[发明专利]一种能直接生成高温蒸汽的太阳能集热系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能热利用技术领域，尤其涉及一种能直接生成高温蒸汽的太阳能集热系统的技术。

背景技术

一方面人类能源消费水平不断提高，另一方面常规化石能源日益枯竭，而且常规化石能源伴随的污染物排放问题日益不能满足人们对于未来能源的需求。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的新型清洁能源，正越来越得到人们的重视，针对太阳能的开发工作正在日益取得进展。其中太阳能发电是对太阳能的一种高级开发应用，它通过一定的手段将太阳能最终转化成电能，以满足现代社会的电力需求。

DSG为英文Direct Steam Generation的缩写，意为“直接蒸汽发电”。目前欧美研究这种技术的比较多，国内研究较少，大多盯着主流(带储热系统的)的光热发电技术。

DSG技术即采用太阳能集热技术的直接蒸汽发电技术，有别于当前主流的带储热系统的太阳能光热发电技术。当前主流的太阳能光热发电技术是采用集热器收集太阳能，加热高沸点介质如导热油或高温熔盐，保持液态(没有相变)进入储热装置保存，再经二次换热装置加热介质水，产生高温高压蒸汽驱动汽轮发电机组发电。这种技术由于储热及二次换热装置的引入而增加了投资费用，同时也由于二次换热温差的存在，必然会降低主蒸汽温度，影响了发电热循环效率。

DSG技术是直接用水作吸热介质，产生高温高压蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。这种技术方案由于减少了二次换热环节，可以提高主蒸汽温度以提高发电效率，减少投资费用。

要将太阳能光热发电实现大规模产业化，最关键还是在技术方面的突破，在发电方式上、集热方式上都要有技术创新、技术突破，需要一次变革性的技术，来推动实实在在的能源技术革命。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明创造性地提出了一种能直接生成高温蒸汽的太阳能集热系统，将带动太阳能光热利用产业化的发展；解决了现有的太阳能集热装置结构复杂、初期投资大、建造周期长的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：一种能直接生成高温蒸汽的太阳能集热系统，包括碟式反射镜、反射镜支架、日跟踪装置、输水管道、蒸汽管道、聚热蒸发器，其特征在于，若干个碟式反射镜安装在反射镜支架上形成反射镜单列，所述的日跟踪装置和反射镜支架组成一个联动系统，通过日跟踪装置自动跟踪太阳光，从而带动反射镜单列的整体联动；所述的输水管道和蒸汽管道设置在反射镜单列的正上方，且在输水管道上等间距设置有若干水支路出口，且在蒸汽管道上等间距设置有若干蒸汽进口，所述的聚热蒸发器包括蒸发腔和聚光头，该蒸发腔上设置有蒸汽出口和水进口，该水进口和水支路出口连接，该蒸汽出口和所述的蒸汽进口连接，且使得每个所述的聚光头分别处于对应的碟式反射镜的聚焦点上。通常，若干个碟式反射镜固定在反射镜支架上排成一列，每个碟式反射镜对焦一个聚光头，由每个聚光头受热后集聚太阳能并将太阳能快速传递到蒸发腔内，进而加热蒸发腔内的介质。为了便于理解，我们打个形象的比喻，蒸汽管道好比一条高速公路，而每个蒸发腔和对应的碟式反射镜组成一体，则相当于沿路的加油站，不断地给蒸发腔内的水介质持续加热，使得水介质从输水管道通过水支路出口分流进入蒸发腔内，经过若干个聚光头的加热后，蒸发腔内的水介质会快速升温并蒸发成高温蒸汽(可以达到600摄氏度以上的温度)，所生成的高温蒸汽通过蒸汽出口进入到蒸汽管道内。通常，在聚光体的受热面上设置有一层耐高温的太阳能吸热涂层。通常，将日跟踪装置设计成单轴跟踪系统，一个跟踪系统可以控制一反射镜单列的对日跟踪，大大降低了投资成本，简化了设备构成。

在上述的一种能直接生成高温蒸汽的太阳能集热系统，其特征在于，所述的聚热蒸发器包括蒸发腔、聚光头、热管，所述的热管包括吸热段和散热段，所述的热管的散热段处在所述的蒸发腔内，其吸热段则伸出蒸发腔的底部，所述的聚光头设置在蒸发腔的下端，且使得从蒸发腔底部伸出的热管的吸热段直接或间接地和聚光头本体形成紧密接触；所述的散热段的外表面上设置有导热翅片。通常，所采用的热管是一种特种热管，热管里面的传热介质采用多种无机材料混合而成，这种传热介质配方由物理学家渠玉芝发明的，配方及热管制造方法见专利号(01120356.0)。此种热管横向和竖向放置都不影响传热效果，而且基本上是等温传热，其耐温的极限是1500摄氏度以上，传热速度是银的至少几千赔以上。该热管已在国内生产且以获得广泛应用。