太陽能熱力發(fā)電設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用熱載體直接蒸發(fā)的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，所述太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)具有拋物面槽式收集器(4a，4b)，每一拋物面槽式收集器(4a，4b)由數(shù)個拋物面槽式片段(5)構(gòu)成，其中可經(jīng)由所述拋物面槽式收集器(4a，4b)將陽光的熱能供應(yīng)給所述熱載體，且所述太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)具有至少一個蒸汽渦輪機(20)，其能被所述汽化熱載體驅(qū)動，其中所述拋物面槽式收集器(4a，4b)布置成數(shù)個環(huán)狀結(jié)構(gòu)(6a，6b)，其中所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)(6a，6b)并聯(lián)連接，使得第一數(shù)量的拋物面槽式收集器(4a)形成蒸發(fā)器(2)，第二數(shù)量的拋物面槽式收集器(4b)形成過熱器(3)。
【專利說明】太陽能熱力發(fā)電設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用熱載體直接蒸發(fā)的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能熱力發(fā)電設(shè)備以多種方式存在。除了太陽能塔發(fā)電設(shè)備和菲涅耳收集器設(shè)備之外，還有拋物面槽式發(fā)電設(shè)備，拋物面槽式發(fā)電設(shè)備經(jīng)由拋物面槽式形狀的反射器將陽光反射至有載熱介質(zhì)穿過的管狀吸收器。數(shù)個這種拋物面槽式形狀的反射器，也稱為拋物面槽式片段，結(jié)合形成拋物面槽式收集器。
[0003]拋物面槽式發(fā)電設(shè)備常用于產(chǎn)生蒸汽，以通過使用常規(guī)水蒸汽回路操縱蒸汽渦輪機。通常，在這方面，使用兩種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在常用類型的系統(tǒng)中，通過拋物面槽式收集器加熱油，其中油會經(jīng)由加熱交換器將熱能傳至水蒸汽回路。因此，發(fā)生間接蒸發(fā)。此夕卜，已經(jīng)知道，拋物面槽式收集器作為水蒸汽回路的一部分，且在拋物面槽式收集器內(nèi)發(fā)生蒸發(fā)。該類型的系統(tǒng)也稱為"直接蒸發(fā)"。
[0004]使用油回路的系統(tǒng)具有間接蒸發(fā)導(dǎo)致不可逆熱損耗的缺點。
[0005]在已知的直接蒸發(fā)的拋物面槽式發(fā)電設(shè)備中，拋物面槽式收集器大多成排布置和并聯(lián)連接。在這種配置中，經(jīng)由共用供給管線在各排的一端進行熱載體的供應(yīng)，并經(jīng)由共用收集管線在各排的另一端收集加熱后的熱載體。用于輸送蒸發(fā)的熱載體的收集管線與共用供給管線需要占用太陽能發(fā)電場的大量空間。由于拋物面槽式收集器的各排始終定向在南北方向，這種配置在該方向上進一步需要大量的空間，以能在收集管線得到所希望的熱載體性能，例如溫度和壓力。拋物面槽式收集器的排通常具有700m或更大的長度，從而這種太陽能熱力發(fā)電設(shè)備在南北方向上會需要大量空間。出于該原因，許多的土地尤其是布置在供電點附近的土地，僅有限地用于太陽能熱力發(fā)電設(shè)備。
[0006]此外，拋物面槽式收集器需要常規(guī)維修，其中，如果維護人員可以借助維護車輛直接進入，則會更有優(yōu)勢。然而，在已知的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備中，因共用供給管線和共用收集管線，拋物面槽式收集器的各排之間的通道受限。結(jié)果是，為了進入各排之間，供給管線或者收集管線通常被安裝在高處，例如至少5m高，以便維護車輛可以接近。這會導(dǎo)致大量建設(shè)開支。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種太陽能熱力發(fā)電設(shè)備，與已知的發(fā)電設(shè)備相t匕，其在南北方向上具有較少的空間需求，且在維護時容易靠近各個收集器。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備由權(quán)利要求1中的特征限定。
