高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式流體正壓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式流體正壓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，一種利用高聚光型太陽能集熱裝置聚集陽光，然后反射到直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器底部，產(chǎn)生高壓冷媒蒸汽，進入流體正壓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。由包括：高聚光型太陽能集熱裝置、直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器、共晶鹽蓄熱系統(tǒng)、流體正壓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、PLC智能控制系統(tǒng)等組成。高聚光型太陽能集熱裝置的太陽能光熱利用率達到75％以上。流體正壓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)利用流體壓力平衡正壓循環(huán)原理和0.618黃金分割法，把有機朗肯循環(huán)(ORC)動力渦輪發(fā)電機組的效率由8～11％提高到91.94％，是世界范圍內(nèi)節(jié)能、減排、新能源開發(fā)利用的重大創(chuàng)新和技術革命，將徹底顛覆現(xiàn)代世界上所有太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
【專利說明】高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式流體正壓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]一種高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，一種利用高聚光型太陽能集熱裝置聚集陽光反射到直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器底部，使環(huán)保冷媒受熱直接蒸發(fā)，產(chǎn)生高壓冷媒蒸汽，進入王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，把太陽熱能轉(zhuǎn)換為低價高位電能的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在全球氣候變暖、世界不可再生資源日益減少、環(huán)境污染越來越嚴重的情況下，利用可再生的清潔能源發(fā)電，尤其是利用太陽能發(fā)電技術發(fā)電，是最有效的解決能源短缺問題的途徑之一。太陽能光伏發(fā)電前途已經(jīng)受到質(zhì)疑，因為太陽能光伏發(fā)電的源頭，帶來了“高能耗、高污染”，消耗的能量和制造成本終生難以收回。
[0003]世界上已經(jīng)有利用太陽能光熱聚光和融溶鹽蓄熱技術來實現(xiàn)太陽能光熱發(fā)電的案例，但是，融溶鹽蓄熱溫度一般不低于550°C，需要強大的光熱聚光矩陣系統(tǒng)來加熱融溶鹽，光熱聚光矩陣系統(tǒng)造價高昂，蓄熱容器的制造材料和保溫條件要求較高。另外，融溶鹽在低于250°C后流動性很差，需要特殊技術處理，才能解決融溶鹽流動和連續(xù)發(fā)電問題。由于成本和技術的限制，使這項太陽能光熱、融溶鹽蓄熱發(fā)電技術的應用和發(fā)展受到限制。
[0004]以色列和其他國家采用太陽能光熱聚光直接照射光伏板發(fā)電，即聚光型太陽光電(CPV)裝置，這種裝置只能用于熱電聯(lián)產(chǎn)，對于高緯度地區(qū)，適用性不大。
[0005]最近，國內(nèi)北京延慶地區(qū)建造了具有自主知識產(chǎn)權的定日鏡聚光加熱水蒸汽推動汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，這是對聚光加熱融溶鹽蓄熱發(fā)電技術的一種進步。但是，蒸汽輪機要求進汽溫度在240°C?435°C之間，低于230°C的水蒸汽，因為溫度低、壓力小，不能發(fā)電，而被浪費。所以，以水蒸汽為工質(zhì)發(fā)電的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的總效率不會超過50%，這種光熱發(fā)電技術并不理想。
[0006]高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)明，是世界上太陽能光熱發(fā)電領域里，第一個利用高聚光型太陽能集熱裝置聚集陽光熱能加熱直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器、第一個使用環(huán)保型有機冷媒做為循環(huán)工質(zhì)、第一個采用共晶鹽相變蓄熱技術和王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的、把太陽熱能轉(zhuǎn)換為低價高位電能的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)。王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)利用流體壓力平衡正壓循環(huán)(王氏循環(huán))原理和0.618黃金分割法，把550°C?80°C范圍內(nèi)的太陽熱能轉(zhuǎn)換為高位電能，把有機朗肯循環(huán)(ORC)動力渦輪機的效率由8?11%提高到91.94%，使太陽能的光熱利用率提高到95.82%，降低了太陽能發(fā)電成本和運行費用，把每度電價降低到約0.1元人民幣左右，是光伏發(fā)電的10%。無污染、零排放，連太陽能光伏發(fā)電初期的能耗都沒有。是世界范圍內(nèi)節(jié)能、減排、新能源開發(fā)利用的重大創(chuàng)新和技術革命，將徹底顛覆現(xiàn)代世界上所有太陽能光伏、光熱發(fā)電系統(tǒng)，讓太陽能低成本發(fā)電的夢想變?yōu)楝F(xiàn)實。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]—種高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，一種利用高聚光型太陽能集熱裝置聚集陽光反射到直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器底部，使環(huán)保冷媒受熱直接蒸發(fā)，產(chǎn)生高壓冷媒蒸汽，進入王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，把太陽熱能轉(zhuǎn)換為低價高位電能的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的主要目的，在于提供一種高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，利用太陽能這一可再生的清潔能源，建造世界上最廉價的太陽能光熱發(fā)電站，發(fā)出最廉價的電力，為人類服務。
[0009]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為:
[0010]一種高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，一種利用高聚光型太陽能集熱裝置聚集陽光反射到直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器底部，使環(huán)保冷媒受熱直接蒸發(fā)，產(chǎn)生高壓冷媒蒸汽，進入王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，把太陽熱能轉(zhuǎn)換為低價高位電能的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)。由包括:高聚光型太陽能集熱裝置、直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器、共晶鹽蓄熱系統(tǒng)、王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、PLC智能控制系統(tǒng)等組成。
[0011]上述高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，安裝有高聚光型太陽能集熱裝置。高聚光型太陽能集熱裝置由弧形或拋物面反射鏡組成的蝶形或拋物線形陽光反射器和陽光自動跟蹤設備組成。這種陽光反射器的焦距長短由反射鏡弧度大小確定，焦點溫度高低由焦距長短確定，本發(fā)明設計焦點溫度為460°c?550°C。集熱量大小由陽光反射器反射鏡面積的大小確定，高聚光型太陽能集熱裝置的數(shù)量由太陽能發(fā)電站全天24小時發(fā)電量確定。多組高聚光型太陽能集熱裝置以扇形方陣布置在直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器周圍，聚焦點聚集在直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器的下部受熱區(qū)。在陽光反射器下部，安裝有陽光自動跟蹤器，即使是陰雨天也可以使陽光反射器自動跟蹤太陽，聚集最大的太陽輻射量，太陽能光熱利用率達到75%以上。
