采用獨(dú)立循環(huán)儲(chǔ)熱蓄電和梯級(jí)換熱蒸發(fā)的太陽(yáng)能熱發(fā)電站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及采用獨(dú)立循環(huán)儲(chǔ)熱蓄電和梯級(jí)換熱蒸發(fā)的太陽(yáng)能熱發(fā)電站，該電站包括太陽(yáng)能接收器、蒸發(fā)器及其蒸發(fā)器陣列、儲(chǔ)熱池或儲(chǔ)熱蓄電池、傳熱儲(chǔ)熱介質(zhì)或傳熱儲(chǔ)熱蓄電介質(zhì)、動(dòng)力發(fā)電裝置等，主要特征在于將聚光、接收、傳熱或儲(chǔ)熱蓄電以及蒸發(fā)共同組成獨(dú)立的熱循環(huán)單元，并將每一個(gè)熱循環(huán)單元的蒸發(fā)器順序連接，借鑒DSG即直接蒸汽模式形成梯級(jí)換熱蒸發(fā)，直至驅(qū)動(dòng)動(dòng)力發(fā)電裝置發(fā)電，同時(shí)將儲(chǔ)熱和化學(xué)蓄電相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱蓄電一體化，承擔(dān)電站用電、儲(chǔ)電和送電任務(wù)，并結(jié)合槽式、菲涅爾以及塔式等聚光接收裝置組成規(guī)?；奶?yáng)能熱發(fā)電站。該發(fā)明屬太陽(yáng)能熱發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說(shuō)明】采用獨(dú)立循環(huán)儲(chǔ)熱蓄電和梯級(jí)換熱蒸發(fā)的太陽(yáng)能熱發(fā)電站

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型采用獨(dú)立的循環(huán)儲(chǔ)熱蓄電和梯級(jí)換熱蒸發(fā)技術(shù)，使用熔鹽或硫以及流 沙作為儲(chǔ)熱傳熱流體，同槽式、塔式等太陽(yáng)能聚光器相結(jié)合組成規(guī)?；奶?yáng)能熱發(fā)電站； 該裝置在兼顧儲(chǔ)熱蓄電一體化設(shè)計(jì)的同時(shí)采用全新的梯級(jí)蒸發(fā)技術(shù)，既有利太陽(yáng)能發(fā)電設(shè) 備制造的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；灿欣诮档碗娬就顿Y成本，提高自身供電能力和降低運(yùn)行費(fèi) 用，大幅增加發(fā)電時(shí)數(shù)，提高同化石能源發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)的能力。該裝置屬太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng) 域。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)難與燃煤發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電甚至光伏發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)的主要因素是 設(shè)備制造成本高，運(yùn)行費(fèi)用高，且技術(shù)本身受自然條件限制較多，因此阻礙了太陽(yáng)能熱發(fā)電 技術(shù)的推廣。為充分發(fā)揮太陽(yáng)能熱發(fā)電自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，歐盟在第七框架科技計(jì)劃中實(shí)施 了 HITEC0項(xiàng)目，旨在開發(fā)和測(cè)試全新的拋物槽技術(shù)，以確保槽式聚光器具有最大的光學(xué)、 機(jī)械和熱效能，使拋物槽系統(tǒng)工作溫度達(dá)到或接近600°C。