集成熔鹽蓄熱的多級單螺桿線聚焦太陽能熱電聯供系統，太陽輻射經過鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器聚焦加熱內部流動的熔鹽，加熱后的熔鹽進入蒸發器加熱循環工質。循環工質被加熱后變成蒸汽，前后進入各級單螺桿膨脹機膨脹做功，帶動發動機發電。膨脹后的乏汽進入回熱器預熱進入熱水換熱器冷凝為液態，液態工質通過工質循環泵加壓進入回熱器并返回蒸發器進行下一次循環。熱水換熱器內被加熱后的熱水通過管道進入住戶，向其提供采暖、生活熱水等生活所需。本結構簡單，加工方便，設備成熟可靠；發電負荷和供熱負荷可以根據需要調整，不受晚間和陰雨天無太陽輻射和輻射低的影響；采用熱電聯供，提高人們生后質量的同時，也提高了太陽能熱利用率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種新型的槽式太陽能熱電聯供系統，屬于太陽能熱利用領域。
技術介紹
我國的電力負荷主要分布在東部地區，而電力資源主要分布在西部與北部地區。在結構和空間布局上，我國電力資源面臨一系列問題:如電源結構不合理、開發力度不匹配以及電網互聯進展緩慢等，電力產業亟待調整優化。目前，我國尚有7656萬無電人口，16個無電縣，828個無電鄉和29783個無電村。這些縣城、村鎮及散居牧戶地處邊遠，遠離電網，用電負荷小而且分散。許多地區仍然以燒柴為主，致使生物質能利用量超出合理利用量，荒漠化面積逐步擴大，草場面積不斷減少，部分地區森林采育失調，災害頻繁，生態環境面臨嚴重威脅。太陽能作為一種重要的可再生能源，在未來社會發展中將會得到大規模的開發和利用。太陽能具有資源分布普遍的優勢，尤其對于我國西部地區正好處于資源豐富地區，采用分布式太陽能熱電聯供技術是最現實的選擇。太陽能熱發電由于可以采用低成本大規模的蓄熱技術，因此與太陽能光伏發電相比，太陽能熱發電可通過蓄熱解決太陽能資源與需求不匹配的矛盾，更適合分布式能源的需求。發電單元是太陽能熱電聯供系統的關鍵技術之一。國外的太陽能熱發電系統一般采用傳統蒸汽輪機作為發電單元，但是蒸汽輪機單機很難做小，對于我國來說，最小蒸汽輪機的發電功率是800kW，無法適應我國分布式太陽能發電的需求。單螺桿膨脹機技術是一種能利用余熱發電的熱機的技術，其原理是蒸汽進入機內齒槽，推動螺桿轉動。隨著螺桿轉動，齒槽間的容積逐漸增大，介質降壓降溫膨脹做功，最后從齒槽末端排出。功率從主軸螺桿輸出，驅動發電機發電。單螺桿膨脹機的功率可以在3kW?2000kW之間，正好彌補了蒸汽輪機單機功率很難做小的缺陷。蒸汽輪機的蒸汽只能是過熱蒸汽或飽和蒸汽，而單螺桿膨脹機可以是過熱蒸汽、飽和蒸汽、汽液兩相流體或熱液。另外，單螺桿膨脹機可以通過采用不同沸點的工質，其使用溫度范圍可從70°C到250°C，因此單螺桿膨脹機是一種中低溫發電設備，特別適合上述分布式太陽能熱電聯供系統適用。與傳統的蒸汽輪機相比，單螺桿膨脹機具有以下優點:1、結構簡單，運動部件少；2、受力平衡，易于維修；3、運轉平穩，噪音低；4、部分負荷下的效率高；5、可靠性高，維護費用低；6、適用于飽和蒸汽或者過熱蒸汽狀態，并且對給水的品質要求不高。
技術實現思路
本專利技術的目的是設計一套適用于分布式熱電聯供的高效、環保、穩定可靠的太陽能熱電聯供系統，采用帶回熱的兩級單螺桿膨脹機有機朗肯循環，并通過熔鹽蓄熱解決太陽能資源與需求不匹配的矛盾。該系統的特點在于:1、采用單螺桿膨脹機，效率高、結構簡單、噪聲低、壽命長、工質適應性強，適用于中低溫的太陽能分布式發電系統；2、采用熔鹽作為傳熱蓄熱工質，將槽式聚光器聚集的熱量傳遞和儲存，具有運行溫度寬、運行壓力低的特點。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為集成熔鹽蓄熱的多級單螺桿線聚焦太陽能熱電聯供系統，該系統包括鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(1)、熱儲鹽罐(2)、冷儲鹽罐(3)、蒸發器(4)、單螺桿膨脹機(5)、發電機(6)、回熱器(7)、熱水交換器(8)、工質循環栗(9);各組鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(I)并聯，鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(I)內部流動有熔鹽；各組鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(I)并聯的公共輸出端與蒸發器(4) 一端連接，蒸發器(4)的另一端與各組鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(I)并聯的公共輸入端連接；各組鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(I)并聯的公共輸出端與蒸發器(4) 一端之間設有熱儲鹽罐(2)，蒸發器(4)的另一端與各組鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(I)并聯的公共輸入端中間設有冷儲鹽罐(3)。