[0012]上述高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，安裝有直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器安裝在鋼制或混凝土支架上，安裝高度由高聚光型太陽能集熱裝置的焦距長短確定。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器是高壓容器，用不銹鋼板或其它耐壓、耐腐蝕金屬材料制作，承受壓力大于5.5mPa。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器下部是太陽能熱量的受體，也是高聚光型太陽能集熱裝置的光熱聚焦區(qū)，吸收太陽能熱能；直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器上部是環(huán)保型有機冷媒高壓蒸汽聚集區(qū)，環(huán)保型有機冷媒(本發(fā)明選用R245fa)在直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器下部吸收高聚光型太陽能集熱裝置聚集的太陽熱量后，發(fā)生液-汽相變，由液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)，產(chǎn)生4.5-5.5mPa的R245fa高壓蒸汽，并在直接蒸發(fā)式高壓蒸氣發(fā)生器上部聚集，一部分R245fa高壓蒸汽進入共晶鹽蓄熱系統(tǒng)進行蓄熱，另一部分進入王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器的上部安裝有安全閥、溫度表、壓力表、溫度傳感器、壓力傳感器，下部安裝有電動比例積分調(diào)節(jié)閥，根據(jù)直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)的溫度和壓力，自動調(diào)節(jié)液態(tài)R245fa的進入量。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器的外部除了下部受熱區(qū)以外，全部用耐高溫保溫材料保溫。
[0013]上述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，安裝有共晶鹽相變蓄熱系統(tǒng)。共晶鹽相變蓄熱系統(tǒng)由共晶鹽相變蓄熱罐和共晶鹽和各種閥門、管道組成。共晶鹽相變蓄熱罐內(nèi)安裝有不同相變臨界溫度(82°C?164°C )的共晶鹽相變蓄熱材料，分別灌裝在密封的球形或矩形容器中，由低溫到高溫，由下到上，分層安放在共晶鹽相變蓄熱罐內(nèi)，通過共晶鹽固-液相變，以顯熱加潛熱的方式吸收、貯存直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽的熱量。貯存的熱量用于晚間發(fā)電，在連續(xù)陰雨天和冬季時段，補充發(fā)電熱源熱量不足時的熱量。共晶鹽相變蓄熱系統(tǒng)是高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)全年、全天侯24小時連續(xù)發(fā)電的保障系統(tǒng)。
[0014]上述高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，安裝有王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是多級發(fā)電系統(tǒng)，由多級主級、次級高壓蒸汽發(fā)生器、多級(ORC)動力蝸輪機與多級發(fā)電機組成。王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的冷媒工質(zhì)R245fa高壓蒸汽循環(huán)方式，是流體壓力平衡正壓循環(huán)，簡稱王氏循環(huán)。這種流體壓力平衡正壓循環(huán)即王氏循環(huán)，區(qū)別于有機朗肯循環(huán)(ORC)和卡麗娜循環(huán)(kalian)。王氏循環(huán)是在有機朗肯循環(huán)(ORC)原理的基礎上，創(chuàng)造出的一種新型循環(huán)方式，即流體壓力平衡正壓循環(huán):“在絕熱、保溫的條件下，同種物質(zhì)的流體在同等壓力下可以平衡流動正壓循環(huán)”。根據(jù)R245fa的熱工特性，在相同的臨介溫度下，發(fā)生液-氣相變所產(chǎn)生的蒸汽壓力是相同的。R245fa在相同臨介溫度下產(chǎn)生的蒸汽壓力相同，在絕熱、保溫的條件下，可以在不同容器之間并平衡流動。王氏循環(huán)過程，是一個絕熱循環(huán)過程，必須在保溫、絕熱的條件下進行。R245fa高壓蒸汽和低壓冷凝蒸汽在發(fā)電過程中，溫度和壓力逐級下降，王氏循環(huán)使R245fa高壓蒸汽和低壓冷凝蒸汽在發(fā)電系統(tǒng)中由高溫、高壓到低溫、低壓多次循環(huán)，逐級推動有機朗肯循環(huán)(ORC)動力渦輪機運行，帶動發(fā)電機發(fā)電，使不同溫度、不同壓力的R245fa高壓蒸汽和低壓冷凝蒸汽得以充分循環(huán)利用。把R245fa低壓冷凝蒸汽冷凝熱的排放量從90%左右減少到4.18%左右，極大地減少了熱能浪費，熱能利用率達到95.82%。增加了發(fā)電能力，使有機朗肯循環(huán)(ORC)動力渦輪機的效率由8?11%提高到91.94%，提高太陽能熱能利用率8倍以上。
[0015]上述高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，采用0.618黃金分割法量化直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽熱能和發(fā)電能力，用以確定、配置王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)各主級、次級高壓蒸汽發(fā)生器和(ORC)動力蝸輪機、發(fā)電機的規(guī)格、型號。通過電動比例積分調(diào)節(jié)閥自動控制進入直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器、蓄熱罐、各主級、次級高壓蒸汽發(fā)生器的液體R245fa流量。同時，采用0.618黃金分割法量化王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)各主級、次級高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽流量和發(fā)電能力。
[0016]上述高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，選擇使用的動力設備是有機朗肯循環(huán)(ORC)動力蝸輪機〈以下簡稱(ORC)動力渦輪機〉。低溫有機朗肯循環(huán)(ORC)是類似于傳統(tǒng)的蒸汽渦輪機循環(huán)。低溫有機朗肯循環(huán)(ORC)蝸輪機，是一種利用環(huán)保型低沸點有機液體如:R245fa、R410A、R134a、氯乙烷等制冷劑做為有機工質(zhì)循環(huán)的動力設備。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器中的R245fa制冷劑，受熱后在一定的臨介溫度下發(fā)生液-汽相變，由液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)，產(chǎn)生4.5-5.5mPa的R245fa高壓蒸汽，推動(ORC)動力渦輪機運轉(zhuǎn)，再由(ORC)動力渦輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，完成一個熱能轉(zhuǎn)換成電能的過程。R245fa高壓蒸汽推動(ORC)動力渦輪機運轉(zhuǎn)后，體積膨脹、壓力降低，成為R245fa低壓冷凝蒸汽，經(jīng)節(jié)流膨脹冷凝器冷卻后，釋放冷凝熱熱量，在20°C?25°C的臨介溫度下，發(fā)生汽-液相變，變?yōu)榈蜏?、低壓R245fa液體，進入貯液罐，再用冷媒泵、冷媒輸送管、電動比例積分調(diào)節(jié)閥送入直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器和王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)各級主級、次級高壓蒸汽發(fā)生器，吸熱后發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生R245fa高壓蒸汽，繼續(xù)循環(huán)發(fā)電，進行能量轉(zhuǎn)換，從而完成一個有機朗肯循環(huán)(ORC)和王氏循環(huán)。(ORC)動力蝸輪機是系列化產(chǎn)品，(ORC)動力蝸輪機與發(fā)電機組成(ORC)動力蝸輪機發(fā)電設備，發(fā)電能力為5?400KW。王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)高聚光型太陽能集熱裝置反射總熱量大小，選擇不同發(fā)電能力(ORC)動力蝸輪機發(fā)電設備，建立發(fā)電能力不同的太陽能發(fā)電站。(ORC)動力蝸輪機的最大缺點就是效率低下，只有8?11 %，大約有90 %左右的熱源熱能被以冷凝熱的形式排放到空間，造成極大浪費和熱污染。王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，利用王氏循環(huán)解決了這一世界難題，把(ORC)動力蝸輪機的效率提高到91.94%。
[0017]上述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，選擇使用的環(huán)保型有機冷媒介質(zhì)是霍尼韋爾245fa(以下簡稱R245fa)，R245fa的化學名稱是五氟丙烷，分子式是CF3CH2CHF2，具有熱力學性質(zhì)穩(wěn)定、熱傳導系數(shù)高、工作溫度范圍廣、不燃燒、不破壞臭氧層等特性?？捎糜谧匀换蚬I(yè)來源的熱能轉(zhuǎn)換，采用有機朗肯循環(huán)(ORC)和王氏循環(huán)技術產(chǎn)生電力。
[0018]上述高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，由四級主級高壓蒸汽發(fā)生器和四級次級高壓蒸汽發(fā)生器兩大系統(tǒng)組成。四級主級高壓蒸汽發(fā)生器循環(huán)系統(tǒng)的熱源，來自直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽；四級次級高壓蒸汽發(fā)生器循環(huán)系統(tǒng)的熱源，其中前三組采用的是主I級(ORC)動力渦輪機排出的R245fa低壓冷凝蒸汽的冷凝熱；次4級高壓蒸汽發(fā)生器的熱源，除了有主4級(ORC)動力渦輪機排出的R245fa低壓冷凝蒸汽的冷凝熱外，還有主4級高壓蒸汽發(fā)生器出來的的R245fa低溫、低壓蒸汽的熱量和次3級高壓蒸汽發(fā)生器排出來的R245fa低壓冷凝蒸汽的冷凝熱，共三個熱源。這三個熱源最后成為高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的需要處理的冷凝熱，這部分熱量約占高聚光型集熱裝置集熱量的4%左右。