而由美國(guó)能源部制定的Sunshot 計(jì)劃也在穩(wěn)步推進(jìn)，創(chuàng)新的超臨界二氧化碳太陽(yáng)能布雷頓熱發(fā)電技術(shù)取得階段成果，全新 的高溫熔鹽流體已經(jīng)開發(fā)完成。2013年美國(guó)能源部繼續(xù)投資支持太陽(yáng)能熱化學(xué)儲(chǔ)能等新項(xiàng) 目，其目標(biāo)是存儲(chǔ)溫度達(dá)到或超過(guò)650°C，每千瓦時(shí)熱存儲(chǔ)成本在15美元以下，最終實(shí)現(xiàn)平 準(zhǔn)化發(fā)電，度電成本達(dá)到6美分。這些新的具有突破性的研發(fā)項(xiàng)目無(wú)疑給太陽(yáng)能熱發(fā)電帶 來(lái)希望。但是仔細(xì)分析會(huì)發(fā)現(xiàn)，這些創(chuàng)新項(xiàng)目仍然是基礎(chǔ)性的，多是在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)進(jìn)行 的單項(xiàng)改進(jìn)，還沒(méi)有突破傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念。總之，太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)面臨顛覆性革命和 全新的技術(shù)突破。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是改變現(xiàn)有太陽(yáng)能熱發(fā)電站聚光傳熱、儲(chǔ)熱、換 熱、蒸發(fā)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，采用獨(dú)立的儲(chǔ)熱蓄電和梯級(jí)換熱蒸發(fā)技術(shù)，以熔鹽或硫以及流沙 為儲(chǔ)熱傳熱流體，結(jié)合槽式、菲涅爾以及塔式等聚光接收裝置組成規(guī)模化的太陽(yáng)能熱發(fā)電 站，所采取的主要技術(shù)手段是將聚光、接收、傳熱和儲(chǔ)熱以及蒸發(fā)等功能集成為獨(dú)立的熱循 環(huán)單元，并將每一個(gè)熱循環(huán)單元的蒸發(fā)器順序連接，借鑒DSG即直接蒸汽模式形成梯級(jí)換 熱蒸發(fā)，直至驅(qū)動(dòng)動(dòng)力發(fā)電裝置發(fā)電，同時(shí)將儲(chǔ)熱和蓄電相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱蓄電一體化。
[0004] 本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 1、采用獨(dú)立循環(huán)儲(chǔ)熱蓄電和梯級(jí)換熱蒸發(fā)的太陽(yáng)能熱發(fā)電站包括太陽(yáng)能接收器， 蒸發(fā)器及其蒸發(fā)器陣列、儲(chǔ)熱池、或儲(chǔ)熱蓄電池、傳熱儲(chǔ)熱介質(zhì)、或傳熱儲(chǔ)熱蓄電介質(zhì)、絕緣 法蘭、高溫動(dòng)力泵、動(dòng)力工質(zhì)、動(dòng)力發(fā)電裝置、冷凝器、霧化室、換熱器、凝結(jié)水罐、整流器、逆 變器組成，其主要特征在于：將聚光、接收、傳熱和儲(chǔ)熱池或儲(chǔ)熱蓄電池以及蒸發(fā)器共同組 成獨(dú)立的熱循環(huán)單元，其中太陽(yáng)能接收器采用串聯(lián)或并聯(lián)方式組成聚光陣列，每一個(gè)聚光 陣列的太陽(yáng)能接收器出口連接蒸發(fā)器傳熱儲(chǔ)熱介質(zhì)進(jìn)口，蒸發(fā)器出口通向儲(chǔ)熱池或儲(chǔ)熱蓄 電池，儲(chǔ)熱池或儲(chǔ)熱蓄電池出口連接高溫動(dòng)力泵，高溫動(dòng)力泵出口連接相對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能接 收器陣列進(jìn)口，由此構(gòu)成由聚光、接收、傳熱、儲(chǔ)熱、換熱蒸發(fā)功能一體化的，且獨(dú)立完整的 