塔式太陽能熱發(fā)電站工作原理

1、塔式太陽能熱發(fā)電站工作原理2塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)就是在空曠的地面上建立一高大的中央吸收 塔,塔頂上安裝固定一個吸收器，塔的周圍安裝一定數(shù)量的定日鏡，通 過定日鏡將太陽光聚集到塔頂?shù)慕邮掌鞯那惑w內產(chǎn)生高溫，再將通過 吸收器的工質加熱并產(chǎn)生高溫蒸汽，推動汽輪機進行發(fā)電。3圖示可以說為塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作流程示意圖。對各個部件進行說明。冷凝器:發(fā)電廠要用許多冷凝器使汽輪機排出的蒸汽得到冷凝，變 成水，重新參加循環(huán)。不同顏色的線條表示不同溫度的工質。4在大面積聚光方法中，與槽式聚光方式相比，塔式聚光有以下優(yōu)點：1）槽式的聚光比小，一般在50左右，為維持高溫時的運行效率，必 須使用真空管作為吸熱器件

2、。而塔式的聚光比大，一般可以達300到 1500,因此可以使用非真空的吸熱器進行光熱轉換，熱轉換部分壽命 優(yōu)于依賴于真空技術的槽式聚光技術。2）由于有大焦比，塔的吸熱器可以在500C到1500C的溫度范圍 內運行，對提高發(fā)電效率有很大的潛力。而槽式的工作溫度一般在 400C以內，限制了發(fā)電透平部分的熱電轉換效率。接收器散熱面積相 對較小，因而可得到較高的光熱轉換效率。5.塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的組成按照供能的不同主要由定日鏡系統(tǒng)、 吸熱與熱能傳遞系統(tǒng)（熱交換系統(tǒng)）、發(fā)電系統(tǒng)3部分組成。定日鏡場系統(tǒng)實現(xiàn)對太陽的實時跟蹤并將太陽光反射到吸熱 器。位于高塔上的吸熱器吸收由定日鏡系統(tǒng)反射來的高熱流密度輻

3、 射能，并將其轉化為工作流體的高溫熱能。高溫工作流體通過管道傳遞到位于地面的蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生高壓 過熱蒸汽，推動常規(guī)汽輪機發(fā)電。由于太陽能的間隙性，必須由蓄熱器提供足夠的熱能來補充烏云 遮擋及夜晚時太陽能的不足，否則發(fā)電系統(tǒng)將無法正常工作。6大漢兆瓦級太陽能塔式熱發(fā)電站由集熱島、熱能儲存島與常規(guī)島構 成。集熱島包括定日鏡場、吸熱器系統(tǒng)與吸熱塔。吸熱器為過熱型腔式吸熱器，吸熱塔高門8 m,過熱型腔式吸熱器 安裝在吸熱塔92 m標高處。熱能儲存島由高溫子系統(tǒng)、低溫子系統(tǒng) 組成，高溫蓄熱工質為導熱油。低溫子系統(tǒng)就是1個100 m3的飽與蒸 汽蓄熱器,工質為飽與水蒸氣。常規(guī)島由1臺8、4t/h的燃油輔

4、助鍋 爐與仁5兆瓦的汽輪發(fā)電機組構成。熱力循壞過程包括兩個方面：塔式太陽能熱發(fā)電站工作原理1、蒸汽的循環(huán)2、蓄熱系統(tǒng)的循環(huán)7雙級蓄熱流程結構為解決太陽能的不連續(xù)的問題，蓄熱儲能成為太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 中的關鍵技術之一。采用了雙級蓄熱流程結構，即將收集到的太陽能根據(jù)能量品位進 行分級存儲,高溫能量由高溫蓄熱器存儲，中溫部分由低溫蓄熱器存 儲;蓄存能量釋放時，高溫蓄熱器用于蒸汽的過熱過程，而低溫蓄熱器 用于蒸汽的發(fā)生過程，兩者相互獨立。雙級蓄熱的優(yōu)勢主要有:蓄熱工質選擇更加合理，高溫蓄熱器 可以選擇熔鹽、礦物油、混凝土等作為蓄熱工質，低溫蓄熱器可以選 擇中溫相變材料或高壓飽與水作為蓄熱工質。雙級蓄熱

