把太阳能转换成中高温热能的方法技术

本发明专利技术公开了一种把太阳能转换成中高温热能的方法，即属于流体介质的吸热工质先被预热，再吸收太阳能，然后通过热交换间接对用热设备进行加热以获得中高温热能，其特征在于：启动时，在吸热工质接受太阳能加热前，首先把储热罐（１）中具有室温或储存温度Ｔ↓［０］的吸热工质从储热罐（１）输送到属于非太阳能集热器类加热器的预热器（２）中进行加热升温。本发明专利技术的突出优点是用非聚光型太阳能集热器就可以把太阳能完全转换成中高温热能，使利用太阳能获得的中高温热能成本大大降低，为太阳能的大规模中高温应用铺平了道路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用太阳能的方法，特别是一种。
技术介绍
太阳能是一种清洁能源，可以把太阳能转换成热能进行利用，如太阳能热发电、工业工艺用热等。按太阳能热利用的温度高低，可以分成太阳能低温热利用(t＜100℃)、中温热利用(100≤t≤250℃)、高温热利用(t＞250℃)。由于太阳能的能量密度低，并且有昼夜的间断，要把太阳能转换成中高温热能，目前的方法是采用聚光型太阳能集热器。虽然采用聚光型太阳能集热器能获得中高温热能，但由于造价高昂，跟踪系统复杂，所以获得的热能成本较高，直到目前仍无法大规模推广使用。而非聚光型太阳能集热器则由于集热面积等于吸热面积，一般只获得低温热能(＜100℃)，但由于造价较低，故在家用太阳能热水器中得到广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服目前太阳能热利用方法的缺点而提供了一种，使用本专利技术的方法，用非聚光型太阳能集热器就可以把太阳能转换成中高温热能。由物理学可知，物体吸热后的温度变化如下式所示t2＝t1+Q/(mc)从公式中可以看出，加热后物体的温度t2与四个因素有关物体的初温t1、质量m、比热c及吸收的热量Q。可见，对质量m一定的物质，要通过加热获得高温，可以有三种途径①提高物体的初温；②使用比热较小的物质；③吸收尽量多的热量。在太阳能热利用中，由于单位面积的太阳能功率是一定的，所以要把太阳能转换成中高温热能，可以通过提高吸热工质的初温和使用低比热的吸热工质来实现。纵观目前利用太阳能获得中高温热能的方法，大多忽视了以上基本的物理学原理，表现为①吸热工质的初温为室温，即在室温的基础上吸收太阳能而提高温度；②吸热工质大多使用水和高压水，而水和高压水的比热在所有物质中几乎最高，比有机热油等高得多。本专利技术的目的是这样实现的属于流体介质的吸热工质先被预热，再吸收太阳能，然后通过热交换间接对用热设备进行加热以获得中高温热能，其工艺流程如下①启动时，在吸热工质接受太阳能加热前，首先把储热罐(1)中具有室温或储存温度T0的吸热工质从储热罐(1)输送到预热器(2)中加热，并且加热到中高温用热设备(5)的使用温度T1附近，优选等于T1；预热器为非太阳能集热器类加热器，可用电、燃料、蒸汽、储存在高温储热罐(4)中温度为T2的吸热工质等加热。天天连续开工时，储热罐(1)中的吸热工质的温度为高于室温的T0，长时间停工后再开工时储热罐(1)中的吸热工质的温度为室温；吸热工质为非水流体，如有机热油、离子液体、熔融盐等；②吸热工质在预热器(2)中预热后输送到太阳能集热器(3)中加热升温到T2，太阳能被转换成中高温热能；③吸热工质在太阳能集热器(3)加热后输送到用热设备(5)进行热交换，把中高温热能传给用热设备(5)，热交换后吸热工质的温度降为T1；④在用热设备(5)中经过热交换后的吸热工质重新输送到太阳能集热器(3)中加热，如此循环往复； ⑤当温度达到T2的吸热工质超过用热设备(5)的需求量时，把吸热工质输送到具有保温性能的高温储热罐(4)中进行储存；⑥结束循环时，具有温度T1的吸热工质输送到具有保温性能的储热罐(1)中进行储存。由于在进入太阳能集热器吸收太阳能升温前吸热工质已经在预热器中加热到用热设备的中高温度，使吸热工质在进入太阳能集热器中吸收的太阳能全部转换成中高温热能，在用热设备中进行热交换后这些太阳能就变成了用热设备的中高温热能。所以，这种，对太阳能集热器要求不高，即无须聚光型太阳能集热器而用非聚光型太阳能集热器就可以把太阳能转换成中高温热能，使利用太阳能获得中高温热能的成本大大下降，从而有可能使这种中高温热能广泛被工业工艺和太阳能热发电站所利用，这是本专利技术的突出优点所在。