熱循環(huán)單元；每個(gè)熱循環(huán)單元的蒸發(fā)器另一側(cè)傳輸動(dòng)力工質(zhì)，其進(jìn)出口順序連接，組成蒸發(fā) 器陣列，終端出口連接動(dòng)力發(fā)電裝置進(jìn)口；在采用水做動(dòng)力工質(zhì)時(shí)選擇霧化DSG直接蒸汽 模式，在蒸汽飽和段和過(guò)熱段其間設(shè)置凝結(jié)水罐，以及在梯級(jí)蒸發(fā)器陣列進(jìn)口處設(shè)置霧化 室；動(dòng)力工質(zhì)經(jīng)蒸發(fā)器梯級(jí)陣列換熱后最終進(jìn)入動(dòng)力發(fā)電裝置膨脹做功；動(dòng)力發(fā)電裝置出 口連接冷凝器進(jìn)口，冷凝器出口經(jīng)高溫動(dòng)力泵連接霧化室進(jìn)口或直接連接蒸發(fā)器陣列第一 級(jí)進(jìn)口，由此完成動(dòng)力工質(zhì)的梯級(jí)蒸發(fā)換能做功循環(huán)；儲(chǔ)熱蓄電池正負(fù)電極分別連接整流 器、逆變器，整流器、逆變器連接電網(wǎng)，承擔(dān)電站用電、儲(chǔ)電和送電任務(wù)；為串聯(lián)儲(chǔ)熱蓄電池 組成高壓電池堆，在梯級(jí)蒸發(fā)器之間使用絕緣法蘭電隔離各熱循環(huán)單元；
[0006] 1)所述太陽(yáng)能接收器為拋物槽式聚光接收器、或塔式聚光接收器、或菲涅爾式聚 光接收器、或碟式聚光接收器；或流沙塔式太陽(yáng)能接收器；
[0007] 2)所述儲(chǔ)熱池由儲(chǔ)熱室、耐腐蝕壁、氮?dú)饣蚝馐?、?chǔ)沙保溫層、隔熱層組成；
[0008] 3)所述儲(chǔ)熱蓄電池由儲(chǔ)熱池和蓄電池兩部分組成，其中儲(chǔ)熱池包括儲(chǔ)熱室、耐腐 蝕壁、氮?dú)饣蚝馐?、?chǔ)沙保溫層、中間隔離板、隔熱層；中間隔離板另一側(cè)為化學(xué)蓄電池， 包括正極集流器、負(fù)極集流器，以及正負(fù)電極固定裝置；儲(chǔ)熱蓄電池選擇鈉鎳、或鈉硫、或鋰 硫高溫化學(xué)蓄電池；熔鹽儲(chǔ)熱池和蓄電池由中間隔離板隔開，中間隔離板底部貫通，保證儲(chǔ) 熱介質(zhì)在儲(chǔ)熱和蓄電之間流通；
[0009] 4)所述動(dòng)力發(fā)電裝置是指朗肯蒸汽動(dòng)力熱發(fā)電裝置、或有機(jī)朗肯動(dòng)力熱發(fā)電裝 置、或布雷頓循環(huán)動(dòng)力熱發(fā)電裝置；
[0010] 5)所述冷凝器為水或空氣冷凝器。
[0011] 6)所述絕緣法蘭是指在金屬法蘭之間使用陶瓷、或巖棉、或石棉做絕緣材料隔離 每一個(gè)熱循環(huán)單元。
[0012] 2、采用獨(dú)立循環(huán)儲(chǔ)熱蓄電和梯級(jí)換熱蒸發(fā)的太陽(yáng)能熱發(fā)電站，其特征在于：選擇 流沙塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，該太陽(yáng)能熱發(fā)電站包括太陽(yáng)能接收塔、太陽(yáng)能接收器、流沙注 入口、流沙儲(chǔ)熱室、控制閥、流沙熱交換器、儲(chǔ)沙池、流沙輸送裝置以及由流沙構(gòu)成的傳熱儲(chǔ) 熱介質(zhì)；其中流沙由設(shè)置在太陽(yáng)能接收塔頂部的太陽(yáng)能接收器流沙進(jìn)口注入，太陽(yáng)能接收 器的垂直出口經(jīng)流沙儲(chǔ)熱室、控制閥將流沙注入熱交換器，流沙經(jīng)熱交換器進(jìn)入儲(chǔ)沙室，流 沙輸送裝置將儲(chǔ)存在儲(chǔ)沙室的流沙提升至位于塔身頂部的流沙注入口，最終形成獨(dú)立的熱 循環(huán)單元；每一個(gè)熱循環(huán)單元的流沙熱交換器的動(dòng)力工質(zhì)進(jìn)出口順序連接，構(gòu)成梯級(jí)換熱 和蒸發(fā)器陣列，直至驅(qū)動(dòng)動(dòng)力發(fā)電裝置發(fā)電；
