專利名稱：熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能熱發(fā)電熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置。
背景技術(shù)：
熔融鹽塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)是傳熱蓄熱一體化的技術(shù)。由于可以實現(xiàn)高的運行溫度及大規(guī)模的儲能，所以，發(fā)電系統(tǒng)效率高、發(fā)電時數(shù)長可以作為基礎(chǔ)負荷提供電力，因此，是所有可再生能源發(fā)電技術(shù)中最具商業(yè)前景的技術(shù)之一。但是，由于使用的熔融鹽工質(zhì)熔點高達到210°C，所以，熔融鹽特別容易發(fā)生凍堵的現(xiàn)象。早期的法國themis和美國solar two電站都發(fā)生熔融鹽吸熱器凍堵而導(dǎo)致電站停止運行的現(xiàn)象。目前世界上技術(shù)最成熟的吸熱器仍然采用管板式的吸熱器。歐洲專利EP1873397和美國專利US6701711均提到了高溫熔鹽吸熱器，這種高溫熔鹽吸熱器采用的是管板式結(jié)構(gòu)，這兩個專利都沒有涉及到如何對吸熱器的預(yù)熱和保溫。美國桑迪亞國家實驗室在《Receiver System:Lessons Learned from Solar Two》報告中報道了一種熔融鹽吸熱器的保溫和預(yù)熱方式。采用爐罩將吸熱器管板聯(lián)箱包住，內(nèi)置輻射式電加熱器通電加熱聯(lián)箱。這種方式的主要問題是成本高(約24萬美元)，而且爐罩在溢出的太陽輻射的照射下容易撓曲變形導(dǎo)致管板與爐罩間產(chǎn)生縫隙，風(fēng)會順著縫隙進入爐罩，導(dǎo)致保溫和預(yù)熱失效，從而導(dǎo)致吸熱器管板凍堵。專利CN200810102397. X和專利201110318283. O分別描述了一種使用熱管技術(shù)被動式熔融鹽吸熱器和一種熔融鹽射流沖擊吸熱器，兩種吸熱器采用了新型的結(jié)構(gòu)，側(cè)重點在于解決吸熱器表面熱流不均勻?qū)е碌奈鼰崞鳠釕?yīng)力破壞和局部燒蝕的問題，以及排鹽困難的問題。專利CN201110139329. 2發(fā)明了一種空氣和熔融鹽復(fù)合吸熱器，利用空氣吸熱器產(chǎn)生的高溫空氣對熔融鹽管路進行預(yù)熱，該發(fā)明部分解決了熔融鹽吸熱器的預(yù)熱問題，但是在夜間沒有高溫空氣時，對于熔融鹽吸熱器的保溫仍然無法完全解決。而且上述發(fā)明中，一旦吸熱器發(fā)生凍堵，都沒有很好的化凍措施，只能采用聚光太陽能直接照射吸熱器表面慢慢化凍，不但熱應(yīng)力大，而且化凍效果差?？傊?，對于熔融鹽吸熱器尤其是目前商業(yè)化程度最高的管板式熔融鹽吸熱器的保溫預(yù)熱防結(jié)凍問題仍然沒有很好的解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的以下缺點，提出一種太陽能熱發(fā)電熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置I.熔融鹽吸熱器采光口溢出的太陽輻射對于太陽塔及吸熱器聯(lián)箱的熱破壞，同時造成溢出能量的損失降低太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)效率；2.熔融鹽吸熱器采用市政電源保溫和預(yù)熱造成的寄生電力資源浪費；3.熔融鹽吸熱器中存在的吸熱管中熔融鹽防凍解凍問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置主要包括光伏電池板、蓄電池、充放電控制器、逆變器、調(diào)壓器和變壓器，以及電極或者電加熱器。光伏電池板安裝在熔融鹽吸熱器米光口的周圍，光伏電池板的輸出端與蓄電池輸入端相連，對蓄電池充電，對蓄電池充放電米用充放電控制器控制。蓄電池的輸出端與充放電控制器的輸入端相連。充放電控制器的輸出端與逆變器的輸入端相連，蓄電池放電時，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，通過逆變器的輸出端輸出，然后接入調(diào)壓器的輸入端進行調(diào)壓，調(diào)壓器的輸出端與變壓器輸入端相連，將電壓變換成需要的電壓等級，然后調(diào)壓器的輸出端直接與吸熱器上的電極相連，或者與電加熱器相連，對吸熱器進行保溫和防結(jié)凍。本發(fā)明所述熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置可以對腔式熔融鹽吸熱器和外置式熔融鹽吸熱器進行保溫預(yù)熱防結(jié)凍。