一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统技术方案

一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统，属于太阳能热发电技术领域。本发明专利技术包括塔式集热器、热盐罐、换热器、冷盐罐、预热器、高温二氧化碳储罐、低温二氧化碳储罐、汽轮机和发电机，汽轮机与发电机相连；塔式集热器、热盐罐、换热器、冷盐罐和预热器组成集热回路，热熔盐在换热器内将热量交换给二氧化碳，最后将高温二氧化碳传递给汽轮机做功，同时利用高温二氧化碳储罐储存交换后的二氧化碳，用于夜晚或阳光缺失时将高温二氧化碳传递给汽轮机做功。本发明专利技术系统设备紧凑，布置简单，提高电厂热效率，充分利用了捕集的二氧化碳，减少二氧化碳的排放，同时直接利用二氧化碳工质发电。

A tower solar thermal power generation system using carbon dioxide as heat storage and working fluid

The utility model relates to a tower solar thermal power generation system with carbon dioxide as heat storage and working medium, belonging to the technical field of solar thermal power generation. The invention includes a tower heat collector, heat exchanger, salt, salt, high temperature, low temperature preheater, carbon dioxide tank carbon dioxide storage tank, steam turbine and generator, turbine and generator connected tower; heat collector, heat exchanger, salt, salt and a preheater heat collecting circuit, hot melt salt will change in the heat exchange for carbon dioxide heat exchanger, the high temperature carbon dioxide transfer to steam turbine. At the same time, the use of high temperature carbon dioxide storage tank after the exchange of carbon dioxide for the night or lack of sunshine will transfer to the high temperature carbon dioxide steam turbine. The system of the invention has the advantages of compact equipment, simple arrangement, improved thermal efficiency of the power plant, full utilization of captured carbon dioxide, reduction of carbon dioxide emissions, and direct utilization of the carbon dioxide working medium to generate electricity.

【技术实现步骤摘要】
一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统
本专利技术涉及一种太阳能光热发电系统，属于太阳能热发电