[0013] 1)所述流沙為不同粒徑的石英砂粒、或玻璃砂粒、或陶瓷砂粒、或金屬珠粒、或陶 粒砂、或石墨顆粒、或玄武巖砂粒，或氧化鋁導(dǎo)熱球珠粒，或玻璃微珠；
[0014] 2)所述流沙熱交換器為管式、或板式、或碳化硅陶瓷換熱器；
[0015] 3)所述太陽(yáng)能接收器采用碳化硅陶瓷換熱管、或碳化硅陶瓷型磚構(gòu)筑的太陽(yáng)能接 收墻體，上端為流沙注入口，下端為流沙出口及控制閥；
[0016] 4)在儲(chǔ)沙室邊緣一側(cè)設(shè)置儲(chǔ)熱蓄電池，依托高溫落砂或增設(shè)電加熱器保證熔鹽處 于熔融態(tài)和高溫化學(xué)電池正常充放電。
[0017] 本實(shí)用新型新穎之處在于，采用相對(duì)獨(dú)立的循環(huán)儲(chǔ)熱蓄電和梯級(jí)蒸發(fā)技術(shù)組建規(guī) 模不等的太陽(yáng)能熱發(fā)電站，即可建立大型的蒸汽電站，也可建立超臨界布雷頓電站。其次是 發(fā)揮熔鹽優(yōu)勢(shì)，既作為傳熱儲(chǔ)熱介質(zhì)，同時(shí)也作為高溫蓄電池的電解質(zhì)，特別是充分利用了 高溫蓄電池放電產(chǎn)生的熱能來(lái)保證儲(chǔ)熱需要，可謂一舉多得。儲(chǔ)熱蓄電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低 且易于安裝，即解決電站自身用電，又降低運(yùn)行費(fèi)用，還可有效降低熔鹽在系統(tǒng)中凝固的風(fēng) 險(xiǎn)。如果采用流沙塔式太陽(yáng)能聚熱裝置更簡(jiǎn)化了電站構(gòu)造。總之，由于該技術(shù)徹底顛覆了 傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱發(fā)電站的設(shè)計(jì)理念，為低成本發(fā)電奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。既有利于實(shí)現(xiàn)裝 備制造標(biāo)準(zhǔn)化，更有利于規(guī)?；a(chǎn)和降低電站投資成本，在提高發(fā)電效率和增加發(fā)電時(shí) 數(shù)的同時(shí)增強(qiáng)同化石能源競(jìng)爭(zhēng)的能力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本實(shí)用新型傳統(tǒng)塔式熱發(fā)電站使用儲(chǔ)熱蓄電池示意圖
[0019] 圖2是本實(shí)用新型儲(chǔ)熱蓄電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
[0020] 圖3是本實(shí)用新型槽式儲(chǔ)熱蓄電和梯級(jí)蒸發(fā)太陽(yáng)能熱發(fā)電站示意圖
[0021] 圖4是本實(shí)用新型槽式超臨界二氧化碳布雷頓太陽(yáng)能熱發(fā)電站示意圖
[0022] 圖5是本實(shí)用新型蒸發(fā)器梯級(jí)連接和儲(chǔ)熱池及儲(chǔ)熱蓄電池示意圖
[0023] 圖6是本實(shí)用新型一體化儲(chǔ)熱蓄電池和蒸發(fā)器組裝剖面示意圖
[0024] 圖7是本實(shí)用新型流沙塔式太陽(yáng)能聚熱裝置熱循環(huán)示意圖
[0025] 圖8是本實(shí)用新型霧化DSG直接蒸氣模式示意圖
[0026] 圖9是本實(shí)用新型槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站平面布置示意圖
[0027] 圖10是本實(shí)用新型塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站平面布置示意圖