當(dāng)對腔式熔融鹽吸熱器應(yīng)用本裝置時，光伏電池板布置在吸熱器采光口的四周。當(dāng)對外置式吸熱器應(yīng)用本裝置時，光伏電池板布置在吸熱器采光口的上下兩端。本發(fā)明所述熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置可以采用對熔融鹽吸熱器直接加熱和采用電加熱對熔融鹽吸熱器間接加熱兩種方式實現(xiàn)。采用對熔融鹽吸熱器直接加熱 時，變壓器通過電線直接與吸熱器上的電極相連，電流通過吸熱器，利用吸熱器本身金屬的電阻發(fā)熱對吸熱器預(yù)熱保溫和防結(jié)凍。采用對熔融鹽吸熱器間接電加熱時，變壓器通過電線與電加熱器相連，電加熱發(fā)熱對吸熱器進行加熱起到預(yù)熱保溫和防結(jié)凍的作用。本發(fā)明的特點是I.采用光伏電池板布置在吸熱器的四周或者兩端，可以將吸熱器采光口溢出的太陽能轉(zhuǎn)化為電能作為預(yù)熱保溫防結(jié)凍的電源；2.光伏電池板發(fā)的電存儲在蓄電池中，采用充放電控制器根據(jù)實際需要對吸熱器放電進行預(yù)熱保溫和防結(jié)凍；3.采用調(diào)壓器和變壓器對加在吸熱器上的電流進行控制，以達到預(yù)熱保溫和防結(jié)凍所需要的不同能量要求。本發(fā)明的有益效果是使用光伏電池板布置在吸熱器采光口周圍或者兩端，充分利用了溢出的太陽光，將其轉(zhuǎn)化為電能，并存儲在蓄電池中。當(dāng)夜間時，可以將蓄電池中的電能釋放出來，對吸熱器加熱進行保溫，日出時通過控制輸出電能的強度，對吸熱器進行預(yù)熱。如果吸熱器凍堵，可以直接用電對熔融鹽吸熱器化凍。一方面充分利用了溢出的太陽光，提高了系統(tǒng)對太陽能的利用效率；另一方面節(jié)約了常規(guī)熔融鹽吸熱器采光口周圍或者兩端的高溫保護材料。


圖I本發(fā)明實施例I主視圖；圖2本發(fā)明實施例I俯視圖；圖3本發(fā)明實施例I左視圖；圖4本發(fā)明實施例2俯視圖；圖5本發(fā)明實施例2左視圖；圖6本發(fā)明實施例3主視圖；圖7本發(fā)明實施例3俯視圖；圖8本發(fā)明實施例4俯視圖9熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍方法的運行邏輯圖；圖中I光伏電池板，2蓄電池，3充放電控制器，4逆變器，5調(diào)壓器，6變壓器，7電極，8吸熱器采光口，9太陽塔，10，電加熱器，11吸熱器門。
具體實施例方式結(jié)合附圖及具體實施方式
進一步說明本發(fā)明實施例I和實施例2為應(yīng)用本發(fā)明的腔式熔融鹽吸熱器，其中實施例I為直接對吸熱器加熱方式，實施例2為通過電加熱器給吸熱器加熱。圖1、2、3分別為實施例I的主視圖、俯視圖和左視圖。如圖I、圖2、圖3所示，光伏電池板I安裝在腔式熔融鹽吸熱器采光口 8的四周，吸熱器采光口 8周圍溢出的 匯聚太陽光或者平常的太陽光照射光伏電池板發(fā)電，光伏電池板I的輸出端與蓄電池2的輸入端相連，將發(fā)出的電充入蓄電池2中保存。充放電控制器3控制光伏電池板I對蓄電池2的充電以及蓄電池2的放電。蓄電池2的輸入端接入充放電控制器3的輸入端，充放電控制器3的輸出端與逆變器4的輸入端連接。蓄電池2放出的直流電在逆變器4中轉(zhuǎn)換為交流電，然后送入調(diào)壓器5的輸入端中，調(diào)壓器5的輸出端與變壓器6的輸入端連接，調(diào)壓器5與變壓器6配合輸出需要的電流接在吸熱器上的電極7上，此時，吸熱器本身金屬的電阻會發(fā)熱，起到對吸熱器保溫預(yù)熱及防結(jié)凍的作用。圖4和圖5所示為本發(fā)明實施例2的俯視圖和左視圖，本發(fā)明實施例2通過電加熱器給吸熱器加熱。與直接給吸熱器通電加熱的實施例I不同的是，如圖4和5所示，變壓器6的輸出端直接與電加熱器10相連，電加熱器10放置在吸熱器與保溫層之間，如果吸熱器有吸熱器門11，電加熱器10也可以同時再放在吸熱器門11的背面，電加熱器10對熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫和防結(jié)凍，同時，吸熱器門11背面的電加熱器10也可以在吸熱器停止運行吸熱器門11關(guān)閉時，保持吸熱器腔內(nèi)較高的溫度起到保溫的作用。實施例3、4為應(yīng)用本發(fā)明外置式熔融鹽吸熱器，其中實施例3為直接對吸熱器加熱，實施例4為通過電加熱器給吸熱器加熱。圖6和圖7分別為實施例3直接給吸熱器通電加熱的外置式熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置的主視圖和俯視圖。