蒸發器(4)與各級單螺桿膨脹機(5)連接，各級單螺桿膨脹機(5)與回熱器(7)的輸入端連接，回熱器(7)的輸出端與熱水交換器(8) —端連接，熱水交換器(8)的另一端與工質循環栗(9)連接，循環工質經工質循環栗(9)加壓后重新經過回熱器(7)加熱并進入蒸發器⑷。所述各級單螺桿膨脹機(5)為單級或多級結構，其連接方式為并聯或串聯或混耳關。所述單螺桿膨脹機(5)與發動機(6)連接。所述單螺桿膨脹機(5)為非金屬一金屬螺桿星輪轉子副結構。該系統的工作流程如下:太陽輻射經過一組或者多組并聯同程安裝的鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(I)聚焦加熱內部流動的熔鹽，加熱后的熔鹽一部分儲存在熱儲鹽罐(2)用于夜間和陰雨天的發電和供熱，另一部分進入蒸發器(4)加熱循環工質，降溫后的熔鹽一部分儲存在冷儲鹽罐(3)，一部分返回鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(I)。循環工質被加熱后變成蒸汽，前后進入各級單螺桿膨脹機(5)膨脹做功，帶動發動機(6)發電。膨脹后的乏汽進入回熱器(7)預熱進入熱水換熱器(8)冷凝為液態，液態工質通過工質循環栗(9)加壓進入回熱器(7)并返回蒸發器(4)進行下一次循環。熱水換熱器(8)內被加熱后的熱水通過管道進入住戶，向其提供采暖、生活熱水等生活所需。本專利技術設計的太陽能熱電聯供系統中，熔鹽作為高溫的傳熱蓄熱工質吸收槽式太陽能聚光鏡匯集的熱量，工作溫度在200?500°C，熱容量大、儲熱密度可以達到1000MJ/m3;單螺桿膨脹機作為動力機，結構簡單、工作可靠、適應性廣，循環工質可以采用有機工質，也可以采用水。該系統總效率根據蓄熱規模、供熱形式和供熱溫度，熱利用效率可達到80 %?90 %，具有體積小、效率高當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
集成熔鹽蓄熱的多級單螺桿線聚焦太陽能熱電聯供系統，其特征在于：該系統包括鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(1)、熱儲鹽罐(2)、冷儲鹽罐(3)、蒸發器(4)、單螺桿膨脹機(5)、發電機(6)、回熱器(7)、熱水交換器(8)、工質循環泵(9)；各組鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(1)并聯，鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(1)內部流動有熔鹽；各組鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(1)并聯的公共輸出端與蒸發器(4)一端連接，蒸發器(4)的另一端與各組鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(1)并聯的公共輸入端連接；各組鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(1)并聯的公共輸出端與蒸發器(4)一端之間設有熱儲鹽罐(2)，蒸發器(4)的另一端與各組鍍膜鋁新型槽式聚光集熱器(1)并聯的公共輸入端中間設有冷儲鹽罐(3)；蒸發器(4)與各級單螺桿膨脹機(5)連接，各級單螺桿膨脹機(5)與回熱器(7)的輸入端連接，回熱器(7)的輸出端與熱水交換器(8)一端連接，熱水交換器(8)的另一端與工質循環泵(9)連接，循環工質經工質循環泵(9)加壓后重新經過回熱器(7)加熱并進入蒸發器(4)；所述單螺桿膨脹機(5)與發動機(6)連接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳玉庭，呂博夫，馬重芳，劉斌，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：北京;11
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