[发明专利]用于太阳能装置的超临界二氧化碳涡轮

说明书

技术领域

本发明总的涉及二氧化碳涡轮，特别是涉及由可再生能源驱动的二氧化碳涡轮。

背景技术

由于地球石化燃料供应的耗尽及对因石化燃料燃烧引起的全球变暖现象的关注，清洁的可再生能源成为持续的需求。太阳能塔通过将太阳能射线集束聚焦至固定于塔中的接收器上，以从太阳光中产生电能。典型的太阳能塔系统包括冷储存箱、太阳能接收器、太阳光反射装置、热储存箱以及能量转换系统，比如一套蒸汽发电机和涡轮/发电机。在工作中，传热流体自冷储存箱泵出，进入太阳能接收器。传热流体可能是任何适宜的能传热并保持热的介质，比如水、液态金属或熔融盐。

太阳能接收器典型地置于离地面50-250英尺或更高的位置上，并由太阳光反射装置加热。太阳能反射装置重新定向并将太阳能射线从太阳聚焦到太阳能接受器上。传热流体流过太阳能接收器的接收管，并在其中受聚集的太阳能加热。在太阳能接收器中，液态金属作为传热流体使用，并可达到约为1600的温度。水/蒸汽用作传热流体时，峰值温度可达约1050。当前正使用的熔融盐用作传热流体时，最大可达到约为1100。

传热流体在太阳能接收器中加热后，典型地流入热储存箱中。传热流体贮存在热储存箱中，一直到需要产生电能时。热储存箱允许在多云或黑夜天气产生电能。当需要电能时，传热流体从热储存箱中泵出进入到能量转换系统中。传热流体在能量转换系统中传递热能。例如，能量转换系统可能是兰金循环转换系统或布雷顿循环转换系统。典型地是，布雷顿循环使用再生器(也叫回收装置)，其比兰金循环具有较高的效率，效率可达到34％至40％左右。热从传热流体移除后，传热流体传送回冷储存箱中以备再用。

考虑到自然资源不断衰竭以及对全球变暖现象的影响，需要提供一种使用再生资源提供电能的方法。另外，太阳能设施明显具有高资本成本，因而，也需要提供一种采用有效而又节约成本的产生电能的方法。

发明内容

一涡轮系统包括一超临界二氧化碳涡轮和一太阳能加热系统。该太阳能加热系统具有熔融盐传热流体，其用于向该超临界二氧化碳涡轮提供热能。

附图说明

图1为涡轮系统的示意图；

图2为采用熔融盐作为太阳能加热系统的传热流体的方法流程图

具体实施方式

图1示出了涡轮系统10的示意图，其一般包括太阳能加热系统12和超临界二氧化碳涡轮系统14。太阳能加热系统12用于向超临界二氧化碳涡轮系统14在一天中提供24小时的热能。太阳能加热系统12和超临界二氧化碳涡轮系统14的联合使用能有效地使用超临界二氧化碳涡轮系统14并使超临界二氧化碳涡轮系统14的电转换效率提高至大约46％。这也就增加了涡轮系统10的总的效率，减低了装置的资本成本以及电能生成成本。

太阳能加热系统一般包括循环系统16、冷储存箱18、太阳能接收器20、太阳光反射装置22、热储存箱24以及热交换器26。循环系统16通过太阳能加热系统12传送传热流体，其一般包括主线路(line)28、次线路30、冷泵32a、热泵32b。主线路28从冷储存箱18运送传热流体至太阳能接收器20。次线路30从热储存箱24运送传热流体至热交换器26并在闭环回路中将传热流体送回冷储存箱18中。传热流体通过冷泵32a从主线路28中泵出，并通过热泵32b从次线路30中泵出。

在工作中，传热流体贮存在冷储存箱18中。传热流体通过冷泵32a泵出进入太阳能接收器20。太阳光反射装置22对来自太阳的太阳能射线进行重新定位和聚集至接收器20上，接收器将重新定位的太阳光转变为热能。传热流体流过太阳能接收器20，并在其中受聚集的太阳能加热。太阳能接收器20能抵抗至少大约1065的温度。在一实施例中，太阳能加热系统12为一太阳能塔系统。

当传热流体在太阳能接收器20中加热到所期望的温度后，其流入热能储存箱24。然后，传热流体一直贮存在热能储存箱24中，直到超临界二氧化碳系统14需要其产生电能为止。热能储存箱24在多云或黑夜天气允许产生电能。

当需要产生电能时，传热流体从热能储存箱24中泵出，并通过热交换器26进行循环，以向超临界二氧化碳系统14提供热能。当传热流体经过热交换器26后，自传热流体所获得的热能使传热流体的温度大幅下降，约降至800。然后，传热流体被送入冷储存箱18，储存在闭环太阳能加热系统12中以备再用。