[0028] 其中：1槽式聚光器、2太陽(yáng)能接收塔、3太陽(yáng)能接收器、4定日鏡、5流沙、6流沙注 入口、7控制閥、8流沙儲(chǔ)熱室、9儲(chǔ)沙室、10流沙輸送裝置、11流沙熱交換器、12熔鹽室、13 耐腐蝕壁、14氮?dú)饣蚝馐摇?5儲(chǔ)沙保溫層、16中間隔離板、17隔熱層；18正極集流器、19 負(fù)極集流器、20蒸發(fā)器、21儲(chǔ)熱池、22儲(chǔ)熱蓄電池、23高溫動(dòng)力泵、24動(dòng)力發(fā)電裝置、25冷 凝器、26霧化室、27換熱器、28凝結(jié)水罐、29整流器、30逆變器、31絕緣法蘭

【具體實(shí)施方式】
[0029] 方案 1
[0030] 槽式儲(chǔ)熱蓄電和梯級(jí)蒸發(fā)熱發(fā)電采用串聯(lián)方式將槽式聚光器1連接，與現(xiàn)有太陽(yáng) 能光熱電站一樣形成聚光陣列，以"歐洲槽"為例，聚光陣列一般由4個(gè)或6個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的 聚光單列組成一個(gè)循環(huán)，其進(jìn)出口連接導(dǎo)熱油主管道，而該方案所不同的是，其中太陽(yáng)能 接收器采用串聯(lián)或并聯(lián)方式組成聚光陣列，聚光陣列的太陽(yáng)能接收器3出口連接蒸發(fā)器20 進(jìn)口，蒸發(fā)器3出口通向儲(chǔ)熱池21或儲(chǔ)熱蓄電池22,儲(chǔ)熱池21或儲(chǔ)熱蓄電池22出口連接 高溫動(dòng)力泵23,高溫動(dòng)力泵23出口連接聚光陣列太陽(yáng)能接收器3進(jìn)口，由此構(gòu)成由聚光、接 收、傳熱、儲(chǔ)熱、換熱蒸發(fā)功能一體化的，且獨(dú)立完整的熱循環(huán)單元；每個(gè)熱循環(huán)單元的蒸發(fā) 器3另一側(cè)傳輸動(dòng)力工質(zhì)，其進(jìn)出口順序連接，形成梯級(jí)蒸發(fā)模式；采用水做動(dòng)力工質(zhì)時(shí)， 梯級(jí)蒸發(fā)模式選擇霧化DSG直接蒸汽模式，在蒸汽飽和段和過(guò)熱段其間設(shè)置凝結(jié)水罐28， 以及在梯級(jí)蒸發(fā)器3陣列進(jìn)口處設(shè)置霧化室26;在使用超臨界布雷頓動(dòng)力發(fā)電裝置時(shí)則選 擇二氧化碳等氣體做動(dòng)力工質(zhì)，經(jīng)蒸發(fā)器3梯級(jí)陣列換熱蒸發(fā)后最終進(jìn)入動(dòng)力發(fā)電裝置24 膨脹做功；動(dòng)力發(fā)電裝置24出口連接冷凝器25進(jìn)口，冷凝器25出口經(jīng)高溫動(dòng)力泵23連接 霧化室26進(jìn)口或直接連接蒸發(fā)器3陣列第一級(jí)進(jìn)口，由此完成動(dòng)力工質(zhì)的梯級(jí)蒸發(fā)換能做 功循環(huán)；儲(chǔ)熱蓄電池22正負(fù)電極分別連接整流器29、逆變器30,整流器29、逆變器30連接 電網(wǎng)，承擔(dān)電站用電、儲(chǔ)電和送電任務(wù)。
[0031] 該方案突出的特點(diǎn)有三點(diǎn)，一是太陽(yáng)能熱發(fā)電站由數(shù)量不等的獨(dú)立的熱循環(huán)單元 組成；其次是將大型熔鹽儲(chǔ)熱罐分解為規(guī)模不等的儲(chǔ)熱池21 ;三是將一部分儲(chǔ)熱池21改 造成儲(chǔ)熱蓄電池22。由于高溫化學(xué)蓄電池需要使用熔鹽或硫作電解質(zhì)，且工況溫度在攝氏 200度到600度不等，因此和太陽(yáng)能熱發(fā)電使用的熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)完全相通。以鈉鎳熔鹽蓄電 池為例，其構(gòu)造由鈉金屬負(fù)極、陶瓷管電解質(zhì)隔膜、氯化鎳電池正極、鈉氯化物電解液組成， 電池負(fù)極為不銹鋼外殼，所需負(fù)極金屬鈉在首次充電中獲得。