[0019]高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的王氏循環(huán)(流體壓力平衡正壓循環(huán))是這樣進行的:從直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽進入主I級高壓蒸汽發(fā)生器后，使主I級高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)R245fa液體吸熱后發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生R245fa高壓蒸汽，進入I級(ORC)動力渦輪機，推動I級(ORC)動力渦輪機運轉(zhuǎn)，帶動I級發(fā)電機發(fā)電。從I級(ORC)動力渦輪機排出的R245fa低壓冷凝蒸汽，沒有按常規(guī)循環(huán)方式送到冷凝器冷卻，而是直接進入次I級高壓蒸汽發(fā)生器做為熱源，使次I級高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)R245fa液體吸熱后發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽進入主2級高壓蒸汽發(fā)生器。
[0020]直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽從主I級高壓蒸汽發(fā)生器出來后，進入主2級高壓蒸汽發(fā)生器，做為熱源，通過輸汽管束傳遞熱量，使主2級高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)的R245fa液體吸熱后發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生R245fa高壓蒸汽，因為與從次I級高壓蒸汽發(fā)生器進入的R245fa高壓蒸汽壓力相等，所以，以王氏循環(huán)的方式，兩組R245fa高壓蒸汽混合后進入2級(ORC)動力渦輪機，推動2級(ORC)動力渦輪機運轉(zhuǎn)，帶動2級發(fā)電機發(fā)電。
[0021]I級(ORC)動力渦輪機排出的低壓R245fa冷凝蒸汽，從次I級高壓蒸汽發(fā)生器出來后，進入次2級高壓蒸汽發(fā)生器做為熱源，2級(ORC)動力渦輪機排出的低壓R245fa冷凝蒸汽，也直接進入次2級高壓蒸汽發(fā)生器做為熱源，兩個熱源使次2級高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)R245fa液體吸熱后發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽進入主3級高壓蒸汽發(fā)生器。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽從主2級高壓蒸汽發(fā)生器出來后，進入主3級高壓蒸汽發(fā)生器做為熱源，通過輸汽管束傳遞熱量，使主3級高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)R245fa液體吸熱后發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生R245fa高壓蒸汽，因為與同時進入的次2級高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽壓力相等，所以，以王氏循環(huán)的方式混合后，進入3級(ORC)動力渦輪機,推動3級(ORC)動力渦輪機運轉(zhuǎn),帶動3級發(fā)電機發(fā)電。
[0022]低壓R245fa冷凝蒸汽從次2級高壓蒸汽發(fā)生器出來后，進入次3級高壓蒸汽發(fā)生器做為熱源，3級(ORC)動力渦輪機排出的低壓R245fa冷凝蒸汽，也直接進入次3級高壓蒸汽發(fā)生器做為熱源，兩個壓力相等的熱源，進入次3級高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)，使R245fa液體吸熱后發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽進入主4級高壓蒸汽發(fā)生器。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽從主3級高壓蒸汽發(fā)生器出來后，也進入主4級高壓蒸汽發(fā)生器做為熱源，通過輸汽管束傳遞熱量，使R245fa液體吸熱后發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生R245fa高壓蒸汽，因為與從次3級高壓蒸汽發(fā)生器進入的R245fa高壓蒸汽壓力相等，所以，以王氏循環(huán)的方式混合后，進入4級(ORC)動力渦輪機，推動4級(ORC)動力渦輪機運轉(zhuǎn)，帶動4級發(fā)電機發(fā)電。
[0023]低壓R245fa冷凝蒸汽從次3級高壓蒸汽發(fā)生器出來后，進入次4級高壓蒸汽發(fā)生器做為熱源，4級(ORC)動力渦輪機排出的低壓R245fa冷凝蒸汽，也直接進入次4級高壓蒸汽發(fā)生器做為熱源，直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的高壓R245fa蒸汽從主4級高壓蒸汽發(fā)生器出來后也直接進入次4級高壓蒸汽發(fā)生器做為熱源，三個壓力相等的熱源，通過輸汽管束傳遞熱量，使次4級高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)R245fa液體吸熱后發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生R245fa高壓蒸汽進入5級(ORC)動力渦輪機，推動5級(ORC)動力渦輪機運轉(zhuǎn)，帶動5級發(fā)電機發(fā)電。
[0024]低壓R245fa冷凝蒸汽通過王氏循環(huán)，冷凝熱量被逐級吸收。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的高壓R245fa蒸汽從主I級到主4級高壓蒸汽發(fā)生器再進入次4級高壓蒸汽發(fā)生器，熱量被逐級吸收。三個壓力相等的低壓R245fa蒸汽進入次4級高壓蒸汽發(fā)生器的溫度在67°C?85°C左右，產(chǎn)生的R245fa蒸汽壓力約464?1261KPa。低壓R245fa低壓蒸汽這次最后循環(huán)，發(fā)了少量的電力，消耗了部分熱能，使R245fa蒸汽的溫度降到41.4°C?52.5°C左右，壓力也降低到252?410KPa，成為低溫、低壓R245fa蒸汽，成了高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中最后的冷凝熱，這部分冷凝熱量約占系統(tǒng)總熱量的4.18%左右。所以，大減少了冷卻水水量和水泵功率，降低了冷卻系統(tǒng)的能耗。
[0025]低溫、低壓R245fa蒸汽從次4級高壓蒸汽發(fā)生器出來后，從冷凝蒸汽傳輸總管，經(jīng)過孔板節(jié)流器進入節(jié)流膨脹冷凝器，經(jīng)20°C?25°C冷卻水冷卻后，溫度迅速降低，發(fā)生汽-液體相變，成為28°C?30°C以下的R245fa液體，進入貯液罐，再被R245fa液體循環(huán)泵經(jīng)電動比例積分調(diào)節(jié)閥送入直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器、蓄熱罐和王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的各主、次級高壓蒸汽發(fā)生器，再次吸熱、發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生R245fa高壓蒸汽，繼續(xù)循環(huán)，如此完成一個R245fa冷媒有機朗肯循環(huán)(ORC)和王氏循環(huán)。
[0026]現(xiàn)在，世界上所有(ORC)動力渦輪機，效率只有8?11%，主要原因是有90%的熱能未被利用，被以冷凝熱的形式排放，造成浪費和熱污染。王氏循環(huán)把冷凝熱從降90%以上低到4.18%左右，把冷凝熱能利用起來，徹底解決了(ORC)動力渦輪機低效率難題。
[0027]上述的高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，安裝有節(jié)流膨脹冷凝器。節(jié)流膨脹冷凝器的作用，是把低溫、低壓R245fa冷凝蒸汽通過冷卻水冷卻，發(fā)生汽-液相變，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，成為低溫、低壓R245fa液體。節(jié)流膨脹冷凝器的結構和高壓蒸汽發(fā)生器基本相同，但是功能和作用不同。節(jié)流膨脹冷凝器的上部，安裝有一個孔板節(jié)流器，與R245fa低壓冷凝蒸汽傳輸總管相連?？装骞?jié)流器是根據(jù)“焦耳-湯姆遜”定律的“節(jié)流冷效應”原理設計而成。R245fa低壓冷凝蒸汽經(jīng)孔板節(jié)流后，流量不變，流速提高，壓力降低，進入節(jié)流膨脹冷凝器后體積突然膨脹，壓力陡然降低，密度減小，有利于吸收冷卻水冷量。節(jié)流膨脹冷凝器的殼體內(nèi)部，安裝有多根冷卻水管組成的冷卻管束，冷卻水泵把20°C?25V左右的冷卻水送進入冷卻管束，通過管壁與R245fa低壓蒸汽接觸，進行熱交換。溫度降至28°C?30°C以下，產(chǎn)生汽-液相變，由汽態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)后，進入R245fa液體貯液器。