5、理念的提出可以大幅減小熔鹽等價格昂貴的蓄熱工質 的使用量，同時減小了高溫蓄熱裝置的容積，使得蓄熱子系統(tǒng)的投資 大幅度降低； 高、低溫蓄熱器功能獨立，兩個蓄熱器工作條件穩(wěn)定，避免了單 一蓄熱器中蓄熱與放熱過程中復雜的控制環(huán)節(jié)； 技術風險小，高溫蓄熱器的熱容量僅為低溫蓄熱器熱容量的 20%左右，在我國熔鹽蓄熱技術還不成熟的條件下，可以大幅降低蓄熱 技術給系統(tǒng)帶來的風險,同時促進我國熔鹽蓄熱技術的研究與應用。(2) 雙運行模式太陽能吸熱器就是塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的另一個關鍵技術。 在塔式太陽能熱發(fā)電新系統(tǒng)中，以水蒸汽為吸熱工質，且聚光集熱 子系統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)與蒸汽動力子系統(tǒng)可以采用解耦與耦合的雙運

6、行 模式。即在太陽輻射強度高時，吸熱器生產(chǎn)高壓過熱蒸汽，一部分直接驅 動汽輪機，富余部分進入高、低溫蓄熱器中進行蓄熱;當太陽能輻射強 度低或沒有太陽能時，蓄熱子系統(tǒng)啟動,同時產(chǎn)生蒸汽進入汽輪機做 功，以延長汽輪機高效運行時間，提高發(fā)電效率。雙運行模式不僅提高了系統(tǒng)對太陽能不連續(xù)、不穩(wěn)定的適應性， 更為今后太陽能熱發(fā)電提高效率、降低發(fā)電的成本奠定了寬廣的基 礎。(3) 多冗余的過熱蒸汽供應保障體系本節(jié)提出的三個方案均采用三重過熱蒸汽供應保障系統(tǒng)，即太陽 能吸熱器直接供應過熱蒸汽、高溫蓄熱器產(chǎn)生過熱蒸汽供應與輔助鍋 爐提供過熱蒸汽。易搽曲過熱蒸汽供應保障體系不僅為本示范電站的安全運行提 供可靠保證

7、,也為今后開拓多能源(太陽能與其她能源)互補系統(tǒng)的探塔式太陽能熱發(fā)電站工作原理索提供可行途徑。9接下來給大家講解對于我們塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)來說，所有可能 的工作模式。首先就是通過一個系統(tǒng)流程圖，把所有可能的工作模式 集中在一起簡單介紹一下。其次通過系統(tǒng)圖，給大家詳細講解。在系統(tǒng)流程圖中，塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)包括吸熱器、輔助鍋爐、儲 能系統(tǒng)與汽輪發(fā)電機。還包括各個子系統(tǒng)間的連線，箭頭方向表示工 質的流向。模式1：10槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)全稱為槽式拋物面反射鏡太陽能熱發(fā)電系 統(tǒng)，就是將多個槽型拋物面聚光集熱器經(jīng)過串并聯(lián)的排列，聚焦太陽 直射光，加熱真空集熱管里面的工質，產(chǎn)生高溫,再通過換熱設備加

8、熱 水產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽,驅動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電。3個圖片，從局部到整體，描繪了從單個槽型拋物面聚光集熱器，到 槽型拋物面聚光集熱器的鏡場，最后到整個槽式太陽能熱發(fā)電站的情 況。11接下來用一個3D的模型來說明槽式太陽能熱發(fā)電站的構成。 按條目分別說明。12類似于塔式太陽能熱發(fā)電站系統(tǒng)組成的分類,將槽式太陽能熱發(fā)電 站分為3個部分。1,集熱器鏡場部分:單個槽式太陽能聚光集熱器的結構主要由槽 型拋物面反射鏡、集熱管、跟蹤機構組成。多個槽式太陽能聚光集熱器經(jīng)過串并聯(lián)之后，構成鏡場。熱傳輸與交換系統(tǒng)包括連接鏡場槽式聚光集熱器的管道。根據(jù)不同的導熱液，槽式集熱器把導熱液加熱到至400度左右。由于槽式太

9、陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的熱傳輸管道特別長，為減小熱量損 失，管道外要有保溫材料、管道要盡量短；長長的管路需液傳輸來推動導熱液的循環(huán)，要設法減小導熱液泵 功率，這些都就是重要的技術。導熱液可用苯醸混合液、加壓水混合液、導熱油等液體，傳熱方式 可直接傳熱也可采用相變傳熱。傳熱液通過熱交換器把水加熱成300度左右的蒸汽，水蒸氣去推 動蒸汽輪機旋轉帶動發(fā)電機發(fā)出電來，熱交換器有板式、管式等多種 結構這里就不介紹了?？赡茉撇蕰踝￡柟猓瑸楸ＷC系統(tǒng)穩(wěn)定運行,在系統(tǒng)中要有儲熱裝 置，一般有高溫儲熱罐與低溫儲熱罐等。對于低溫會凍結的導熱液, 必須有輔助加熱器維持導熱液溫度避免凍結。若需要在太陽能不足時 也能供電，就要