為兼顧太陽(yáng)能熱發(fā)電需要，在 將儲(chǔ)熱池21改造成儲(chǔ)熱蓄電池22時(shí)需將現(xiàn)有鈉鎳電池結(jié)構(gòu)倒置，也即將電池負(fù)極集流器 19置于陶瓷管電解質(zhì)隔膜中心，正極集流器18圍繞陶瓷管布置，鈉氯化物熔鹽電解液與儲(chǔ) 熱傳熱介質(zhì)合二而一，這樣做的結(jié)果不僅簡(jiǎn)化電池結(jié)構(gòu)，還有利于電池大型化。本方案擬將 各個(gè)熱循環(huán)單元的儲(chǔ)熱蓄電池22串聯(lián)組成兆瓦級(jí)大型電池堆，即可保證電站自身用電，也 可在儲(chǔ)熱的同時(shí)蓄電，更重要的是充分利用蓄電池放電產(chǎn)生的化學(xué)熱為儲(chǔ)熱池21提供熱 源。
[0032] 方案 2
[0033] 選擇流沙塔式太陽(yáng)能聚熱裝置為獨(dú)立的熱循環(huán)單元蒸發(fā)器20提供高溫?zé)嵩?，?沙由設(shè)置太陽(yáng)能接收器3的6流沙注入口進(jìn)入，太陽(yáng)能接收器3的垂直出口經(jīng)流沙儲(chǔ)熱室 8、控制閥7將流沙注入流沙熱交換器11，流沙經(jīng)流沙熱交換器11進(jìn)入儲(chǔ)沙室9,流沙輸送 裝置10將儲(chǔ)存在儲(chǔ)沙室9的流沙提升至位于太陽(yáng)能接收塔2頂部的流沙注入口 6,形成獨(dú) 具特色的不依賴于液體傳熱介質(zhì)的，且獨(dú)立的熱循環(huán)單元；將每一個(gè)熱循環(huán)單元的流沙熱 交換器11的動(dòng)力工質(zhì)進(jìn)出口順序連接，構(gòu)成梯級(jí)換熱直至驅(qū)動(dòng)動(dòng)力發(fā)電裝置24發(fā)電；流沙 輸送裝置10設(shè)置于太陽(yáng)能接收塔2塔身內(nèi)，也可設(shè)置在太陽(yáng)能接收塔2的塔身外。
【權(quán)利要求】
1. 采用獨(dú)立循環(huán)儲(chǔ)熱蓄電和梯級(jí)換熱蒸發(fā)的太陽(yáng)能熱發(fā)電站包括太陽(yáng)能接收器、蒸發(fā) 器及其蒸發(fā)器陣列、儲(chǔ)熱池或儲(chǔ)熱蓄電池、傳熱儲(chǔ)熱介質(zhì)或傳熱儲(chǔ)熱蓄電介質(zhì)、絕緣法蘭、 高溫動(dòng)力泵、動(dòng)力工質(zhì)、動(dòng)力發(fā)電裝置、冷凝器、霧化室、換熱器、凝結(jié)水罐、整流器、逆變器， 其主要特征在于：將聚光、接收、傳熱和儲(chǔ)熱池或儲(chǔ)熱蓄電池以及蒸發(fā)器共同組成獨(dú)立的熱 循環(huán)單元，其中太陽(yáng)能接收器采用串聯(lián)或并聯(lián)方式組成聚光陣列，每一個(gè)聚光陣列的太陽(yáng) 能接收器出口連接蒸發(fā)器傳熱儲(chǔ)熱介質(zhì)進(jìn)口，蒸發(fā)器出口通向儲(chǔ)熱池或儲(chǔ)熱蓄電池，儲(chǔ)熱 池或儲(chǔ)熱蓄電池出口連接高溫動(dòng)力泵，高溫動(dòng)力泵出口連接相對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能接收器陣列進(jìn) 口，由此構(gòu)成由聚光、接收、傳熱、儲(chǔ)熱、換熱蒸發(fā)功能一體化的，且獨(dú)立完整的熱循環(huán)單元； 每個(gè)熱循環(huán)單元的蒸發(fā)器另一側(cè)的傳輸動(dòng)力工質(zhì)端，其進(jìn)出口順序連接，組成蒸發(fā)器陣列， 終端出口連接動(dòng)力發(fā)電裝置進(jìn)口；采用水做動(dòng)力工質(zhì)時(shí)選擇霧化DSG直接蒸汽模式，在蒸 汽飽和段和過(guò)熱段其間設(shè)置凝結(jié)水罐，以及在梯級(jí)蒸發(fā)器陣列進(jìn)口處設(shè)置霧化室；動(dòng)力工 質(zhì)經(jīng)蒸發(fā)器陣列梯級(jí)換熱后最終進(jìn)入動(dòng)力發(fā)電裝置膨脹做功；動(dòng)力發(fā)電裝置出口連接冷凝 器進(jìn)口，冷凝器出口經(jīng)高溫動(dòng)力泵連接霧化室進(jìn)口或直接連接蒸發(fā)器陣列第一級(jí)進(jìn)口，由 