[发明专利]太阳能热力发电设备

说明书

本发明涉及太阳能热力发电设备且涉及用于操作太阳能热力发电设备的方法。

发明背景

在已知的太阳能设备系统中，用传热流体回路来收集太阳的能量且使过热蒸汽升温，以驱动兰金循环发电组(Rankine cycle power block)。这样的系统的实例被公开在WO-A-2009/034577中。在WO-A-2009/093474中可以发现这样的系统的另一个实例。

在另一种已知配置中，直接在一个或多个太阳能吸收装置中使过热蒸汽升温。这样的配置显示在EP-A-1890035中，其中用抛物槽式集热器(parabolic trough collector)来产生饱和的或稍微过热的蒸汽，且用具有定日镜场和中心塔的三维太阳能集热器来使在抛物槽式集热器中产生的蒸汽过热。

FR-A-2450363公开了太阳能发电设备的实施方式，其中直接在太阳能集热器中使水升温成蒸汽。蒸汽通过与热传热流体的热接触而被过热，所述传热流体已在塔式太阳能集热器中被加热。过热蒸汽用于驱动汽轮机。

发明概述

本发明是对上文所提及的已知系统的改进，且涉及用于蒸汽产生的传热流体回路与供水预热阶段和蒸汽过热阶段的组合，其中传热流体通过在第一太阳辐射吸收装置中收集的热来加热，其中预热阶段和过热阶段中的一个或另一个或两者是通过在一个或多个另外的太阳辐射吸收装置中直接太阳能加热来进行的。这种组合通过匹配水的焓曲线但不收缩(pinch)来改进热效率，且消除了与直接蒸汽产生系统中的两相流动相关联的问题。由于减少了传热流体回路尺寸和发电组(power block)复杂性，所以可以降低设备资本成本。

因此，根据本发明的第一方面，提供一种产生用于发电的过热蒸汽的方法，该方法包括：

(a)将供水预热到低于其沸点的温度；

(b)煮沸预热的供水，以产生蒸汽；及

(c)使蒸汽过热；

其中供水通过与传热流体的热交换而被煮沸，传热流体已通过第一太阳辐射吸收装置中所收集的热来加热；

且其中预热和过热中的一个或另一个或两者是通过在一个或多个另外的太阳辐射吸收装置中直接加热来进行的。

根据本发明的第二方面，提供一种用于产生用于发电的过热蒸汽的装置，该装置包括：

(1)过热蒸汽产生部分，其用于产生过热蒸汽，包括：

(a)预热器区域，其用于将供水预热到低于其沸点的温度；

(b)锅炉区域，其在预热器区域下游，用于煮沸预热的供水以产生蒸汽；及

(c)过热器区域，其在锅炉区域下游，用于使蒸汽过热；及

(2)传热流体部分，其包括用于加热传热流体的第一太阳辐射吸收装置且被配置成将来自加热的传热流体的热传递到锅炉区域中的供水；

其中预热器区域和过热器区域中的一个或另一个包括用于直接加热供水或蒸汽的另外的太阳辐射吸收装置，或其中预热器区域和过热器区域中的每一个包括用于分别直接加热供水和蒸汽的另外的太阳辐射吸收装置。

根据本发明的该方面的装置可以用在产生用于发电的过热蒸汽的方法中，该方法包括：

(a)在预热器区域将供水预热到低于其沸点的温度；

(b)在锅炉区域煮沸预热的供水，以产生蒸汽；及

(c)在过热器区域中使蒸汽过热；

其中供水在锅炉区域中通过与传热流体的热交换而被煮沸，传热流体已通过第一太阳辐射吸收装置所收集的热来加热；

且其中预热和过热中的一个或另一个或两者是通过在一个或多个另外的太阳辐射吸收装置中直接加热来进行的。

根据本发明的第三方面，提供包括以下的发电方法：

通过根据本发明的第一方面的方法，产生过热蒸汽；及

将过热蒸汽供给到汽轮机中，用于发电。

根据本发明的第四方面，提供包括以下的太阳能发电设备：

根据本发明的第二方面的用于产生过热蒸汽的装置；及

汽轮机，其被配置成接收来自用于产生过热蒸汽的装置的过热蒸汽且能够发电。

根据本发明的第五方面，提供操作根据本发明的第四方面的太阳能发电设备的方法，该方法包括：

在传热流体部分的第一太阳辐射吸收装置中加热传热流体(HTF)；

在过热蒸汽产生部分中，从供水产生过热蒸汽；及

将过热蒸汽供给到汽轮机，用于发电；

其中用于供应到汽轮机的过热蒸汽在包括以下的至少三个加热阶段中从供水中产生：