集吸热、储热及蒸汽发生于一体的太阳能热发电多功能设备制造技术

一种集吸热、储热及蒸汽发生于一体的太阳能热发电多功能设备，可以大大简化塔式太阳能热发电等中高温太阳能热利用系统中的吸热、储热和蒸汽发生系统。本设备采用吸热器、储热器和蒸汽或热水发生器一体化的结构，由吸热层（１）、储热层（２）、提热层（３）及保温层（４）组成，其特征是：整个设备为圆桶型中空结构，最内侧为吸热层（１），其外侧依次为储热层（２）和提热层（３），最外侧为保温层（４）；吸热层（１）可以直接吸收太阳辐射并将其转化为热量，由其外侧储热层（２）中的储热材料所储存；储热层（２）采用熔点为３６０～６６０℃的金属作为储热材料；提热层（３）向外供应的热媒为热水或水蒸气，热媒的温度与压力可视需要而定；提热层（３）可以是圆柱环形空间或由环形管路组成；吸热层（１）可以是圆柱环的内表面或抛物面。

【技术实现步骤摘要】
集吸热、储热及蒸汽发生于一体的太阳能热发电多功能设备
本专利技术涉及一种中高温太阳能热利用多功能设备，尤其涉及一种集吸热、储热及蒸汽发生于一体的太阳能热发电多功能设备。
技术介绍
为了克服太阳能热发电中由于天气变化造成的间歇性，实现全天候连续供电，最大程度发挥太阳能热发电系统的发电能力，聚光类太阳能热发 电装置中一般都会配备储能系统及辅助热源系统，其中储能系统把白天太 阳辐射强时多余的热量储存起来，在晚上等需要时候再释放出来发电，从 而提高太阳能及其设备的总体利用率。目前聚光类太阳能热发电装置中使 用的储能方式主要有以下两种双箱储能方式，即一个热箱和一个冷箱来 储存热量。储能时冷箱内的储能介质吸热后储存在热箱内，需要时把热量 释放出来后再回到冷箱；单箱储能方式，由于双箱储能需要两个储能箱， 储能介质也相应增加，导致系统初投资增加，发电成本较高。为降低发电 成本，提高太阳能热发电的竞争力，在双箱的基础上开发出了单箱储能方式。单箱储能又称温跃层储能(Thermodine Storage),即只有一个储能箱，箱 内的冷热流体通过一个厚度很小但温度梯度很大的温跃层(也称为斜温层) 分隔开来，储能时温跃层上面的热流体逐渐增加，下面的冷流体逐渐减少， 释热时则相反。无论双箱还是单箱储能方式，都需要先通过热流体将热量从集热器传 递给储能容器里的储能介质；如果热流体与储能介质不是同一种物质，那 么中间还需要一个热交换器；然后提热时又需要通过提热介质把热量从储 热容器传递给蒸汽锅炉。因此，目前的太阳能热发电系统中所需的设备较 多，连接这些设备的管路也较为复杂，最终导致该技术的推广使用困难。除太阳能热发电外，工业生产过程中也需要大量的中高温热源，这都 对集吸热、储热及蒸汽发生于一体的太阳能热发电多功能设备，尤其是涉及中高温太阳能热利用中集吸热、储热与产生蒸汽或热水于一体的多功能、 紧凑型设备提出了现实的需求。
技术实现思路
拟用于中高温太阳能热利用中的多功能设备，是一个集吸热、储热与 产生蒸汽或热水等功能于一身的储热装置，可以大大简化塔式太阳能热发 电等中高温太阳能热利用装置中的集热和储热系统(后面简称为热系统)。本设备采用吸热器、储热器和蒸汽发生器一体化的结构，由吸热层、储热 层、提热层及保温层组成，其特征是整个设备为圆桶型中空结构，最内 侧为吸热层，其外侧依次为储热层和提热层，最外侧为保温层；吸热层可 以直接吸收太阳辐射并将其转化为热量，由其外侧储热层中的储热材料所 储存；储热层采用熔点为360 660'C的金属作为储热材料；提热层向外供 应的热媒为热水或水蒸气，热媒的温度与压力可视需要而定；提热层可以 是圆柱环形空间或由环形管路组成。该设备的能量传递过程为储热过程中吸热层将太阳辐射转化为热能 传递给与之接触的金属相变储能材料并储存起来，使储能材料温度升高， 温度到达熔点后熔化，以显热和潜热的方式将热量储存起来；提热时，储 存于金属相变储能材料中的热量通过金属相变储能材料与水之间的换热面 传递给水，使水温升高，需要时可加热至水沸腾产生蒸汽。本设备采用的 金属相变储能材料为铝基二元合金铝硅、三元合金铝硅镁、铝镁锌之一或 其混合物，储能密度可以达到2000MJ/m3，工作温度为360 660°C 。利用 上述合金作为储能材料设计制造的储热锅炉具有体积小，效率高，寿命长 和良好的性能价格比。该设备的热效率根据储能量大小和供热型式，可达 90 95%。