10、在系統(tǒng)上并聯(lián)天然氣鍋爐，保證汽輪機正常運行。塔式太陽能熱發(fā)電站工作原理最后一個部分:發(fā)電子系統(tǒng)部分 從熱交換器輸岀的過熱蒸汽送往蒸汽輪機發(fā)電,從蒸汽輪機排出的水 經(jīng)冷凝器轉為水，再由給水泵送往熱交換器，再次產(chǎn)生蒸汽推動蒸汽 輪機。發(fā)電機發(fā)出的電經(jīng)變壓器轉換成高壓電輸送到電網(wǎng)。13槽式太陽能聚光集熱器的結構主要由槽型拋物面反射鏡、集熱管、 跟蹤機構組成。反射鏡一般由玻璃制造,背面鍍銀并涂保護層，也可用反光鋁板制 造反射鏡，反射鏡安裝在反光鏡托架上。槽型拋物面反射鏡將入射太 陽光聚焦到焦點的一條線上，在該條線上裝有接收器的集熱管。集熱管內有吸熱管，用來吸收太陽光,加熱內部的傳熱液體，一般 用不銹鋼

11、制作，外有黑色吸熱涂層。為了減小熱量散發(fā)，集熱管外層裝有玻璃套管，在玻璃套管與吸熱 管間有空障并扌由真空。集熱管通過接收器支架與反射鏡固定在一起構成槽式集熱器，反 光鏡托架上有與集熱管平行的軸，集熱器通該軸安裝在集熱器支架上, 可繞軸旋轉。14聚光太陽能集熱器由聚光器與接收器組成，成像聚光太陽能集熱器 通過聚光器將太陽輻射聚焦在接收器上形成焦點（或焦線），以獲得高 強度太陽能。由拋物線沿軸線旋轉形成的面稱為旋轉拋物面，由拋物線向縱向 延伸形成的面稱為拋物柱面（槽式拋物面），在工業(yè)應用中稱槽式聚光 鏡。在凹面覆上反光層就構成拋物面聚光器。根據(jù)光學原理，與拋物鏡 面軸線平行的光將會聚到焦點上，焦點

12、在鏡面的軸線上,見下圖（a）。 把接收器安裝在反射鏡的焦點上，當太陽光與鏡面軸線平行時，反射 的光輻射全部會聚到接收器、槽式聚光鏡反射的光線就是會聚到一條 線（帶）上,故集熱器的接收器就是長條形的。一般由管狀的接收器安裝在柱狀拋物面的焦線上組成。槽式聚光 集熱器的聚光比范圍約20至80,最高聚熱溫度約300度至400度。 15由分類得知，槽式太陽能熱發(fā)電技術分為中溫技術、高溫技術與 DSG直接蒸汽技術。不同的溫度需要不同的集熱器。從兩種集熱器類型的比較,可以得到結論:真空集熱管各方面 參數(shù)都高于非真空集熱器。但就是，價格問題限制了真空集熱器的推 廣。16集熱器：針對國內平板集熱器與國外的技術與

13、質量的差距，應采取以下措 施提高平板集熱器的性能與質量：塔式太陽能熱發(fā)電站工作原理1）研究開發(fā)適用于平板太陽能集熱器的選擇性涂層，涂層應具有 高吸收率、低紅外發(fā)射率、優(yōu)異的耐熱耐濕耐候性能與適宜的加工成 本；2）廣泛采用低鐵高透過率蓋板玻璃。目前已有多個玻璃廠家開始 生產(chǎn)適用于太陽能集熱器的低鐵玻璃，國內外玻璃質量差距越來越 ?。?）重視集熱器的優(yōu)化設計，改善制造工藝，保證結構的嚴密性，減 小集熱器的散熱損失；4）選用鋼花玻覇乍為集熱器蓋板,提高集熱器部件質量，采用優(yōu)化 結構設計，確保集熱器可以經(jīng)受防冰雹、淋雨、空曬、耐壓、熱沖擊 等性能試驗，提高集熱器壽命，減少系統(tǒng)維護費用；5）跟蹤國外平板集熱器先進技術與工藝，開發(fā)新型平板集熱器太 陽能系統(tǒng),提高平板集熱器市場占有率反