[0028]上述的高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，安裝有變、配電系統(tǒng)。變、配電系統(tǒng)包括與I?5級發(fā)電機相連的輸電電纜、變配電柜、電源電纜。輸電電纜把I?5級發(fā)電機發(fā)出的電力傳送到變配電柜，變配電柜把輸入的電力轉(zhuǎn)換成用電部門或電力并網(wǎng)所需要的電壓電力，提供電力服務。變配電柜上設有通訊接口，與智能化PLC控制系統(tǒng)主控電腦相連。
[0029]上述的高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，安裝有智能化PLC控制系統(tǒng)。所述的智能化PLC控制系統(tǒng)，包括:主控電腦、溫度傳感器、壓力傳感器。在高聚光型太陽能光熱裝置、直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器、共晶鹽蓄熱系統(tǒng)、主級和次級高壓蒸汽發(fā)生器上，都安裝有控制線、信號傳輸線和盤式溫度表和壓力表以及溫度傳感器、壓力傳感器，變配電柜上有通訊接口。高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的各電動閥門、電動比例積分調(diào)節(jié)閥的控制線、信號線都與主控電腦相連。主控電腦根據(jù)溫度傳感器、壓力傳感器、信號線、通訊接口傳來的R245fa高壓蒸汽和低壓冷凝蒸汽的溫度和壓力信息，以及各設備、閥門運行狀態(tài)的信息，經(jīng)計算、分析后，發(fā)出控制信號和指令，隨時監(jiān)控R245fa輸液管上電動比例積分調(diào)節(jié)閥的運行狀態(tài)，使送入直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器、菜晶鹽蓄熱罐和主級、次級高壓蒸汽發(fā)生器的R245fa液體流量自動調(diào)節(jié)，保證R245fa液體在設定的臨介溫度下，發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生壓力穩(wěn)定的R245fa高壓蒸汽。通過對電動比例積分調(diào)節(jié)閥的控制，能使主級和次級高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽壓力平衡，實現(xiàn)王氏循環(huán)。通過對系統(tǒng)中各電動閥門、電動比例積分調(diào)節(jié)閥的控制，實現(xiàn)共晶鹽蓄熱系統(tǒng)和王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)智能化運行，自動切換。智能化PLC控制系統(tǒng)的主控電腦還可以顯示、記錄高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，各系統(tǒng)、各設備、各部位、各部件的運行狀況和運行參數(shù)，以便操作人員實時操控，確保高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)安全可靠運行。智能化PLC控制系統(tǒng)還設計有報警和故障顯示系統(tǒng)，一旦有故障發(fā)生，主控電腦可以顯示故障部位和性質(zhì)，提示故障原因，并記錄和報警。智能化PLC控制系統(tǒng)可以遠程控制和復位，操控人員也可以就地檢查和復位。溫度表和壓力表顯示即時溫度和壓力，做為直接觀察、記錄依據(jù)。智能化PLC控制系統(tǒng)與變配電系統(tǒng)之間通過通訊接口，隨時掌握I?5級發(fā)電機運行情況和發(fā)電量多少，控制輸、配電量額度和輸送對象。
[0030]采用上述結構后，高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)把(ORC)動力渦輪機效率提高到91%以上，實現(xiàn)了(ORC)動力渦輪機多年的提高效率的夢想。把太陽能發(fā)電站的建造成本和運行費用降低了 70%以上，平均電價約人民幣0.1元左右，成為世界上最廉價的太陽能光熱發(fā)電站。高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是可再生能源領域里重大發(fā)明和創(chuàng)新，造福于人類、服務于社會。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]說明書附圖1為高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)原理圖。
[0032]說明書附圖2為王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)原理圖
[0033]說明書附圖3為直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器結構示意圖。
[0034]說明書附圖4為共晶鹽蓄熱罐結構示意圖。
[0035]說明書附圖5為王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的主I級高壓蒸汽發(fā)生器結構示意圖。
[0036]說明書附圖6為王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的次I級高壓蒸汽發(fā)生器結構示意圖。
[0037]說明書附圖7為王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)流膨脹冷凝器結構示意圖。
[0038]說明書附圖8為王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的孔板節(jié)流器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0039]為了使本領域技術人員更好理解本發(fā)明，茲配合附圖詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明公開了一種高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，一種只要有陽光照射的地方都能安裝使用的高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
[0040]高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，由包括:高聚光型太陽能集熱裝置、直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器、共晶鹽蓄熱系統(tǒng)、王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、PLC智能控制系統(tǒng)等組成。其中包括:高聚光型太陽能集熱裝置1、蝶形陽光反射器1-1、拋物線形陽光反射器1-2、陽光反射器聚焦輻射線1-3、陽光聚焦點1-4、陽光自動跟蹤器1-5、直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器2、R245fa液體2_1、R245fa高壓蒸汽2_2、直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器支架2-3、主高壓蒸汽輸汽管3、共晶鹽相變蓄熱罐4、共晶鹽蓄熱材料4-1、主I級高壓蒸汽發(fā)生器5、輸汽管束5-l、R245fa液體5_2、R245fa高壓蒸汽5_3、高壓蒸汽傳輸管5_4、低壓冷凝蒸汽傳輸管5-5、主2級高壓蒸汽發(fā)生器6、輸汽管束6-1、R245fa液體6_2、R245fa高壓蒸汽6-3、高壓蒸汽傳輸管6-4、低壓冷凝蒸汽傳輸管6-5、主3級高壓蒸汽發(fā)生器7、輸汽管束7-1、R245fa液體7_2、R245fa高壓蒸汽7_3、高壓蒸汽傳輸管7_4、低壓冷凝蒸汽傳輸管7-5、主4級高壓蒸汽發(fā)生器8、輸汽管束8-l、R245fa液體8_2、R245fa高壓蒸汽8_3、高壓蒸汽傳輸管8-4、低壓冷凝蒸汽傳輸管8-5、I級(ORC)動力渦輪機9、1級發(fā)電機9-1、2級(ORC)動力渦輪機10、2級發(fā)電機10-1,3級(ORC)動力渦輪機11、3級發(fā)電機11_1、4級(ORC)動力渦輪機12、4級發(fā)電機12-1、5級(ORC)動力渦輪機13、5級發(fā)電機13_1、次I級高壓蒸汽發(fā)生器14、低壓冷凝蒸汽排氣管束14-1、R245fa液體14_2、R245fa高壓蒸汽
14-3、高壓蒸汽傳輸管14-4、低壓冷凝蒸汽傳輸管14-5、次2級高壓蒸汽發(fā)生器15、低壓冷凝蒸汽排氣管束15-1、R245fa液體15_2、R245fa高壓蒸汽15_3、高壓蒸汽傳輸管15_4、低壓冷凝蒸汽傳輸管15-5、次3級高壓蒸汽發(fā)生器16、低壓冷凝蒸汽排氣管束16-l、R245fa液體16-2、R245fa高壓蒸汽16_3、高壓蒸汽傳輸管16_4、低壓冷凝蒸汽傳輸管16_5、次4級高壓蒸汽發(fā)生器17、低壓冷凝蒸汽排氣管束17-1、R245fa液體17_2、R245fa高壓蒸汽17-3、高壓蒸汽傳輸管17-4、低壓冷凝蒸汽傳輸管17-5、低壓冷凝蒸汽輸出總管18、孔板節(jié)流器18-1、節(jié)流膨脹冷凝器19、冷卻水冷卻管束19-1、R245fa低壓冷凝蒸汽19_3、R245fa液體19-2、冷卻水泵20、R245fa液體貯液罐21、R245fa液體循環(huán)泵22、R245fa液體輸送管22-1、電動比例積分調(diào)節(jié)閥23、輸電電纜24、變、配電柜25、圓盤式溫度計26、壓力表27、智能化PLC控制系統(tǒng)28、主控電腦28-1、溫度傳感器28-2、壓力傳感器28_3、電動二通閥29、電動二通閥29-1、電動比例積分調(diào)節(jié)閥29-2。
[0041]如附圖1所示，高聚光型太陽能集熱裝置I以扇形陣列分布在直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器支架2-3周圍，焦點對準安裝在直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器支架2-3上面的直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器2。高聚光型太陽能集熱裝置I中的蝶形陽光反射器1-1和拋物線形陽光反射器1-2在陽光自動跟蹤器1-5的驅(qū)動下，弧形反射鏡面一直跟蹤著太陽光自動旋轉(zhuǎn)，在陽光照射下，產(chǎn)生陽光反射器聚焦輻射線1-3，把陽光聚焦點1-4集中在直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器2的下部受熱區(qū)，設計受熱區(qū)域陽光聚焦點1-4的溫度為460°C?550°C。
