基于熔鹽傳熱蓄熱的太陽能梯級加熱高溫集熱系統技術方案

基于熔鹽傳熱蓄熱的太陽能梯級加熱高溫集熱系統，包括：低溫儲鹽罐(1)、高溫儲鹽罐(9)、低溫熔鹽泵(2)、高溫熔鹽泵(10)、中溫集熱段(3)、高溫集熱段(6)、熔鹽?工質換熱器(11)、用熱設備(12)和循環泵(13)。所述的中溫集熱段(3)由槽式拋物面鏡(4)和集熱管(5)組成，集熱管(5)中熔鹽溫度低于400℃；高溫集熱段(6)由聚光器(7)和接收器組成，接收器(8)中熔鹽溫度可達550℃以上。本實用新型專利技術將中溫集熱段(3)的熔鹽運行溫度控制在400℃以內，保證了集熱管(5)的熱損失在較小范圍內，且通過增設高溫集熱段(6)，使熔鹽的運行溫度達到550℃以上，相應地提高了系統的熱轉換效率。

【技術實現步驟摘要】
基于熔鹽傳熱蓄熱的太陽能梯級加熱高溫集熱系統
本技術屬于儲能
，具體涉及一種基于熔鹽傳熱蓄熱的太陽能梯級加熱高溫集熱系統。
技術介紹
太陽能光熱利用技術是直接把太陽的輻射能轉換為熱能加以利用的一種清潔能源利用技術。太陽能光熱利用系統主要有槽式、塔式和碟式三種系統。槽式太陽能光熱利用系統屬于中溫系統，其采用槽型拋物面聚光集熱器，通常聚光比在10～100之間，集熱器中的工作介質運行溫度一般不超過600℃。塔式太陽能光熱利用系統屬于高溫系統，其利用數量眾多的定日鏡將太陽熱輻射反射到其塔頂接收器上，聚光比一般為300～1000，塔頂接收器的工作介質運行溫度可達650℃以上。碟式太陽能光熱利用系統屬于高溫系統，其采用碟狀拋物面鏡將太陽光聚集到焦點處的空腔接收器上，聚光比可達3000以上，空腔接收器內工作介質運行溫度一般在850℃以上。在槽式太陽能光熱利用系統中，真空集熱管的熱損失是系統熱效率的主要影響因素之一，而集熱管的熱損失主要取決于其工作溫度。隨著集熱管工作溫度的增加，其熱損失也增加。特別是，當集熱管的工作溫度超過400℃時，系統的熱效率迅速下降，集熱管的壽命也隨之降低。若在保證集熱管熱損失較小的范圍內降低其工作溫度，則會導致系統的熱轉換效率也降低。目前，除了槽式太陽能光熱利用系統已經開始進入商業化運行，塔式和碟式太陽能光熱利用系統仍然處于試驗階段。另外，由碟狀拋物面鏡替代定日鏡與塔頂接收器組成的碟塔式太陽能光熱利用系統，很好的結合了碟式系統的聚光比高和塔式系統的系統容量大等優點。本技術提供了一種基于熔鹽傳熱蓄熱的太陽能梯級加熱高溫集熱系統，其中槽式太陽能聚光集熱器作為系統的中溫集熱段，其工作介質運行溫度不超過400℃，高溫集熱段的工作溫度可達550℃以上，熱轉換效率高。
技術實現思路
針對現有技術存在的上述不足，本技術提供了一種由中溫集熱段和高溫集熱段組成的太陽能梯級加熱高溫集熱系統，其中槽式太陽能聚光集熱器作為系統的中溫集熱段，其工作介質運行溫度不超過400℃，高溫集熱段的工作溫度可達550℃以上。本技術解決的技術問題通過以下技術方案來實現：基于熔鹽傳熱蓄熱的太陽能梯級加熱高溫集熱系統，包括：低溫儲鹽罐1、高溫儲鹽罐9、低溫熔鹽泵2、高溫熔鹽泵10、中溫集熱段3、高溫集熱段6、熔鹽-工質換熱器11、用熱設備12和循環泵13。所述的低溫儲鹽罐1、低溫熔鹽泵2、中溫集熱段3、高溫集熱段6、高溫儲鹽罐9、高溫熔鹽泵10和熔鹽-工質換熱器11通過熔鹽管道依次相連接，從而構成了熔鹽循環回路。所述的熔鹽-工質換熱器11、用熱設備13和循環泵13通過供熱管道依次相連接，從而構成了用熱循環回路。