[0009]本發(fā)明提供一種用熱載體直接蒸發(fā)的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備，其包括拋物面槽式收集器，每一拋物面槽式收集器由數(shù)個拋物面槽式片段構(gòu)成，其中可經(jīng)由拋物面槽式收集器將陽光的熱能供應(yīng)給熱載體，且包括可通過汽化的熱載體驅(qū)動的至少一個蒸汽渦輪機。本發(fā)明的特征在于，拋物面槽式收集器配置成數(shù)個環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其中環(huán)狀結(jié)構(gòu)并聯(lián)連接，第一數(shù)量的拋物面槽式收集器形成蒸發(fā)器，第二數(shù)量的拋物面槽式收集器形成過熱器。拋物面槽式收集器的數(shù)個環(huán)狀結(jié)構(gòu)的并聯(lián)連接可通過共用供給管線和共用收集管線實現(xiàn)。
[0010]通過拋物面槽式收集器的數(shù)個環(huán)狀結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新性配置，實現(xiàn)回流概念。以該方式，可顯著減少太陽能熱力發(fā)電設(shè)備在布置拋物面槽式收集器的南北方向上的空間需求。此夕卜，拋物面槽式收集器配置成數(shù)個環(huán)狀結(jié)構(gòu)，環(huán)狀結(jié)構(gòu)并聯(lián)連接，可從側(cè)部將連接管線例如共用供給管線和共用收集管線引導(dǎo)至環(huán)狀結(jié)構(gòu)。其結(jié)果是，可方便地從另一側(cè)部靠近環(huán)狀結(jié)構(gòu)和拋物面槽式收集器。這意味著，可進入環(huán)狀結(jié)構(gòu)之間，使得可從至少一個側(cè)部抵達各拋物面槽式收集器，由此有利于拋物面槽式收集器的維護作業(yè)。
[0011]通過第一數(shù)量的拋物面槽式收集器形成蒸發(fā)器，第二數(shù)量的拋物面槽式收集器提供形成過熱器，蒸發(fā)器和過熱器彼此分離，且因此能以有利的方式進行控制。通過使蒸汽過熱，可實現(xiàn)特別高效率的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備。
[0012]此外，通過拋物面槽式收集器的環(huán)狀結(jié)構(gòu)配置的設(shè)置，用于拋物面槽式收集器的連接管線的長度可以非常短，這可以通過將太陽能熱力發(fā)電設(shè)備的其他的部件例如蒸汽渦輪機、控制站或者設(shè)備的其他處理技術(shù)裝置布置成直接靠近拋物面槽式收集器的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，尤其是布置在環(huán)狀結(jié)構(gòu)的連接管線區(qū)域來實現(xiàn)。由此，例如用于汽化熱載體輸送的收集管線的長度可以非常短，這些管線的成本顯著減少，且管線較長導(dǎo)致的熱損耗和壓力損耗顯著減少。而且，用于連接管線的空間需求顯著減少。以該方式，可實現(xiàn)特別廉價和能量利用率高的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備。
[0013]一環(huán)狀結(jié)構(gòu)可由四個至八個拋物面槽式收集器構(gòu)成。根據(jù)特別優(yōu)選的實施例，一環(huán)狀結(jié)構(gòu)可由偶數(shù)N個拋物面槽式收集器構(gòu)成。數(shù)量N例如可為兩個、四個、六個或者八個拋物面槽式收集器。根據(jù)本發(fā)明，環(huán)狀結(jié)構(gòu)可由第一排拋物面槽式收集器和布置成平行于第一排的第二排拋物面槽式收集器構(gòu)成，其中第一排和第二排在第一端連接以形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。在所述第二端，各排可再與連接管線連接。這種構(gòu)造可以特別有利的方式實現(xiàn)拋物面槽式收集器的環(huán)狀結(jié)構(gòu)配置。本文中，第一排和第二排可由N/2個拋物面槽式收集器構(gòu)成。因此，在相互平行的第一排和第二排布置相同數(shù)量的拋物面槽式收集器，且相同數(shù)量的拋物面槽式收集器可定位成彼此正好相鄰。由此，優(yōu)化使用可利用空間，避免使用具有不必要長度的管形導(dǎo)管。
[0014]每一拋物面槽式收集器可包括八個至十個拋物面槽式片段。經(jīng)驗證，這種配置特別有利。根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的實施例，蒸發(fā)器和過熱器在空間上分開。以該方式，本發(fā)明的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備可在能量方面以特別有利的方式設(shè)計，尤其是通過相對于其他的發(fā)電設(shè)備部件例如蒸汽渦輪機和設(shè)備的處理技術(shù)裝置以優(yōu)化方式布置蒸發(fā)器和過熱器，使得具有特別高的空間需求或者高的壓力損耗因此在能量方面尤其不利的熱載體的管線例如用于過熱蒸汽的收集管線可以盡量短。