[0042]如附圖3所示，直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器2是高壓容器，下部裝有R245fa冷液體2-l，R245fa液體2-1的進入量由電動比例積分調(diào)節(jié)閥23自動控制。R245fa液體2_1通過下部受熱區(qū)吸收太陽能熱量后，產(chǎn)生4.5?5.5mPa的R245fa高壓蒸汽2_2。R245fa高壓蒸汽2-2聚集在直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器2的上部，被主高壓蒸汽輸汽管3分別送到共晶鹽相變蓄熱系統(tǒng)和王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中。
[0043]如附圖4所示，共晶鹽相變蓄熱罐4是帶保溫層的高壓容器，入口安裝有電動二通閥29-1，出口安裝有電動比例積分調(diào)節(jié)閥29-2。460°C?550°C的R245fa高壓蒸汽2_2進入共晶鹽相變蓄熱罐4后，安裝在共晶鹽相變蓄熱罐4內(nèi)的不同相變臨介溫度(82°C?164°C )的共晶鹽蓄熱材料4-1，發(fā)生固-液相變，以顯熱加潛熱的形式把R245fa高壓蒸汽2-2的部分熱量貯存起來。共晶鹽相變蓄熱罐4的數(shù)量按全年24小時發(fā)電運行模式、在沒有太陽照射時段發(fā)電需求熱量計算。共晶鹽相變蓄熱罐4白天進入和晚間輸出的R245fa高壓蒸汽2-2流量，由電動比例積分調(diào)節(jié)閥23和電動比例積分調(diào)節(jié)閥29-2自動調(diào)節(jié)控制。
[0044]如附圖5所示，在王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，主I級高壓蒸汽發(fā)生器5內(nèi)，安裝有輸汽管束5-1、輸汽管束5-1由多根無縫鋼管組成。主I級高壓蒸汽發(fā)生器5的兩端，分別設有主高壓蒸汽輸汽管3的進口和出口，在主I級高壓蒸汽發(fā)生器5的上部，設有高壓蒸汽傳輸管5-4、在主I級高壓蒸汽發(fā)生器5的下部，設有R245fa低壓液體送管22_1和電動比例積分調(diào)節(jié)閥23。
[0045]主2?4級高壓蒸汽發(fā)生器6、7、8和主I級高壓蒸汽發(fā)生器結構相同，只是在主
6、7、8級高壓蒸汽發(fā)生器上部，分別增加了一個高壓蒸汽傳輸管14-4、15-4、16-4，分別與次I?3級高壓蒸汽發(fā)生器相連。
[0046]如附圖6所示，次I級高壓蒸汽發(fā)生器14內(nèi)，安裝有低壓冷凝蒸汽排氣管束14-1、排氣管束14-1由多根無縫鋼管組成。在次I級高壓蒸汽發(fā)生器14的上部，設有高壓蒸汽傳輸管14-4，與主2級高壓蒸汽發(fā)生器6相連。在次I級高壓蒸汽發(fā)生器14的兩端，分別設有低壓冷凝蒸汽傳輸管5-5和14-5，在次I級高壓蒸汽發(fā)生器14的下部，設有R245fa低壓液體送管22-1和電動比例積分調(diào)節(jié)閥23。
[0047]次2?4級高壓蒸汽發(fā)生器和次I級高壓蒸汽發(fā)生器結構相同，通過低壓冷凝蒸汽傳輸管14-5、15-5、16-5相連。為了減小R245fa低壓冷凝蒸汽的阻力，低壓冷凝蒸汽傳輸管5-5、14-5、15-5、16-5管徑，分別逐級加大。R245fa低壓冷凝蒸汽輸出總管18的管徑，大于所有低壓冷凝蒸汽傳輸管5-5、14-5、15-5、16-5管徑，以降低沿程阻力、滿足低壓冷凝蒸汽輸出總管18中R245fa流速的需要。[0048]如附圖7所示，節(jié)流膨脹冷凝器19的結構，近似于主級高壓蒸汽發(fā)生器的結構，屬于干式換熱器的范疇。在節(jié)流膨脹冷凝器19的上部，安裝有孔板節(jié)流器18-1，與R245fa低壓冷凝蒸汽輸出總管18相連。在節(jié)流膨脹冷凝器19的內(nèi)部，設有冷卻水管束19-1，冷卻水管束19-1由多根無縫鋼管組成。節(jié)流膨脹冷凝器19的下部，有R245fa液體輸送管22_1，與R245fa液體貯液罐21相連。節(jié)流膨脹冷凝器19的兩端，分別設有冷卻水進出口，冷卻水進口與冷卻水泵20相連。R245fa液體貯液罐21與R245fa液體循環(huán)泵22相連，R245fa液體循環(huán)泵22通過R245fa液體輸送管22_1和高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的所有電動比例積分調(diào)節(jié)閥23相連，把R245fa液體輸送入直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器、共晶鹽相變蓄熱罐和各主、次級高壓蒸汽發(fā)生器中。
[0049]有了上述結構后，高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的實施方式是:當高聚光型太陽能集熱裝置I啟動、運行后，太陽能光熱熱能即時產(chǎn)生。約460°C?550°C的太陽能光熱從高聚光型太陽能集熱裝置I聚焦到直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器2的下部受熱區(qū)，R245fa液體2-1通過下部受熱區(qū)吸收太陽能熱量，產(chǎn)生4.5?5.5mPa的R245fa高壓蒸汽2-2。R245fa高壓蒸汽2-2聚集在直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器2的上部，被主高壓蒸汽輸汽管3分別送到共晶鹽相變蓄熱系統(tǒng)和王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中進行蓄熱、發(fā)電。
[0050]如附圖2所示，進入王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的R245fa高壓蒸汽2_2，首先進入主I級高壓蒸汽發(fā)生器5，穿過輸汽管束5-l，R245fa高壓蒸汽2_2熱量通過輸汽管束5_1的各支管管壁，把蒸汽熱量傳導給R245fa液體5-2，R245fa液體5_2吸熱后，在臨介溫度460°C?550°C下發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生4.5?5.5mPa的R245fa高壓蒸汽5_3，R245fa高壓蒸汽5_3經(jīng)高壓蒸汽傳輸管5-4進入I級(ORC)動力渦輪機9，推動I級(ORC)動力渦輪機9運轉(zhuǎn)，由I級(ORC)動力渦輪機9帶動I級發(fā)電機9-1發(fā)電。根據(jù)0.618黃金分割法分配，主I級高壓蒸汽發(fā)生器5分配到的R245fa高壓蒸汽2_2熱量是R245fa高壓蒸汽2_2總熱量的61.8%。從I級(ORC)動力渦輪機9出來的R245fa高壓蒸汽5_3，成為低壓R245fa冷凝蒸汽，經(jīng)過低壓冷凝蒸汽傳輸管5-5，進入次I級高壓蒸汽發(fā)生器14，成為次I級高壓蒸汽發(fā)生器14的熱源。根據(jù)0.618黃金分割法分配，次I級高壓蒸汽發(fā)生器14分配到的熱源熱量，是I級(ORC)動力渦輪機排出的低壓R245fa冷凝蒸汽總冷凝熱量的61.8%。因為I級(ORC)動力渦輪機的效率為10%，所以，次I級高壓蒸汽發(fā)生器14分配到的熱源熱量，等于直接蒸發(fā)式蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽2-2總熱量X61.8% X (1-10% ) X61.8%。為了充分利用R245fa高壓蒸汽2-2總熱量，高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)把I級發(fā)電機發(fā)電量定為R245fa高壓蒸汽2-2總熱量折合發(fā)電總量的61.8%，把次I級高壓蒸汽發(fā)生器14的發(fā)電能力定為低壓R245fa冷凝蒸汽總發(fā)電能力的61.8%,并以此確定主I級高壓蒸汽發(fā)生器5、1級(ORC)動力渦輪機9、1級發(fā)電機9-1和次I級高壓蒸汽發(fā)生器14的大小和規(guī)格型號。然后，再按0.618黃金分割法，依次確定主2?4級高壓蒸汽發(fā)生器、2?4級(ORC)動力渦輪機、2?5級發(fā)電機以及次2?4級高壓蒸汽發(fā)生器的規(guī)格型號的大小。
[0051]因為主I?4級高壓蒸汽發(fā)生器的結構基本相同，R245fa高壓蒸汽2_2循環(huán)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換過程也一樣。460°C?550°C的R245fa高壓蒸汽2_2在主I級高壓蒸汽發(fā)生器5內(nèi)消耗了 61.8%的總熱熱量后，流量不變，溫度由460°C?550°C降到284.28 V?360.450C，經(jīng)R245fa高壓蒸汽輸汽管3進入主2級高壓蒸汽發(fā)生器6，R245fa高壓蒸汽2_2通過輸汽管束6-1的各支管管壁，把熱量傳導給R245fa液體6_2，R245fa液體6_2吸熱后，在臨介溫度284.28°C~360.45°C下發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生2.78~3.4mPa的R245fa高壓蒸汽6-3，R245fa高壓蒸汽6_3和從次I級高壓蒸汽發(fā)生器14產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽14_3壓力相同，通過王氏循環(huán)方式循環(huán)，R245fa高壓蒸汽6-3和14_3，在主2級高壓蒸汽發(fā)生器6內(nèi)混合后，從高壓蒸汽傳輸管6-4進入2級(ORC)動力渦輪機10，推動2級(ORC)動力渦輪機10運轉(zhuǎn)、帶動2級發(fā)電機10-1發(fā)電。
