聚焦到位于一个或几个塔上的两个接收器中的任何一个接收器上。已知的是，在经由增压的工作流体输入的热能的相当有限的范围内，由高压高温的工作流体操纵的气轮机的运行才是最有效率地。既然如此，当设计气轮机操纵的系统以给设计效率定指标时，需要考虑平衡。太阳能热源需要被缩放到这样的水平，以使得在最小化使反射镜从接收器散焦的必要性的同时，气轮机能够尽可能长时间地运行。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种聚光型太阳能收集器厂，包括定日镜场，该定日镜场用于将反射的太阳辐射引导向具有相关联的气轮机的增压太阳能接收器，并引导向具有相关联的热能存储系统的低压太阳能接收器，聚光太阳能收集器厂的特征在于来自气轮机的废气也被连接到热能存储系统，以将除了从低压太阳能接收器接收的热量之外的剩余热传送给热能存储系统。在本专利技术的第一变型中，增压太阳能接收器可以是与低压太阳能接收器分离的单元，并且与太阳能收集器厂相关联的至少一些定日镜被连接到控制器，该控制器将来自一个太阳能接收器的反射太阳能重新引导向另一个太阳能接收器，从而保持进入到增压太阳能接收器中的一般预定的太阳能功率和能量输入。超过增压太阳能接收器所需的太阳能可以被引导到低压太阳能接收器，用于在事件正常过程中的热量存储，或者可替代地立即用于兰金循环发电设施中。这可以由与被连接到控制器的太阳能收集器厂相关联的至少一些定日镜来实现，该控制器将来自一个太阳能接收器的反射太阳能重新引导到另一个太阳能接收器，从而保持进入到增压太阳能接收器中的一般预定的太阳能功率和能量输入。这意味着，定日镜场被选择来使得气轮机能够长期在接近于最佳负载(通常与最大负载同义)下来操纵，并且控制器被编程用于当不需要高照射强度的过量反射太阳能来将气轮机保持在接近最佳负载下时，引导该反射太阳量离开高压接收器并朝向低压接收器。超过将气轮机保持在接近最佳负载下所需的太阳能被引导到低压太阳能接收器用于热量存储，或者替代地立即用于兰金循环发电设施中。在本专利技术的第二变型中，增压太阳能接收器与低压太阳能接收器被结合到单个单元中，在单个单元中，辐射能量被引导到高压接收器的热接收部分处，并且可变量的低压空气(取决于可用辐射能量的量)被传递通过该热接收部分，以在空气入口和空气出口之间流动，并从而被热接收部分加热并从而构成低压接收器。这样的装置在公开的国际专利申请TO2013160872中被更充分地描述，该申请的内容通过引用在此并入。需要注意的是，在这样的装置中，高压接收器的出口可以被又一太阳能接收器供能，以进一步加热压缩气体。本专利技术的进一步特征规定:气轮机被联接到发电机和用于向增压太阳能接收器供给增压气体的压缩机；增压气体为空气；燃烧室被选择性地置于增压太阳能接收器的出口和气轮机的入口之间；增压太阳能接收器为管状类型；热能存储系统是典型地为诸如花岗岩或辉绿岩的岩石单元的、合适的耐热蓄热单元的充填床；热能存储系统形成兰金循环发电装置的一部分；并且离开兰金循环的空气中的剩余热通过将空气循环到太阳能收集器厂中的合适的点而被回收，以通过将空气引导向低压接收器的合适的入口来保留这样的剩余热中的至少一些。本专利技术的上述和其它特征将通过下面参照附图对本专利技术的两个变型的实施方式的说明而被更全面地理解。【附图说明】附图中:图1为定日镜场和支持中央接收器的中央塔的装置的示意图；图2为根据本专利技术的聚光型太阳能收集器厂的第一变型的回路图；图3为控制回路的框图；图4为示出了组合的增压太阳能接收器和低压太阳能接收器的总体结构的示意性截面侧视图；图5为根据本专利技术的聚光型太阳能收集器厂的第二变型的回路图；和图6为图5中示出的回路图的变型的回路图。【具体实施方式】在附图中的图1到3中示出的本专利技术的第一变型的实施例中，用于太阳能设施的中央接收器装置(1)被安装在定日器(3)的场中的塔(2)的上端上。应该理解，尽管空气被用作下面说明的本专利技术的实施例中的工作流体，但是如对于本领域普通技术人员来说将很明显的，任何其它合适的工作流体都可以被使用。更具体地参考附图中的图2和3，中央接收器装置包括位于压缩机(5)的下游和可选的燃料的燃烧室(6)及气轮机(7)的膨胀单元的上游的增压空气太阳能接收器(4)。气轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚光型太阳能收集器厂，包括定日镜场，该定日镜场用于将反射的太阳辐射引导向具有相关联的气轮机的增压太阳能接收器，并引导向具有相关联的热能存储系统的低压太阳能接收器，所述聚光型太阳能收集器厂的特征在于，来自所述气轮机的废气被连接到所述热能存储系统，以将除了从所述低压太阳能接收器接收的热量之外的剩余热传送给所述热能存储系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢卡斯·赫莱尔，
申请(专利权)人：斯坦陵布什大学，
类型：发明
国别省市：南非;ZA