在熔鹽循環回路中，所述低溫儲鹽罐1通過所述低溫熔鹽泵3向所述中溫集熱段3輸出低溫熔鹽，低溫熔鹽被加熱到300～400℃后，直接進入所述高溫集熱段6繼續吸收熱量變為550℃以上的高溫熔鹽，隨后高溫熔鹽儲存在所述高溫儲鹽罐9中，在需要用熱時，高溫熔鹽經所述高溫熔鹽泵10輸送至所述熔鹽-工質換熱器11將熱量傳遞給用熱工質，然后降溫變為低溫熔鹽回到所述低溫儲鹽罐1。在熱循環回路中，用熱工質在所述熔鹽-工質換熱器11中吸收了高溫熔鹽的熱量之后，被輸送至所述用熱設備12中，用于做功、發電或供熱等，然后降溫冷凝，被所述循環泵13重新輸送到所述熔鹽-工質換熱器11中繼續下一輪循環。所述的中溫集熱段3由槽式拋物面鏡4和集熱管5組成，集熱管中熔鹽的溫度低于400℃。所述的高溫集熱段6由聚光器7和接收器8組成，所述聚光器7有定日鏡和蝶式拋物面鏡兩種，所述接收器8有塔頂接收器和空腔接收器兩種形式。因此，所述高溫集熱段6有由定日鏡和塔頂接收器組成的塔式、由碟式拋物面鏡和空腔接收器組成的碟式和由碟式拋物面鏡和塔頂接收器組成的碟塔式三種模式，所述接收器8中熔鹽的溫度可達到550℃以上。所述熔鹽為兩種或兩種以上的無機鹽混合物的熔融態，其工作溫度在300～1000℃之間。所述的用熱工質為水、水蒸氣、導熱油、熔鹽、液態金屬、空氣或其他可作為傳熱介質的物質。有益效果本技術的有益效果為：基于熔鹽傳熱蓄熱的太陽能梯級加熱高溫集熱系統，將中溫集熱段的槽式拋物面聚光集熱器的熔鹽運行溫度控制在400℃以內，防止真空集熱管的熱損失過大造成系統的熱利用效率大為降低，從而保證槽式拋物面聚光集熱器在合理的工況下安全穩定運行。此外，通過增設了高溫集熱段，可以使熔鹽的運行溫度達到550℃以上，相應地提高了系統的熱轉換效率。附圖說明圖1是本技術高溫集熱段為塔式的系統示意圖；圖2是本技術高溫集熱段為碟式的系統示意圖；圖3是本技術高溫集熱段為碟塔式的系統示意圖；1-低溫儲鹽罐，2-低溫熔鹽泵，3-中溫集熱段，4-槽式拋物面鏡，5-集熱管，6-高溫集熱段，7-聚光器，8-接收器，9-高溫儲鹽罐，10-高溫熔鹽泵，11-熔鹽-工質換熱器，12-用熱設備，13-循環泵；具體實施方案下面結合附圖對本技術的實施例進行詳細說明，以下實施例僅為本技術的較佳實施例，并不用以限制技術，凡在本技術的思想內做任何修改或等同替換，均在本技術的保護范圍之內。實施例1：高溫集熱段6為由定日鏡與塔頂接收器組成的塔式系統如圖1所示，本實施例包括：低溫儲鹽罐1、低溫熔鹽泵3、槽式拋物面鏡4、集熱管5、定日鏡(聚光器7)、塔頂接收器(接收器8)、高溫儲鹽罐9、高溫熔鹽泵10、熔鹽-工質換熱器11、用熱設備12和循環泵13。所述的低溫儲鹽罐1、低溫熔鹽泵2、槽式拋物面鏡4、集熱管5、定日鏡7、塔頂接收器8、高溫儲鹽罐9、高溫熔鹽泵10和熔鹽-工質換熱器11組成熔鹽循環回路。所述的熔鹽-工質換熱器11、用熱設備12和循環泵13組成用熱循環回路。在本實施例中，所述的低溫儲鹽罐1中的低溫熔鹽被低溫熔鹽泵2輸送至集熱管5，槽式拋物面鏡4將太陽光聚集到集熱管5上，把集熱管5中的熔鹽加熱到300～400℃。從集熱管5流出的中溫熔鹽直接進入到塔頂接收器8中，定日鏡7將太陽光聚集到塔頂接收器上，將塔頂接收器8內的熔鹽加熱到550℃以上。從塔頂接收器8流出的高溫熔鹽儲存于高溫儲鹽罐9中。在需要用熱時，高溫熔鹽泵10將高溫儲鹽罐9中的高溫熔鹽輸送至熔鹽-工質換熱器11，高溫熔鹽將熱量傳遞給用熱工質并降溫變為低溫熔鹽，從熔鹽-工質換熱器11流出的低溫熔鹽重新回到低溫儲鹽罐9，繼續下一輪傳熱蓄熱循環。