[0052]從2級(ORC)動力渦輪機10排出的低壓R245fa冷凝蒸汽，從低壓冷凝蒸汽傳輸管6-5進入次2級高壓蒸汽發(fā)生器15，成為次2級高壓蒸汽發(fā)生器15的熱源，因為2級(ORC)動力渦輪機的效率為10%，所以，進入次2級高壓蒸汽發(fā)生器15的熱源熱量等于進入2級(ORC)動力渦輪機10的R245fa高壓蒸汽6-3熱量的90% (1-10% ) X61.8%，溫度為175.6°C~222.75°C。同時，還有從次I級高壓蒸汽發(fā)生器14出來、經(jīng)低壓冷凝蒸汽傳輸管14-5進入的175.6°C~222.75°C的R245fa低壓冷凝蒸汽，也做為次2級高壓蒸汽發(fā)生器15的熱源 ，這部分熱源熱量等于進入次I級高壓蒸汽發(fā)生器15的R245fa低壓冷凝蒸汽熱量的61.8%。因為進入次2級高壓蒸汽發(fā)生器15的兩個熱源溫度相等，壓力也相等，所以，可以進行王氏循環(huán)方式循環(huán)。次2級高壓蒸汽發(fā)生器15內(nèi)的R245fa低壓液體15-2，在吸收兩個熱源熱量后，發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生R245fa高壓蒸汽15_3，R245fa高壓蒸汽15-3的溫度為175.6 V~222.75°C，從高壓蒸汽傳輸管15_4進入主3級高壓蒸汽發(fā)生器7。從主2級高壓蒸汽發(fā)生器6出來的175.61:~222.751:的1?245€&高壓蒸汽2-2也進入主3級高壓蒸汽發(fā)生器7，通過輸汽管束7-1的各支管管壁，把熱量傳導給R245fa液體7-2，R245fa液體7_2吸熱后，在臨介溫度175.6°C~222.75°C下發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生
1.72~2.1mPa的R245fa高壓蒸汽7_3，R245fa高壓蒸汽7_3和從次2級高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽15-3壓力相同，通過王氏循環(huán)方式循環(huán)，在主3級高壓蒸汽發(fā)生器7內(nèi)混合后，從高壓蒸汽傳輸管7-4進入3級(ORC)動力渦輪機11，推動3級(ORC)動力渦輪機11運轉(zhuǎn)、帶動3級發(fā)電機11-1發(fā)電。
[0053]從3級(ORC)動力渦輪機11排出的低壓R245fa冷凝蒸汽，經(jīng)低壓冷凝蒸汽傳輸管7-5進入次3級高壓蒸汽發(fā)生器16，成為次3級高壓蒸汽發(fā)生器16的熱源，因為3級(ORC)動力渦輪機11的效率為10%，所以，進入次3級高壓蒸汽發(fā)生器16的熱源熱量等于進入3級(ORC)動力渦輪機11的R245fa高壓蒸汽7-3熱量的90% (1-10% ) X61.8%，溫度為108.5°C~137.65°C。同時，還有從次2級高壓蒸汽發(fā)生器15出來、經(jīng)低壓冷凝蒸汽傳輸管15-5進入的108.5°C~137.65°C低壓冷凝蒸汽，也做為次3級高壓蒸汽發(fā)生器16的熱源，這部分熱源熱量等于進入次2級高壓蒸汽發(fā)生器15的R245fa低壓冷凝蒸汽熱量的61.8%。因為兩個熱源溫度相等，壓力也相等，所以，可以通過王氏循環(huán)方式循環(huán)，共同進入次3級高壓蒸汽發(fā)生器16做為熱源。次3級高壓蒸汽發(fā)生器16內(nèi)的R245fa冷媒低壓液體16-2，在吸收R245fa兩個冷媒低壓冷凝蒸汽熱量后，發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生1.05~
1.3mPa的R245fa高壓蒸汽16_3，從高壓蒸汽傳輸管16_4進入主4級高壓蒸汽發(fā)生器8，高壓蒸汽16-3的溫度為108.5°C~137.65°C。從主3級高壓蒸汽發(fā)生器7出來的108.5°C~137.65°C的R245fa高壓蒸汽2_2進入主4級高壓蒸汽發(fā)生器8，通過輸汽管束8_1的各支管管壁，把熱量傳導給R245fa液體8-2，R245fa液體8_2吸熱后，在臨介溫度108.5°C~137.65°C下發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生1.05~1.3mPa的R245fa高壓蒸汽8_3，R245fa高壓蒸汽8-3和從次3級高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽16_3壓力相同，通過王氏循環(huán)方式循環(huán)，在主4級高壓蒸汽發(fā)生器8內(nèi)混合后，從高壓蒸汽管8-4進入4級(ORC)動力渦輪機12，推動4級(ORC)動力渦輪機12運轉(zhuǎn)、帶動4級發(fā)電機12_1發(fā)電。
[0054]從4級(ORC)動力渦輪機12排出的低壓R245fa冷凝蒸汽，經(jīng)低壓冷凝蒸汽傳輸管8-5進入次4級高壓蒸汽發(fā)生器17，成為次4級高壓蒸汽發(fā)生器17的熱源，因為4級(ORC)動力渦輪機12的效率為10%，所以，進入次4級高壓蒸汽發(fā)生器17的熱源熱量等于進入4級(ORC)動力渦輪機12的R245fa高壓蒸汽8_3熱量的90% (1-10% ) X61.8%，溫度為67 V?85.060C。同時，還有從次3級高壓蒸汽發(fā)生器16出來、經(jīng)低壓冷凝蒸汽傳輸管16_5進入的67V?85.060C的R245fa低壓冷凝蒸汽，也做為次4級高壓蒸汽發(fā)生器17的熱源，這部分熱源熱量等于進入次3級高壓蒸汽發(fā)生器16的低壓冷凝蒸汽熱量的61.8%。因為兩個熱源溫度相等，壓力也相等，所以，可以通過王氏循環(huán)方式循環(huán)，共同進入次4級高壓蒸汽發(fā)生器17做為熱源。進入次4級高壓蒸汽發(fā)生器17的還有從主4級出來的R245fa高壓蒸汽2-2，溫度為67°C?85.06°C，成為第三個熱源。次4級高壓蒸汽發(fā)生器17內(nèi)的R245fa低壓液體17-2，在吸收三個熱源熱量后，發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生高壓蒸汽17_3，高壓蒸汽17-3的溫度為67°C?85.06°C，壓力為0.65?0.80mPa,從高壓蒸汽管17-4進入5級(ORC)動力渦輪機13，推動5級(ORC)動力渦輪機13運轉(zhuǎn)、帶動5級發(fā)電機13_1發(fā)電。
[0055]從主I級高壓蒸汽發(fā)生器進入的R245fa高壓蒸汽2_2，在主I?4級高壓蒸汽發(fā)生器循環(huán)流動，熱量被主I?4級高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)的R245fa低壓液體逐級吸收，發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生高壓蒸汽，推動I?5級(ORC)動力渦輪機運轉(zhuǎn)、帶動I?5級發(fā)電機發(fā)電。溫度從460°C?550°C降為41°C?52.5°C，如此完成一個R245fa高壓蒸汽2_2熱能轉(zhuǎn)換為電能過程；從I級(ORC)動力渦輪機9排出的284.2°C?339.9 V的R245fa低壓冷凝蒸汽，在次I?4級高壓蒸汽發(fā)生器逐級循環(huán)后，熱量被次I?4級高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)的R245fa低壓液體逐級吸收，發(fā)生液-汽相變，產(chǎn)生高壓蒸汽，進入主2?4級高壓蒸汽發(fā)生器，與主I?4級高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)的R245fa高壓蒸汽混合后，推動2?5級(ORC)動力渦輪機運轉(zhuǎn)、帶動2?5級發(fā)電機發(fā)電。溫度從284.2°C?339.9°C降為41°C?52.5°C，如此完成一個R245fa低壓冷凝蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為電能過程。
[0056]R245fa高壓蒸汽2_2和R245fa低壓冷凝蒸汽在通過主I?4級高壓蒸汽發(fā)生器和次I?4級高壓蒸汽發(fā)生器后，匯合成為R245fa低壓蒸汽，經(jīng)過低壓冷凝蒸汽傳輸總管18進入孔板節(jié)流器18-1。如附圖7、附圖8所示，孔板節(jié)流器18-1有多根小孔徑節(jié)流管，根據(jù)“焦耳-湯姆遜”定律的“節(jié)流冷效應”原理，R245fa低壓蒸汽經(jīng)孔板節(jié)流器18-1節(jié)流后，流量不變，流速增高、壓力降低，然后進入節(jié)流膨脹冷凝器19，在節(jié)流膨脹冷凝器19內(nèi)，R245fa低壓蒸汽體積突然膨脹，密度變小，與冷卻水管束19-1各支管的外表面接觸，進行熱交換，吸收20°C?25°C冷卻水的冷量，產(chǎn)生汽-液相變，由汽態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，成為低溫、低壓R245fa液體。低溫、低壓R245fa液體從節(jié)流膨脹冷凝器19下部進入R245fa貯液罐21，被R245fa液體循環(huán)泵22經(jīng)R245fa輸液管22_1和電動比例積分調(diào)節(jié)閥23，送進直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器2、共晶鹽相變蓄熱罐和王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的各主級、次級高壓蒸汽發(fā)生器，如此完成一個R245fa有機朗肯循環(huán)(ORC)和王氏循環(huán)。
[0057]R245fa流體王氏循環(huán)過程是是在絕熱的條件下進行的，高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的所有裝置和設備，都有保溫層保溫。保溫層選擇的保溫材料為硬質(zhì)聚胺脂發(fā)泡材料或難燃B1級橡塑保溫材料。保溫材料的性能和等級，按國家標準執(zhí)行。
[0058]根據(jù)0.618黃金分割法，高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量和發(fā)電能力按以下方法計算，以1000KW太陽能光熱發(fā)電站為例:
[0059]太陽能光熱發(fā)電站發(fā)電量:1000KW(ORC)動力渦輪機效率10%
[0060]1、主I級高壓蒸汽發(fā)生器的發(fā)電能力:
[0061]1000KW X 0.618=618KW (先設定)
[0062]2、主2級高壓蒸汽發(fā)生器的發(fā)電能力:
[0063](1000-618)KffX0.618X10% =23.60KW
[0064]3、主3級高壓蒸汽發(fā)生器的發(fā)電能力:
[0065](1000-618-23.60)KffX0.618X10% =22.15KW
[0066]4、主4級高壓蒸汽發(fā)生器的發(fā)電能力:
[0067](1000-618-23.60-22.15)KffX0.618X10% =20.78KW
[0068]5、主I~4級高壓蒸汽發(fā)生器的發(fā)電能力:
[0069]618+23.60+22.15+20.78=684.53KW
[0070]6、次I級高壓蒸汽發(fā)生器的發(fā)電能力:
[0071](1000-618)KffX0.618X (1-10% )=212.46KW(先設定)
[0072]7、次2級高壓蒸汽發(fā)生器的發(fā)電能力:
[0073](1000-618-212.46)KWX90% X0.618X10% =9.42KW
[0074]8、次3級高壓蒸汽發(fā)生器的發(fā)電能力:
[0075](1000-618-212.46-9.42)KWX90% X0.618X10% =8.90KW
[0076]9、次4級高壓蒸汽發(fā)生器的發(fā)電能力等于三個熱源折合發(fā)電量總合:
[0077](I)、從次三級進入的熱源發(fā)電量:
[0078](1000-618-212.46-9.42-8.90)KffX90% X0.618X10% =8.4IKff
[0079](2)、從4級(ORC)動力渦輪機進入的熱源發(fā)電量:
[0080]20.78KWX90% X 10%= 1.87KW
[0081](3)、從主4級進入的熱源發(fā)電量:
[0082](1000-684.53)KffX 10% =31.54KW
[0083]次4級高壓蒸汽發(fā)生器的發(fā)電能力(5級發(fā)電機12發(fā)電量):
[0084](8.41+1.87+31.54)KffX 10% =4.18KW
[0085]10、次I~4級高壓蒸汽發(fā)生器的發(fā)電能力:
[0086]212.46+9.42+8.90+4.18=234.96KW
[0087]11、高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的總發(fā)電能力為:
[0088](684.53+234.96) Kff=919.49KW
[0089]12、高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的理論發(fā)電率為:
[0090]919.49Kff^-1OOOKffX 100% =91.94%
[0091]13、高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的光熱利用率為:
[0092](1000-8.41-1.87-31.54) Kff^-1OOOKffX 100% =95.82%
[0093]14、高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的最后冷凝熱量為:
[0094](8.41+1.87+31.54)Kff=41.82KW[0095]從以上計算可以看出，高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，通過王氏循環(huán)，(ORC)動力渦輪機效率從8?11%提高到91.94%，達到8倍以上，光熱利用率為95.82%。
[0096]上述的高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，智能化PLC控制系統(tǒng)28中的主控電腦28-1，通過溫度傳感器28-2、壓力傳感28-3傳遞的信息，始終對高聚光型太陽能集熱裝置1、直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器2、共晶鹽相變蓄熱系統(tǒng)中的共晶鹽相變蓄熱罐4和王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的主I?4級、次I?4級高壓發(fā)生器、I?5級(ORC)動力渦輪機、I?5級發(fā)電機運行進行監(jiān)控，記錄運行數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)，主控電腦28-1通過通訊接口與變配電柜25連接，隨時掌握發(fā)電、變配電、輸電信息，控制變配電柜25有序工作。主控電腦28-1可以遠程控制，操作人員也可以通過安裝在各部位的圓盤式溫度表26、壓力表27，實施現(xiàn)場監(jiān)控，保證高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)正常運行。如果系統(tǒng)某部位發(fā)生故障和異常狀態(tài)，主控電腦28-1報警系統(tǒng)可以報警并顯示故障位置和故障原因，實施遠程控制，關、停相關部件和設備，防止大故障發(fā)生，避免大事故出現(xiàn)。
[0097]上述高聚光型光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，由于米用王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，把太陽能光熱利用率提高到95.82%以上，把(ORC)動力渦輪機效率從8?11%提高到91.94%以上，把電價降低到光伏電價的10%，實現(xiàn)了太陽能低價發(fā)電的夢想，在節(jié)能、減排科技領域里無疑是一個偉大創(chuàng)舉和創(chuàng)新。
【權利要求】
1.一種高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，一種利用高聚光型太陽能集熱裝置聚集陽光反射到直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器底部，使環(huán)保型有機冷媒受熱直接蒸發(fā)，產(chǎn)生高壓冷媒蒸汽，進入王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，把太陽熱能轉(zhuǎn)換為低價高位電能的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)。由包括:高聚光型太陽能集熱裝置、直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器、共晶鹽蓄熱系統(tǒng)、王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、PLC智能控制系統(tǒng)等組成。其特征在于，所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，安裝有高聚光型太陽能集熱裝置。高聚光型太陽能集熱裝置是弧形或拋物面反射鏡組成的蝶形或拋物線形陽光反射器和陽光自動跟蹤器的組合體。這種陽光反射器的焦距長短由反射鏡面弧度大小確定，焦點溫度高低由焦距長、短確定，集熱量大小由陽光反射器反射鏡面面積的大小確定，高聚光型太陽能集熱裝置的數(shù)量由太陽能發(fā)電站全天24小時發(fā)電量確定。多組高聚光型太陽能集熱裝置以扇形方陣布置在直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器周圍，聚焦點集中在直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器的下部受熱區(qū)。陽光自動跟蹤器，安裝在陽光反射器下部，可以使陽光反射器自動跟蹤太陽光線，全天侯對準太陽，提取、利用最大的太陽輻射量，光熱利用率達到75%以上。
2.如權利要求1所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的高聚光型太 陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，安裝有直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器安裝在鋼制或混凝土支架上，安裝高度由高聚光型太陽能集熱裝置的焦距長、短確定。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器是高壓容器，用不銹鋼板或其它耐壓、耐腐蝕金屬材料制作，承受壓力大于5.5mPa。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器下部是太陽能熱量的受體，也是高聚光型太陽能集熱裝置的光熱聚焦區(qū)，吸收太陽能熱能。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器上部是環(huán)保型有機冷媒高壓蒸汽聚集區(qū)，環(huán)保型有機冷媒(氯乙烷或R245fa)在直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器下部受熱區(qū)吸收太陽熱量后，發(fā)生液-汽相變，由液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)，產(chǎn)生4.5-5.5mPa的環(huán)保型有機冷媒高壓蒸汽，高壓蒸汽在直接蒸發(fā)式高壓蒸氣發(fā)生器上部聚集后，進入到共晶鹽蓄熱系統(tǒng)和王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)蓄熱、發(fā)電。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器的上部安裝有安全閥、溫度表、壓力表、溫度傳感器、壓力傳感器，下部安裝有電動比例積分調(diào)節(jié)閥，根據(jù)直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)的溫度和壓力，自動調(diào)節(jié)液態(tài)環(huán)保型有機冷媒的流量。直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器除了下部受熱區(qū)以外，全部用耐高溫保溫材料保溫。