[0015]在這方面，發(fā)電設(shè)備部件例如蒸汽渦輪機、控制站和/或設(shè)備的處理技術(shù)裝置，可布置在蒸發(fā)器和過熱器之間。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施例，蒸發(fā)器的各環(huán)狀結(jié)構(gòu)由六個拋物面槽式收集器形成，和/或過熱器的各環(huán)狀結(jié)構(gòu)由兩個拋物面槽式收集器形成。這種配置尤其有利。
[0017]此外，布置成彼此平行的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，使得環(huán)狀結(jié)構(gòu)的第二排布置平行于相鄰的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的第一排。[0018]蒸發(fā)器的各拋物面槽式收集器包括十個拋物面槽式片段和/或過熱器的各拋物面槽式收集器包括九個或者十個拋物面槽式片段。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，過熱器可包括中間注射裝置。經(jīng)由中間注射裝置，以有利方式控制過熱器中的熱載體的溫度。在該配置中，中間注射裝置可連接在兩個拋物面槽式收集器之間。在每個環(huán)狀結(jié)構(gòu)包括兩個拋物面槽式收集器的過熱器中，中間注射裝置因此連接在環(huán)狀結(jié)構(gòu)的兩個拋物面槽式收集器之間。此外，中間注射裝置可與過熱器的收集管線連接，其中，向該中間注射裝置供應(yīng)例如飲用水。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施例，環(huán)狀結(jié)構(gòu)的第一排的中軸線與第二排的中軸線之間的距離小于拋物面槽式收集器的孔口寬度(aperture width)的3倍。具體而言，該距離可為拋物面槽式收集器的孔口寬度的2.4倍。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，環(huán)狀結(jié)構(gòu)的第二排的中軸線與相鄰的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的第一排的中軸線之間的距離小于拋物面槽式收集器的孔口寬度的3倍。具體而言，該距離可為拋物面槽式收集器的孔口寬度的2.4倍。換言之:在彼此平行配置的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中，拋物面槽式收集器的各排之間的距離始終為例如拋物面槽式收集器的孔口寬度的2.4倍。
[0022]通過這種配置，可進一步優(yōu)化太陽能熱力發(fā)電設(shè)備的空間需求。在拋物面槽式收集器的孔口寬度為例如4.60m和距離為孔口寬度的2.4倍的情況下，與距離為孔口寬度的3倍相比，空間需求減少近20%。另一方面，由于其他拋物面槽式收集器遮蔽各拋物面槽式收集器的陽光導(dǎo)致的損耗會小于2%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面參考單一的附圖對本發(fā)明進行更詳細的說明。
[0024]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備I的示意平面圖。
【具體實施方式】
[0025]太陽能熱力發(fā)電設(shè)備I由蒸發(fā)器2和過熱器3構(gòu)成。
[0026]所述蒸發(fā)器2由第一數(shù)量的拋物面槽式收集器4形成，而所述過熱器3由第二數(shù)量的拋物面槽式收集器4形成。
[0027]各拋物面槽式收集器4由數(shù)個拋物面槽式片段5構(gòu)成。在這種配置中，蒸發(fā)器2的拋物面槽式收集器4a分別由十個拋物面槽式片段5構(gòu)成，而過熱器3的拋物面槽式收集器4b分別由九個拋物面槽式片段5構(gòu)成。
[0028]所述拋物面槽式收集器4a、4b布置成并聯(lián)連接的數(shù)個環(huán)狀結(jié)構(gòu)6a、6b。在這種配置中，蒸發(fā)器2的環(huán)狀結(jié)構(gòu)6a分別由六個拋物面槽式收集器4a構(gòu)成。過熱器3的環(huán)狀結(jié)構(gòu)6b分別由兩個拋物面槽式收集器4b構(gòu)成。
[0029]各蒸發(fā)器2的拋物面槽式收集器4a的環(huán)狀結(jié)構(gòu)6a由拋物面槽式收集器4a的第一排7和布置成平行于第一排7的拋物面槽式收集器4a的第二排8構(gòu)成。第一排7和第二排8在第一端9連接以形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)6a。環(huán)狀結(jié)構(gòu)6a由偶數(shù)N (N=6)個拋物面槽式收集器4a構(gòu)成。因此，第一排和第二排分別由N/2=3個拋物面槽式收集器4a構(gòu)成。