用熱工質吸收熱量之后，供用熱設備12進行做功、發電或供熱采暖等。實施例2：高溫集熱段6為由定日鏡與塔頂接收器組成的碟式系統如圖2所示，本實施例包括：低溫儲鹽罐1、低溫熔鹽泵2、槽式拋物面鏡4、集熱管5、碟式拋物面鏡(聚光器7)、空腔接收器(接收器8)、高溫儲鹽罐9、高溫熔鹽泵10、熔鹽-工質換熱器11、用熱設備12和循環泵13。所述的低溫儲鹽罐1、低溫熔鹽泵2、槽式拋物面鏡4、集熱管5、碟式拋物面鏡7、空腔接收器8、高溫儲鹽罐9、高溫熔鹽泵10和熔鹽-工質換熱器11組成熔鹽循環回路。所述的熔鹽-工質換熱器11、用熱設備12和循環泵13組成用熱循環回路。與實施例1的工作原理相同，所述的低溫熔鹽泵2將低溫熔鹽抽出低溫儲鹽罐1，低溫熔鹽進入集熱管5中，被槽式拋物面鏡4聚光加熱到300～400℃，然本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于熔鹽傳熱蓄熱的太陽能梯級加熱高溫集熱系統，其特征在于，包括：低溫儲鹽罐(1)、低溫熔鹽泵(2)、中溫集熱段(3)、高溫集熱段(6)、高溫儲鹽罐(9)、高溫熔鹽泵(10)、熔鹽?工質換熱器(11)、用熱設備(12)和循環泵(13)；所述低溫儲鹽罐(1)與所述中溫集熱段(3)之間的熔鹽管道上設置有所述低溫熔鹽泵(2)，所述中溫集熱段(3)的熔鹽出口與所述高溫集熱段(6)的熔鹽入口連接，所述高溫集熱段(6)的熔鹽出口與所述高溫儲鹽罐(9)的熔鹽入口連接，所述高溫儲鹽罐(9)與所述熔鹽?工質換熱器(11)之間的熔鹽管道上設置有所述高溫熔鹽泵(10)，所述熔鹽?工質換熱器(11)的熔鹽出口與所述低溫儲鹽罐(1)的熔鹽入口連接，從而構成了熔鹽循環回路；所述熔鹽?工質換熱器(11)的用熱工質出口與所述用熱設備(12)的用熱工質入口連接，所述用熱設備(12)的用熱工質出口通過所述循環泵(13)與所述熔鹽?工質換熱器(11)的用熱工質入口連接，從而構成了用熱循環回路。

【技術特征摘要】
1.基于熔鹽傳熱蓄熱的太陽能梯級加熱高溫集熱系統，其特征在于，包括：低溫儲鹽罐(1)、低溫熔鹽泵(2)、中溫集熱段(3)、高溫集熱段(6)、高溫儲鹽罐(9)、高溫熔鹽泵(10)、熔鹽-工質換熱器(11)、用熱設備(12)和循環泵(13)；所述低溫儲鹽罐(1)與所述中溫集熱段(3)之間的熔鹽管道上設置有所述低溫熔鹽泵(2)，所述中溫集熱段(3)的熔鹽出口與所述高溫集熱段(6)的熔鹽入口連接，所述高溫集熱段(6)的熔鹽出口與所述高溫儲鹽罐(9)的熔鹽入口連接，所述高溫儲鹽罐(9)與所述熔鹽-工質換熱器(11)之間的熔鹽管道上設置有所述高溫熔鹽泵(10)，所述熔鹽-工質換熱器(11)的熔鹽出口與所述低溫儲鹽罐(1)的熔鹽入口連接，從而構成了熔鹽循環回路；所述熔鹽-工質換熱器(11)的用熱工質出口與所述用熱設備(12)的用熱工質入口連接，所述用熱設備(12)的用熱工質出口通過所述循環泵(13)與所述熔鹽-工質換熱器(11)的用熱工質入口連接，從而構成了用熱循環回路。2.根據權利要求1所述的基于熔鹽傳熱...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬重芳，吳玉庭，劉斌，
申請(專利權)人：百吉瑞天津新能源有限公司，
類型：新型
國別省市：天津,12