附图说明附图为吸热工质的循环流程图，1储热罐，2预热器，3太阳能集热器，4高温储热罐，5用热设备。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。本实施例是利用太阳能把水加热成280℃、6.4MPa的饱和水蒸气，该水蒸气既可用于工艺加热，也可用于驱动汽轮机发电，属于太阳能高温热利用。用能耐受300～400℃的有机热油作为吸热工质，储热罐(1)、高温储热罐(4)均采用真空绝热方式进行保温，预热器(2)采用燃油加热的有机热油炉，太阳能集热器(3)采用非聚光型的具有吸热管板结构的直通式真空集热器，用热设备(5)为用有机热油加热的蒸汽锅炉。启动时，把在储热罐(1)中经过一夜保温后温度由280℃降到260℃的吸热工质输送到预热器(2)中加热到280℃，再进入太阳能集热器(3)中加热到370℃，然后进入用热设备(5)中通过热交换把水加热蒸发成为280℃、6.4MPa的饱和水蒸气，吸热工质的温度在热交换后降为280℃，重新输送回太阳能集热器(3)中继续加热，如此循环往复；当从太阳能集热器(3)中出来的温度为370℃的吸热工质超过用热设备(5)的使用量时，过量的部分输送到高温储热罐(4)中储存起来备用；太阳落山后，循环结束时，从用热设备(5)出来的温度为280℃的吸热工质输送到储热罐(1)中储存起来，到第二天启动时使用。本实施例中，通过把吸热工质在预热器中先升温到用热设备的用热温度280℃，则再进入太阳能集热器加热后，太阳能全部被转换成了温度达到370℃的高温热能，然后在用热设备中通过热交换后得到280℃高温水蒸气，即太阳能转换成了高温水蒸气的高温热能。由于每天循环结束后吸热工质被保温储存，夜间降温不多(真空绝热储存)，第二天在预热器中升温到280℃时消耗的能量并不多(有机热油的比热比水低得多)，即用较少的代价把太阳能全部转换成中高温热能，这是完全值得的。当该蒸汽再用370℃的吸热工质加热成330℃的过热蒸汽时，就可以用来驱动汽轮机并带动发电机发电，其理论循环热效率达到η＝1-(273+30)/(273+330)＝49.8％，完全具备进行大规模工业发电的潜力。显然，本专利技术的方法为太阳能的大规模中高温利用铺平了道路。权利要求1.一种，即属于流体介质的吸热工质先被预热，再吸收太阳能，然后通过热交换间接对用热设备进行加热以获得中高温热能，其特征在于启动时，在吸热工质接受太阳能加热前，首先把储热罐(1)中具有室温或储存温度T0的吸热工质从储热罐(1)输送到属于非太阳能集热器类加热器的预热器(2)中进行加热升温。2.根据权利要求1所述的一种，其特征在于吸热工质为非水流体，如有机热油、离子液体、熔融盐等。3.根据权利要求1所述的一种，其特征在于预热器(2)为非太阳能集热器类加热器，可用电、燃料、蒸汽、储存在高温储热罐(4)中温度为T2的吸热工质等加热。4.根据权利要求1所述的一种，其特征在于吸热工质在预热器(2)中加热到中高温用热设备(5)的使用温度T1附近，优选等于T1。5.根据权利要求1所述的一种，其特征在于在用热设备(5)中经过热交换后的吸热工质重新输送到太阳能集热器(3)中加热，如此循环往复。6.根据权利要求1所述的一种，其特征在于当温度达到T2的吸热工质超过用热设备(5)的需求量时，把吸热工质输送到具有保温性能的高温储热罐(4)中进行储存。7.根据权利要求1所述的一种，其特征在于结束循环时，具有温度T1的吸热工质输送到具有保温性能的储热罐(1)中进行储存。全文摘要本专利技术公开了一种，即属于流体介质的吸热工质先被预热，再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种把太阳能转换成中高温热能的方法，即属于流体介质的吸热工质先被预热，再吸收太阳能，然后通过热交换间接对用热设备进行加热以获得中高温热能，其特征在于：启动时，在吸热工质接受太阳能加热前，首先把储热罐（１）中具有室温或储存温度Ｔ↓［０］的吸热工质从储热罐（１）输送到属于非太阳能集热器类加热器的预热器（２）中进行加热升温。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培豪，
申请(专利权)人：陈培豪，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]