与公知技术相比本专利技术具有的优点及积极效果(1) 结构紧凑，加工方便；(2) 工况可调， 一机多用；(3) 可自动调整加热面积，适合提热需要。附图说明图1 图3为集吸热、储热及蒸汽发生于一体的太阳能热发电多功能 设备结构示意图。从图可看出，该设备由以下的主要组件组成吸热层(1)、储能层(2)、提热层(3)及保温层(4);整个设备为圆桶型中空结构，最内侧为吸热 层，其外侧依次为储热层和提热层，最外侧为保温层；吸热层可以直接吸收太阳辐射 并将其转化为热量，由其外侧储热层中的储热材料所储存；储热层采用熔点为360 660'C的金属作为储热材料；提热层向外供应的热媒为热水或水蒸气，热媒的温度与 压力可视需要而定；提热层可以是圆柱环形空间或由环形管路组成；吸热层可以是圆 柱环的内表面或抛物面。 具体实施例方式实施例1:将A1-Si-Mg合金作为储能材料，按图1说明中所述要点设计、 加工和安装组成一台集吸热、储热及蒸汽发生于一体的太阳能热发电多功 能设备，其设计储热能力折合电量为50kWh。该设备由吸热层(1)、储热 层(2)、提热层(3)及保温层(4);整个设备为圆桶型中空结构，最内 侧为吸热层，其外侧依次为储热层和提热层，最外侧为保温层；吸热层可 以直接吸收太阳辐射并将其转化为热量，由其外侧储热层中的储热材料所 储存；储热层采用熔点为360 66(TC的金属作为储热材料；提热层向外供 应的热媒为热水或水蒸气，热媒的温度与压力可视需要而定。该设备的能 量传递过程为储热过程中吸热层将太阳辐射转化为热能传递给与之接触 的金属材料并储存起来，使其温度升高，温度到达熔点后熔化，以显热和 潜热的方式将热量储存起来；提热时，储存于金属相变储能材料中的热量 通过其与水之间的换热面传递给水，使水温升高并最终至水沸腾产生蒸汽。 该设备在聚热比为50倍的太阳辐射下，照射约5小时金属材料被加热节融 化。设备的供热功率为35 65kW，可在125'C水温升的情况卩以5 10升 /分钟的流量连续供应高温热水1.6个小时。运行测试表明，热效率达92.5%。 实施例2:将A1-Si合金作为储能材料，按图2说明中所述要点设计、加工 和安装组成一台集吸热、储热及蒸汽发生于一休的太阳能热发电多功能设 备，其设计储热能力折合电量为200kWh。该设备由吸热层(1)、储能层 (2)、提热层(3)及保温层(4);整个设备为圆桶型中空结构，最内侧 为吸热层，其外侧依次为储热层和提热层，最外侧为保温层；吸热层可以 直接吸收太阳辐射并将其转化为热量，由其外侧储热层中的储热材料所储 存；储热层釆用熔点为360 66(TC的金属作为储热材料；提热层向外供应 的热媒为热水或水蒸气，热媒的温度与压力可视需要而定。该设备的能量 传递过程为储热过程中吸热层将太阳辐射转化为热能传递给与之接触的 金属材料并储存起来，使其温度升高，温度到达熔点后熔化，以显热和潜 热的方式将热量储存起来；提热时，储存于金属相变储能材料中的热量通 过其与水之间的换热面传递给水，使水温升高并最终至水沸腾产生蒸汽。 该设备在聚热比为130倍的太阳辐射下，照射约7小时金属材料被加热至 融化。设备的供热功率为30 50kW，可以15 30升/分钟的流量连续供应 高温高压蒸汽4.5个小时。对整个锅炉运行测试表明，热效率达93.8%。装 置运行一年来，性能稳定，供热功率几乎没有变化。权利要求1. 一种集吸热、储热及蒸汽发生于一体的太阳能热发电多功能设备，由吸热层、储热层、提热层及保温层组成，其特征是整个设备为圆桶型中空结构，最内侧为吸热层，其外侧依次为储热层和提热层，最外侧为保温层。2. 根据权利要求1所述的集吸热、储热及蒸汽发生于一体的太阳能热发电多功能设 备，其特征是吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集吸热、储热及蒸汽发生于一体的太阳能热发电多功能设备，由吸热层、储热层、提热层及保温层组成，其特征是：整个设备为圆桶型中空结构，最内侧为吸热层，其外侧依次为储热层和提热层，最外侧为保温层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张仁元，陈观生，李风，毛凌波，陈枭，王波群，李石栋，钟浩元，李辉鹏，刘宗健，朱文洁，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]