如圖6和圖7所示，光伏電池板I安裝在外置式熔融鹽吸熱器的上下兩端，吸熱器采光口 8周圍溢出的匯聚太陽光或者平常的太陽光照射光伏電池板發(fā)電，光伏電池板I的輸出端通過電線與蓄電池2的輸入端相連，將光伏電池板I發(fā)出的電充入蓄電池2中保存。蓄電池2的輸出端與充放電控制器3的輸入端相連。充放電控制器3控制光伏電池板I對蓄電池2的充電以及蓄電池2的放電，充放電控制器3的輸出端與逆變器4的輸入端連接，蓄電池2放出的直流電在逆變器4中轉(zhuǎn)換為交流電，然后接入調(diào)壓器5的輸入端中，調(diào)壓器5的輸出端與變壓器6輸入端連接，調(diào)壓器5與變壓器6配合輸出需要的電流，變壓器6的輸出端接在吸熱器上的電極7上，此時，吸熱器本身金屬的電阻會發(fā)熱，起到對吸熱器保溫預(yù)熱及防結(jié)凍的作用。圖8所示為本發(fā)明實施例4通過電加熱器給吸熱器加熱的外置式熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置的俯視圖。與直接給吸熱器通電加熱不同的是變壓器6的輸出端直接與電加熱器10相連，電加熱器10放置在吸熱器與保溫層之間，如圖8所示。電加熱器10對熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫和防結(jié)凍。
圖9所示為本發(fā)明熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置的運行邏輯圖。本發(fā)明的運行邏輯為(I)如果太陽輻射小于 O (夜間)，充放電控制器3判斷吸熱器壁面溫度是否小于設(shè)定值Tl，如果吸熱器壁面溫度不小于Tl，本發(fā)明裝置處于待機狀態(tài)。如果吸熱器壁面溫度小于Tl，充放電控制器3判斷蓄電池2容量是否大于設(shè)定值Cl，如果蓄電池2容量小于Cl，本發(fā)明裝置處于待機狀態(tài)；否則，蓄電池2放電給吸熱器表面加熱，充放電控制器3監(jiān)控吸熱器表面溫度是否大于T2，一旦吸熱器表面溫度大于T2，本發(fā)明裝置處于待機狀態(tài)，否則，蓄電池2持續(xù)給吸熱器放電加熱，直至蓄電池2的容量不大于設(shè)定值Cl。吸熱器壁面溫度設(shè)定值Tl小于設(shè)定值T2。(2)如果太陽輻射大于O (白天)，充放電控制器3判斷吸熱器壁面溫度是否小于設(shè)定值Tl，然后判斷蓄電池2容量是否已滿，如果蓄電池2容量已滿，不給蓄電池2充電，否則給蓄電池2充電，充放電控制器3邊充電邊判斷蓄電池2容量是否已滿，直至蓄電池2充滿為止。充放電控制器3在蓄電池2充電過程中同時判斷蓄電池2容量是否大于Cl，如果蓄電池2的容量大于Cl且吸熱器壁面溫度低于Tl，則蓄電池2給吸熱器放電，加熱吸熱器表面對吸熱器預(yù)熱或者化凍；充放電控制器3邊給吸熱器放電的同時邊判斷吸熱器表面溫度是否小于設(shè)定值T2，直至達到吸熱器表面溫度達到設(shè)定值T2，本發(fā)明裝置處于待機狀態(tài)。如果吸熱器壁面溫度大于Tl，本發(fā)明裝置處于待機狀態(tài)。吸熱器壁面溫度設(shè)定值Tl小于設(shè)定值T2。
權(quán)利要求
1.一種熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置，其特征是所述的熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置包括光伏電池板(I)、蓄電池(2)、充放電控制器(3)、逆變器(4)、調(diào)壓器(5)、變壓器(6)，以及電極(7)或者電加熱器(10);光伏電池板(I)的輸出直接與蓄電池(2)的輸入端相連，蓄電池(2)的輸出連接在充放電控制器(3)的輸入端；充放電控制器(3)控制蓄電池(2)的充放電；充放電控制器(3)的輸出端與逆變器(4)的輸入端相連；逆變器(4)的輸出端與調(diào)壓器(5)輸入端相連，調(diào)壓器(5)的輸出端連接在變壓器(6)的輸入端上，變壓器(6)的輸出端連接電極(7)或者電加熱器(10)。
2.按照權(quán)利要求I所述的熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置，其特征是所述的裝置用于腔式熔融鹽吸熱器時，所述的光伏電池板(I)布置在吸熱器采光口( 8 )的四周；當(dāng)所述的裝置用在外置式熔融鹽吸熱器上時，所述的光伏電池板(I)布置在吸熱器采光口的上下兩端。
3.按照權(quán)利要求I所述的熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置，其特征是所述的裝置用在腔式熔融鹽吸熱器上時，吸熱器上安裝電極(7 );變壓器(6 )直接與電極(7 )連接。