[0030]蒸發(fā)器2的環(huán)狀結(jié)構(gòu)6a彼此平行布置。在第二端10，連接管線連接至環(huán)狀結(jié)構(gòu)6a的收集器4a。在該配置中，共用供給管線11連接在環(huán)狀結(jié)構(gòu)6a的第一排7的第二端10上。收集管線12連接在環(huán)狀結(jié)構(gòu)6a的第二排8的第二端10上，蒸發(fā)的熱載體經(jīng)由收集管線12遷移。然后，經(jīng)由其他管線(未詳細描述)將蒸發(fā)的熱載體引導(dǎo)至過熱器3。各過熱器3的環(huán)狀結(jié)構(gòu)6b僅由兩個相互平行的拋物面槽式收集器4b形成。當(dāng)然，還可通過多于兩個的拋物面槽式收集器4b形成過熱器3的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其中，在這種情況下，這些拋物面槽式收集器4b可以類似于蒸發(fā)器的拋物面槽式收集器4a的方式布置成第一排和第二排而形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)6b。
[0031]環(huán)狀結(jié)構(gòu)6b的相互平行的拋物面槽式收集器4b在第一端15彼此連接，以形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)6b。在第二端13，經(jīng)由共用供給管線，將來自蒸發(fā)器2的收集管線12的蒸汽供應(yīng)給第一收集器4bl，來自蒸發(fā)器2的收集管線12的蒸汽中的液態(tài)水預(yù)先通過未顯示的水分離器清除。過熱的蒸汽經(jīng)由第二收集管線14從過熱器3遷移并被傳輸給蒸汽渦輪機20。在所述蒸汽渦輪機20中降壓之后，然后可將蒸汽供應(yīng)給冷凝器(未顯示)和設(shè)備的其他處理技術(shù)裝置，且冷凝的蒸汽會作為液態(tài)熱載體再被供應(yīng)給蒸發(fā)器2。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備I可進一步包括中間注射裝置16，中間注射裝置16與過熱器3連接。可經(jīng)由所述中間注射裝置16，通過冷卻劑熱載體的注射，在過熱器3中進行中間冷卻處理，因此允許用于溫度的反饋控制。中間注射裝置16優(yōu)選地連接在兩個拋物面槽式收集器4bl、4b2之間。此外，中間注射裝置16可與第二收集管線14連接。
[0033]由于拋物面槽式收集器4a、4b的環(huán)狀配置，蒸發(fā)器2的第二端9和過熱器3的第一端15沒有設(shè)置共用連接管線，使得各自的靠近區(qū)域18在各自的環(huán)狀結(jié)構(gòu)6a、6b之間保持開放。通過這些進入?yún)^(qū)域，維護車輛可在環(huán)狀結(jié)構(gòu)6a、6b之間行駛，實施拋物面槽式收集器4a、4b的維護作業(yè)。以該方式，可至少從一個側(cè)部靠近各拋物面槽式收集器4a、4b，使得維護很大改善。
[0034]此外，對環(huán)狀結(jié)構(gòu)6a、6b形成的創(chuàng)新性配置允許以數(shù)個收集器的緊湊配置形成太陽能熱力發(fā)電設(shè)備I，使得與現(xiàn)有太陽能熱力發(fā)電設(shè)備相比，在布置拋物面槽式收集器4a、4b的南北方向上需求更少空間。
[0035]由于蒸發(fā)器2和過熱器3在空間上彼此分開，太陽能熱力發(fā)電設(shè)備I的其他技術(shù)部件例如至少一個蒸汽渦輪機20或者控制站和設(shè)備的處理技術(shù)裝置(這里未詳細描述)，可布置在蒸發(fā)器2和過熱器3之間，因此可以優(yōu)化連接管線和輸送管線例如供給管線11、收集管線12和第二收集管線14的長度。由此，可減少這些管線中的壓力損耗。
[0036]蒸發(fā)器的相鄰的第一排7與第二排8之間的距離和過熱器的相鄰的拋物面槽式收集器4b、4bl、4b2之間的距離是拋物面槽式收集器4a、4b的孔口寬度的2.4倍。因此，在孔口寬度為4.6m的情況下，所述距離例如可為大約11m。由此，與現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備相比，空間需求可大量減少，現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備中所述距離通常大25%或者更多。同時，相鄰的拋物面槽式收集器遮蔽各拋物面槽式收集器的陽光導(dǎo)致的損耗幾乎可以忽略，使得本發(fā)明的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備I會整體實現(xiàn)每個表面區(qū)域的相當(dāng)高的能量輸入。
【權(quán)利要求】