此完成動(dòng)力工質(zhì)的梯級(jí)蒸發(fā)換能做功循環(huán)；儲(chǔ)熱蓄電池正負(fù)電極分別連接整流器、逆變器， 整流器、逆變器連接電網(wǎng)，承擔(dān)電站用電、儲(chǔ)電和送電任務(wù)；為串聯(lián)儲(chǔ)熱蓄電池組成高壓電 池堆，在梯級(jí)蒸發(fā)器之間使用絕緣法蘭隔離各熱循環(huán)單元； 1) 所述太陽(yáng)能接收器為拋物槽式聚光接收器、或塔式聚光接收器、或菲涅爾式聚光接 收器、或碟式聚光接收器；或流沙塔式太陽(yáng)能接收器； 2) 所述儲(chǔ)熱池由儲(chǔ)熱室、耐腐蝕壁、氮?dú)饣蚝馐?、?chǔ)沙保溫層、隔熱層組成； 3) 所述儲(chǔ)熱蓄電池包括儲(chǔ)熱和蓄電兩部分，其中儲(chǔ)熱部分包括儲(chǔ)熱室、耐腐蝕壁、氮?dú)?或氦氣室、儲(chǔ)沙保溫層、中間隔離板、隔熱層；中間隔離板另一側(cè)為蓄電池，包括必備的正極 集流器、負(fù)極集流器，以及正負(fù)電極固定裝置；儲(chǔ)熱蓄電池選擇鈉鎳、或鈉硫、或鋰硫高溫化 學(xué)蓄電池；儲(chǔ)熱池和蓄電池由中間隔離板分隔，中間隔離板底部貫通，保證儲(chǔ)熱介質(zhì)在儲(chǔ)熱 和蓄電之間流通； 4) 所述動(dòng)力發(fā)電裝置是指朗肯蒸汽動(dòng)力熱發(fā)電裝置、或有機(jī)朗肯動(dòng)力熱發(fā)電裝置、或 布雷頓循環(huán)動(dòng)力熱發(fā)電裝置； 5) 所述絕緣法蘭是指在金屬法蘭之間使用陶瓷、或巖棉、或石棉做絕緣材料隔離每一 個(gè)熱循環(huán)單元； 6) 所述冷凝器為水或空氣冷凝器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用獨(dú)立循環(huán)儲(chǔ)熱蓄電和梯級(jí)換熱蒸發(fā)的太陽(yáng)能熱發(fā)電站， 其特征在于：選擇流沙塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，該太陽(yáng)能熱發(fā)電站包括太陽(yáng)能接收塔、太陽(yáng) 能接收器、流沙注入口、流沙儲(chǔ)熱室、控制閥、流沙熱交換器、儲(chǔ)沙池、流沙輸送裝置以及由 流沙構(gòu)成的傳熱儲(chǔ)熱介質(zhì)；其中流沙由設(shè)置在太陽(yáng)能接收塔頂部的太陽(yáng)能接收器流沙進(jìn)口 注入，太陽(yáng)能接收器的垂直出口經(jīng)流沙儲(chǔ)熱室、控制閥將流沙注入熱交換器，流沙經(jīng)熱交換 器進(jìn)入儲(chǔ)沙室，流沙輸送裝置將儲(chǔ)存在儲(chǔ)沙室的流沙提升至位于塔身頂部的流沙注入口， 最終形成獨(dú)立的熱循環(huán)單元；每一個(gè)熱循環(huán)單元的流沙熱交換器的動(dòng)力工質(zhì)進(jìn)出口順序 連接，構(gòu)成梯級(jí)換熱和蒸發(fā)器陣列，直至驅(qū)動(dòng)動(dòng)力發(fā)電裝置發(fā)電； 1)所述流沙為不同粒徑的石英砂粒、或玻璃砂粒、或陶瓷砂粒、或金屬珠粒、或陶粒砂、 或石墨顆粒、或玄武巖砂粒，或氧化鋁導(dǎo)熱球珠粒，或玻璃微珠； 2) 所述流沙熱交換器為管式、或板式、或碳化硅陶瓷換熱器； 3) 所述太陽(yáng)能接收器采用碳化硅陶瓷換熱管、或由碳化硅陶瓷型磚組合構(gòu)筑的太陽(yáng)能 接收墻體，上端為流沙注入口，下端為流沙出口及控制閥； 4) 在儲(chǔ)沙室邊緣一側(cè)設(shè)置儲(chǔ)熱蓄電池，依托高溫落砂或增設(shè)電加熱器保證儲(chǔ)熱介質(zhì)處 于熔融態(tài)。
【文檔編號(hào)】F03G6/06GK203847336SQ201420148800
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】張建城 申請(qǐng)人:張建城