4.按照權(quán)利要求I所述的熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置，其特征是所述的裝置用在腔式熔融鹽吸熱器上時，吸熱器不安裝電極(7);變壓器(6)直接與電加熱器(10)連接；電加熱器(10)安裝在吸熱器和吸熱器保溫層之間。
5.按照權(quán)利要求4所述的熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置，其特征是所述的裝置用在腔式熔融鹽吸熱器上時，所述的電加熱器(10)安裝在吸熱器的吸熱器門(11)上；電加熱器(10)與變壓器(6)相連。
6.按照權(quán)利要求I所述的熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置，其特征是所述的裝置用在外置式熔融鹽吸熱器上時，其特征是吸熱器上安裝電極(7);變壓器(6)直接與電極(7)連接。
7.按照權(quán)利要求I所述的熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置，其特征是所述的裝置用在外置式熔融鹽吸熱器上時，吸熱器不安裝電極(7);變壓器(6)直接與電加熱器(10)連接；電加熱器(10)靠近吸熱器安裝在吸熱器和吸熱器保溫層之間。
8.按照權(quán)利要求I所述的熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置，其特征是所述的裝置運行邏輯為 當(dāng)太陽輻射小于0，所述的充放電控制器(3)判斷吸熱器壁面溫度是否小于設(shè)定值Tl，如果吸熱器壁面溫度不小于Tl，所述的熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置處于待機狀態(tài)；如果吸熱器壁面溫度小于Tl，所述的充放電控制器(3)判斷蓄電池(2)的容量是否大于設(shè)定值Cl，如果蓄電池(2)的容量小于Cl，所述的熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置處于待機狀態(tài)；否則，蓄電池(2)放電，給吸熱器表面加熱；所述的充放電控制器(3)監(jiān)控吸熱器表面溫度是否大于T2，一旦吸熱器表面溫度大于T2，所述的熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置處于待機狀態(tài)，否則，持續(xù)給吸熱器加熱，直至蓄電池(2)的容量不大于設(shè)定值Cl ;吸熱器壁面溫度設(shè)定值Tl小于設(shè)定值T2 ； 當(dāng)太陽輻射大于0，所述的充放電控制器(3)判斷吸熱器壁面溫度是否小于設(shè)定值Tl，然后判斷蓄電池(2)的容量是否已滿，如果蓄電池(2)的容量已滿，不給蓄電池(2)充電，否則給蓄電池(2)充電；所述的充放電控制器(3)邊給蓄電池(2)充電邊判斷蓄電池(2)的容量是否已滿，直至蓄電池(2)充滿電為止；在蓄電池(2)充電過程中，所述的充放電控制器(3)同時判斷蓄電池(2)的容量是否大于Cl，如果蓄電池(2)的容量大于Cl且吸熱器壁面溫度低于Tl，則蓄電池(2)給吸熱器放電，加熱吸熱器表面對吸熱器預(yù)熱或者化凍；所述的充 放電控制器(3 )邊給吸熱器放電的同時邊判斷吸熱器表面溫度是否小于設(shè)定值T2，直至達到吸熱器表面溫度達到設(shè)定值T2，此時所述的熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置處于待機狀態(tài)；如果吸熱器壁面溫度大于Tl，所述的熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置處于待機狀態(tài)；吸熱器壁面溫度設(shè)定值Tl小于設(shè)定值T2。
全文摘要
一種熔融鹽吸熱器預(yù)熱保溫防結(jié)凍裝置，包括光伏電池板(1)、蓄電池(2)、充放電控制器(3)、逆變器(4)、調(diào)壓器(5)、變壓器(6)、電極(7)或者電加熱器(10)。光伏電池板(1)的輸出與蓄電池(2)輸入相連，蓄電池(2)的輸出連接在充放電控制器(3)的輸入上，充放電控制器(3)的輸出再于逆變器(4)的輸入相連，逆變器(4)的輸出與調(diào)壓器(5)輸入相連，調(diào)壓器(5)的輸出連接在變壓器(6)的輸入上，變壓器(6)的輸出連接電極(7)或者電加熱器(10)。本發(fā)明可以充分利用吸熱器采光口周圍的溢出太陽能對吸熱器進行預(yù)熱保溫和防結(jié)凍。
文檔編號H02J7/00GK102865685SQ20121037612
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月7日
發(fā)明者李鑫, 徐超, 常春, 白鳳武, 王志峰 申請人:中國科學(xué)院電工研究所