1.一種用熱載體直接蒸發(fā)的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，包括拋物面槽式收集器(4a，4b)，每一拋物面槽式收集器(4a，4b)由數(shù)個拋物面槽式片段(5)構(gòu)成，其中經(jīng)由所述拋物面槽式收集器(4a，4b)能將陽光的熱能供應(yīng)給所述熱載體，且所述太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)包括至少一個蒸汽渦輪機(20)，其能被所述汽化的熱載體驅(qū)動， 其特征在于， 所述拋物面槽式收集器(4a，4b)布置成數(shù)個環(huán)狀結(jié)構(gòu)(6a，6b)，其中所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)(6a，6b)并聯(lián)連接，第一數(shù)量的拋物面槽式收集器(4a)形成蒸發(fā)器(2)，第二數(shù)量的拋物面槽式收集器(4b)形成過熱器(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，一環(huán)狀結(jié)構(gòu)(6a，6b)由兩個至八個拋物面槽式收集器(4a，4b)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，一環(huán)狀結(jié)構(gòu)由偶數(shù)(N)個拋物面槽式收集器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，一環(huán)狀結(jié)構(gòu)(6a，6b)由拋物面槽式收集器(4a)的第一排(7)和布置成平行于所述第一排(7)的拋物面槽式收集器(4a)的第二排(8)構(gòu)成，其中所述第一排和所述第二排(7，8)在第一端(9)連接以形成所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)(6a，6b)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，所述第一排和所述第二排(7，8)各由N/2個拋物面槽式收集器(4a)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，每一拋物面槽式收集器(4a，4b)包括八個至十個拋物面槽式片段(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，所述蒸發(fā)器(2)和所述過熱器(3)在空間上分開。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，所述至少一個蒸汽渦輪機(20)、控制站和/或所述設(shè)備的處理技術(shù)裝置布置在所述蒸發(fā)器(2)和所述過熱器⑶之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，所述蒸發(fā)器(2)的各環(huán)狀結(jié)構(gòu)(6a)由六個拋物面槽式收集器(4a)形成，和/或所述過熱器(3)的各環(huán)狀結(jié)構(gòu)(6b)由兩個拋物面槽式收集器(4b)形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，所述蒸發(fā)器(2)的各拋物面槽式收集器(4a)包括十個拋物面槽式片段(5)和/或所述過熱器(3)的各拋物面槽式收集器(4b)包括九個拋物面槽式片段(5)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項所述的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，所述過熱器⑶包括中間注射裝置(16)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，所述中間注射裝置(16)連接在兩個拋物面槽式收集器(4a，4b)之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12任一項所述的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，一環(huán)狀結(jié)構(gòu)(6a，6b)的所述第一排和所述第二排(7，8)的中軸線之間的距離為拋物面槽式收集器(4a，4b)的孔口寬度的2.4倍。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13任一項所述的太陽能熱力發(fā)電設(shè)備(1)，其特征在于，一環(huán)狀結(jié)構(gòu)(6a)的所述第二排⑶的中軸線與相鄰的環(huán)狀結(jié)構(gòu)(6a)的所述第一排(7)的中軸線 之間的距離為拋物面槽式收集器(4a，4b)的孔口寬度的2.4倍。
【文檔編號】F22B29/08GK103930719SQ201280041808
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月31日
【發(fā)明者】約阿希姆·克魯格 申請人:索拉萊特聚光太陽能發(fā)電技術(shù)有限責(zé)任公司