3.如權利要求1所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，選擇使用的環(huán)保型有機冷媒介質(zhì)是霍尼韋爾245fa(以下簡稱R245fa)，R245fa的化學名稱是五氟丙烷，分子式是CF3CH2CHF2，具有熱力學性質(zhì)穩(wěn)定、熱傳導系數(shù)高、工作溫度范圍廣、不燃燒、不破壞臭氧層等特性?？捎糜谧匀换蚬I(yè)來源的熱能轉(zhuǎn)換，采用有機朗肯循環(huán)和王氏循環(huán)技術產(chǎn)生電力。R245fa受熱后產(chǎn)生高壓蒸汽的初始溫度為460°C~550°C，壓力為4.5-5.5mPa。
4.如權利要求1所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，安裝有王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。王氏循環(huán)是專利發(fā)明人王天祥自己設計的一種流體循環(huán)。王氏循環(huán)是在有機朗肯循環(huán)(ORC)原理的基礎上，創(chuàng)造出的一種新型循環(huán)方式，即流體壓力平衡正壓循環(huán)，簡稱王氏循環(huán):“在絕熱、保溫的條件下，同種物質(zhì)的流體在相同壓力下可以平衡流動正壓循環(huán)”。王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是多級發(fā)電系統(tǒng)，王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括多級主級、次級高壓蒸汽發(fā)生器和多級(ORC)動力渦輪機和發(fā)電機。王氏循環(huán)使有機冷媒高壓蒸汽多次循環(huán)，在不同溫度、不同壓力下逐級推動有機朗肯循環(huán)(ORC)動力渦輪機運行，帶動發(fā)電機發(fā)電。王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)把冷凝熱降低到4.18%左右，把95.82%以上的熱能利用起來，徹底解決了(ORC)動力渦輪機低效率難題，把有機朗肯循環(huán)(ORC)動力渦輪機的效率由8~11%提高到91.94%以上，提高熱能利用率8倍以上。王氏循環(huán)即流體壓力平衡正壓循環(huán)，已經(jīng)應用在本專利發(fā)明人王天祥的另一項發(fā)明專利:海軍航母、艦船、潛艇發(fā)動機廢熱、余熱動力系統(tǒng)(申請?zhí)朻201310242926.7)上。
5.如權利要求1所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，采用0.618黃金分割法，量化直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器內(nèi)R245fa產(chǎn)生的熱能和發(fā)電能力，用以確定、選擇配置王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)各主級、次級高壓蒸汽發(fā)生器和(ORC)動力蝸輪機、發(fā)電機的規(guī)格、型號；量化進入各主級、次級高壓蒸汽發(fā)生器的R245fa的高壓蒸汽量和冷凝蒸汽量，通過電動比例積分調(diào)節(jié)閥自動控制進入各主級、次級高壓蒸汽發(fā)生器的R245fa液體流量。同時，量化各級發(fā)電機發(fā)電量。是世界上第一個把0.618黃金分割法運用到太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的技術創(chuàng)新。
6.如權利要求1所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，選擇使用的是有機朗肯循環(huán)(ORC)動力蝸輪機〈以下簡稱(ORC)動力渦輪機〉，低溫有機朗肯循環(huán)(ORC)是類似于傳統(tǒng)的蒸汽渦輪機循環(huán)。低溫有機朗肯循環(huán)(ORC)蝸輪機，是一種利用環(huán)保型低沸點有機液體如:R245fa、R410A、R134a、氯乙烷等制冷劑做為有機工質(zhì)循環(huán)的動力設備。這種(ORC)動力蝸輪機可以帶動發(fā)電機發(fā)電。(ORC)動力蝸輪機是系列化產(chǎn)品，(ORC)動力蝸輪機與發(fā)電機組成(ORC)動力蝸輪機發(fā)電設備，單臺發(fā)電能力為5~400KW。王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)高聚光型太陽能集熱裝置反射總熱量的大小，選擇不同發(fā)電能力的(ORC)動力蝸輪機發(fā)電組合設備，建立逐級發(fā)電系統(tǒng)太陽能發(fā)電站。本發(fā)明選擇(ORC)動力蝸輪機的循環(huán)工質(zhì)為環(huán)保型有機冷媒R2`45fa，本發(fā)明是世界上太陽能光熱發(fā)電領域里，第一個引進和應用這種多級低溫發(fā)電組合設備的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，是高科技領域里的技術創(chuàng)新。
7.如權利要求1所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，安裝有節(jié)流膨脹冷凝器，用于冷卻環(huán)保型有機冷媒R245fa低壓蒸汽。節(jié)流膨脹冷凝器上安裝有孔板節(jié)流器，和水冷卻設備，水冷卻設備包括冷卻水泵和冷卻水，冷卻水泵把冷卻水送進節(jié)流膨脹冷凝器。根據(jù)“焦耳-湯姆遜”定律的“節(jié)流冷效應”原理，R245fa低壓冷凝蒸汽經(jīng)過孔板節(jié)流器時，流量不變，流速增大，壓力降低，進入節(jié)流膨脹冷凝器后，體積突然膨脹、密度減小，有利于吸收冷卻水的冷量，產(chǎn)生汽-液相變，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，成為R245fa低壓液體，進入貯液器。高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)安裝節(jié)流膨脹冷凝器后，使冷卻水用量大幅減少，是世界節(jié)能領域里一大技術創(chuàng)新。
8.如權利要求1所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，安裝有共晶鹽相變蓄熱系統(tǒng)。共晶鹽相變蓄熱系統(tǒng)由共晶鹽相變蓄熱罐、共晶鹽和各種閥門、管道組成。共晶鹽相變蓄熱罐內(nèi)安裝有不同相變臨界溫度(82°C~164°C )的共晶鹽相變蓄熱材料，分別灌裝在密封的球形或矩形容器中，從低溫到高溫，由下到上，分層安放在共晶鹽相變蓄熱罐內(nèi)，通過共晶鹽固-液相變，以顯熱加潛熱的方式吸收、貯存直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的R245fa高壓蒸汽的熱量。貯存的熱量用于晚間發(fā)電和補充連續(xù)陰雨天、冬季發(fā)電熱源熱量不足時的熱量。共晶鹽相變蓄熱系統(tǒng)是高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)全年、全天侯24小時連續(xù)發(fā)電的保障系統(tǒng)。這種利用不同相變臨界溫度的共晶鹽固-液相變蓄熱技術，是目前世界上共晶鹽相變蓄熱技術應用領域和太陽能光熱發(fā)電領域里一大技術創(chuàng)新。
9.如權利要求1所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，安裝有PLC智能控制系統(tǒng)。主控電腦通過溫度傳感器、壓力傳感器檢測的信息，對高聚光型太陽能光熱裝置的陽光自動跟蹤設備實施控制，使該裝置陽光反射器反射鏡面自動跟隨太陽轉(zhuǎn)動；對直接蒸發(fā)式高壓蒸汽發(fā)生器下部安裝的電動比例積分調(diào)節(jié)閥、共晶鹽蓄熱裝置上、下部安裝的電動比例積分調(diào)節(jié)閥、王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中多級主級、次級高壓蒸汽發(fā)生器上的電動比例積分調(diào)進行監(jiān)控、控制和調(diào)節(jié)，收集、記錄運行信息，保證電動比例積分調(diào)節(jié)閥無故障運行，自動調(diào)節(jié)液態(tài)R245fa的流量，以控制冷媒高壓蒸汽的發(fā)生量；通過對高聚光型太陽能光熱直接蒸發(fā)式王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的所有電動閥進行控制和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)太陽能發(fā)電系統(tǒng)蓄熱、放熱過程自動化，保證全天侯24小時發(fā)電；通過對王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的主級、次級高壓發(fā)生器、(ORC)動力蝸輪機、發(fā)電機及變配電柜進行實時監(jiān)控，隨時掌握發(fā)電、變配電、輸電信息，控制變配電柜有序工作。主控電腦通過通訊接口與變配電柜連接,記錄王氏循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的運行數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)。主控電腦設有報警系統(tǒng)，可以報警并顯示故障位置和故障原因，實施遠程控制，關、停相關部件和設備，防止重大故障發(fā)生，避免重大事故出現(xiàn)。
【文檔編號】F01K25/00GK103775144SQ201310373199
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權日:2013年8月15日
【發(fā)明者】王天祥 申請人:王天祥