技术介绍
太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。现有的塔式太阳能光热发电电站集热工质一般为水、熔盐、碱金属等，做功工质为水，因此需要大量的水资源，而我国光热资源丰富的地区大都集中在西北干旱缺水区域，受地域性影响太阳能光热发电电站就不能在西北干旱缺水地域进行实用，因此急需提供一种利用其他介质作为做功工质的光热发电系统，进而满足人们对电的使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，进而提供一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统。本专利技术的技术方案：一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统包括塔式集热器、热盐罐、换热器、冷盐罐、预热器、高温二氧化碳储罐、低温二氧化碳储罐、汽轮机和发电机，所述的汽轮机与发电机相连；所述的塔式集热器的一端通过热盐罐与换热器的熔盐进口端连通，所述的塔式集热器的另一端与冷盐罐连通，冷盐罐通过预热器与换热器的熔盐出口端连通；所述的换热器上还设置有高温二氧化碳出口端和低温二氧化碳进口端，所述的换热器的高温二氧化碳出口端分两支路，其中一支路直接与汽轮机相连，另一支连通有高温二氧化碳储罐，并最终与汽轮机相连；所述的换热器的低温二氧化碳入口端与低温二氧化碳储罐的出口端相连，低温二氧化碳储罐的入口端与预热器连通。优选的：所述的一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统还包括压缩机和冷却器，冷却器的一端与汽轮机相连，冷却器的另一端通过压缩机与预热器建立连接。优选的：所述的塔式集热器包括安装在支撑塔上的表面式吸热器，表面式吸热器包括上集箱、管束和下集箱，上集箱与下集箱之间通过多个规则布置的管束建立安装。优选的：所述的低温二氧化碳储罐的入口端与高温二氧化碳储罐和汽轮机的连接管路建立连通。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能，不仅能节约水，而且充分利用了捕集的二氧化碳，减少温室气体的排放，同时直接利用二氧化碳工质发电，与目前所流行的太阳能－蒸汽动力发电系统相比，系统设备紧凑，布置简单，提高电厂热效率，同时以二氧化碳为工质的压缩机动力设备结构更紧凑，电厂热效率高，且系统中无相变，结构简单。附图说明图1是一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统的连接关系图；图2是表面式吸热器的结构图；图中1-塔式集热器，2-热盐罐，3-换热器，4-冷盐罐，5-预热器，6-高温二氧化碳储罐，7-低温二氧化碳储罐，8-汽轮机，9-发电机，10-压缩机，11-冷却器，12-支撑塔，13-表面式吸热器，14-上集箱，15-管束，16-下集箱。具体实施方式具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统包括塔式集热器1、热盐罐2、换热器3、冷盐罐4、预热器5、高温二氧化碳储罐6、低温二氧化碳储罐7、汽轮机8和发电机9，所述的汽轮机8与发电机9相连；所述的塔式集热器1的一端通过热盐罐2与换热器3的熔盐进口端连通，所述的塔式集热器1的另一端与冷盐罐4连通，冷盐罐4通过预热器5与换热器3的熔盐出口端连通；所述的换热器3上还设置有高温二氧化碳出口端和低温二氧化碳进口端，所述的换热器3的高温二氧化碳出口端分两支路，其中一支路直接与汽轮机8相连，另一支连通有高温二氧化碳储罐6，并最终与汽轮机8相连；所述的换热器3的低温二氧化碳入口端与低温二氧化碳储罐7的出口端相连，低温二氧化碳储罐7的入口端与预热器5连通。如此设置，塔式集热器1能够从其布置在塔式集热器1四周的定日镜内吸收太阳的反射光，并对塔式集热器1内的热熔盐进行加热(低温熔盐经过表面式吸热器被加热到565℃)，加热后的热熔盐进入热盐罐2，随后进入换热器3，与此同时，低温二氧化碳储罐7向换热器3内输入低温二氧化碳，在换热器3的作用下将热熔盐的热量传给二氧化碳，此时的高温二氧化碳通过换热器3的高温二氧化碳出口输出，其中一部分直接进入汽轮机8用于汽轮机的做功，进而实现发电，通过换热器3的高温二氧化碳出口输出的另一部分进入高温二氧化碳储罐6进行储存，当阳光缺失或者夜间时，储罐内的部分高温二氧化碳直接输出到汽轮机用于做功发电；经过换热器3换热后的热熔盐将热量换给了二氧化碳，换热后的热熔盐经过预热器5预热后进入冷盐罐4，冷盐罐4为塔式集热器1提供了热量传递的介质(即冷熔盐)；此时塔式集热器1、热盐罐2、换热器3、预热器5和冷盐罐4形成了一个集热的回路，塔式集热器1吸收太阳能的热量，并将热量以介质传输的方式传递给换热器3，并在换热器3内与二氧化碳储罐提供的以二氧化碳为做功工质的介质进行热量交换，这种利用二氧化碳为工质的发电工作能够有效节约水资源。具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统所述的一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统还包括压缩机10和冷却器11，冷却器11的一端与汽轮机8相连，冷却器11的另一端通过压缩机10与预热器5建立连接。如此设置，汽轮机8排放的二氧化碳在冷却器11和压缩机10的作用下将二氧化碳传递至预热器5，预热后的二氧化碳直接储藏至低温二氧化碳储罐7，这种利用二氧化碳为储热和做功工质的方式可达到较高的循环热效率，同时这种方式充分利用了捕集的二氧化碳，减少二氧化碳的排放，同时直接利用推动汽轮机工作后剩余的二氧化碳作为工质发电，能够有效控制二氧化碳的排放程度，降低二氧化碳作为全球变暖的主要因素，提高了环境。具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式的一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统所述的塔式集热器1包括安装在支撑塔12上的表面式吸热器13，表面式吸热器13包括上集箱14、管束15和下集箱16，上集箱14与下集箱16之间通过多个规则布置的管束15建立安装。如此设置，通过定日镜反射的太阳光直接作用于均匀布置的管束15，并通过管束的作用将管束15内的介质熔盐进行高温加热，上集箱14和下集箱16作为熔盐介质的出口集箱和入口集箱，在多个均匀布置的管束15的作用下，熔盐介质的加热效率得到明显提高。具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统所述的低温二氧化碳储罐7的入口端与高温二氧化碳储罐6和汽轮机8的连接管路建立连通。如此设置，当所述的进入到高温二氧化碳储罐6的高温二氧化碳的热量不能够满足汽轮机做功时，直接转存到低温二氧化碳储罐7内部，这样的储存方式有效利用二氧化碳，避免整个发电过程的二氧化碳排放，减轻空气污染，提高环境质量。本实施方式只是对本专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统，其特征在于：包括塔式集热器(1)、热盐罐(2)、换热器(3)、冷盐罐(4)、预热器(5)、高温二氧化碳储罐(6)、低温二氧化碳储罐(7)、汽轮机(8)和发电机(9)，所述的汽轮机(8)与发电机(9)相连；所述的塔式集热器(1)的一端通过热盐罐(2)与换热器(3)的熔盐进口端连通，所述的塔式集热器(1)的另一端与冷盐罐(4)连通，冷盐罐(4)通过预热器(5)与换热器(3)的熔盐出口端连通；所述的换热器(3)上还设置有高温二氧化碳出口端和低温二氧化碳进口端，所述的换热器(3)的高温二氧化碳出口端分两支路，其中一支路直接与汽轮机(8)相连，另一支连通有高温二氧化碳储罐(6)，并最终与汽轮机(8)相连；所述的换热器(3)的低温二氧化碳入口端与低温二氧化碳储罐(7)的出口端相连，低温二氧化碳储罐(7)的入口端与预热器(5)连通。

【技术特征摘要】
1.一种以二氧化碳为储热及做功工质的塔式太阳能光热发电系统，其特征在于：包括塔式集热器(1)、热盐罐(2)、换热器(3)、冷盐罐(4)、预热器(5)、高温二氧化碳储罐(6)、低温二氧化碳储罐(7)、汽轮机(8)和发电机(9)，所述的汽轮机(8)与发电机(9)相连；所述的塔式集热器(1)的一端通过热盐罐(2)与换热器(3)的熔盐进口端连通，所述的塔式集热器(1)的另一端与冷盐罐(4)连通，冷盐罐(4)通过预热器(5)与换热器(3)的熔盐出口端连通；所述的换热器(3)上还设置有高温二氧化碳出口端和低温二氧化碳进口端，所述的换热器(3)的高温二氧化碳出口端分两支路，其中一支路直接与汽轮机(8)相连，另一支连通有高温二氧化碳储罐(6)，并最终与汽轮机(8)相连；所述的换热器(3)的低温二氧化碳入口端与低温二氧化碳储罐(7)的出口端相连，低温二氧化碳储罐(7)的入口端与预热器(5)连通。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凤君，黄莺，朱绘娟，贾培英，于景泽，殷亚宁，段跃非，孟晓冬，
申请(专利权)人：哈尔滨锅炉厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23