一種塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，更具體地涉及一種分布式塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化石能源的大規(guī)模應(yīng)用，能源短缺以及環(huán)境污染帶來(lái)的問(wèn)題對(duì)人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響日趨明顯。我國(guó)屬于全球太陽(yáng)能資源最豐富的地區(qū)之一，充分合理地利用太陽(yáng)能資源，對(duì)于減少并最終替代傳統(tǒng)能源的使用具有重要意義。
[0003]太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)主要包括光伏發(fā)電與光熱發(fā)電兩大類(lèi)。其中，光伏發(fā)電技術(shù)在21世紀(jì)獲得了較快的發(fā)展，但目前仍然存在一些尚未解決的問(wèn)題，比如太陽(yáng)能電池的效率與成本難以協(xié)調(diào)、大規(guī)模儲(chǔ)電技術(shù)仍有待探索等，這些因素都限制了光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
[0004]而太陽(yáng)能光熱發(fā)電主要是指聚焦型太陽(yáng)能熱發(fā)電，按照太陽(yáng)能的聚集方式可分為槽式、線(xiàn)性菲涅爾式、塔式及碟式四種。與光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，光熱發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是可以通過(guò)儲(chǔ)熱及補(bǔ)燃的方式解決太陽(yáng)能不穩(wěn)定、不持續(xù)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)不間斷的電力輸出。但是，當(dāng)前的槽式與塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)均采用朗肯循環(huán)，所用的蒸汽輪機(jī)通常功率較大，因此，只能采用大規(guī)模集熱的集中式發(fā)電方式，這便帶來(lái)了初期投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)成本高等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)由集熱溫度較高的塔式太陽(yáng)能集熱器與熱聲發(fā)電機(jī)結(jié)合構(gòu)成，解決了現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建造周期長(zhǎng)、成本較高的問(wèn)題。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，包括塔式太陽(yáng)能集熱器、循環(huán)栗和熱聲發(fā)電機(jī)，所述塔式太陽(yáng)能集熱器、循環(huán)栗和熱聲發(fā)電機(jī)通過(guò)熱流體輸送管道依次連通并構(gòu)成發(fā)電回路;所述塔式太陽(yáng)能集熱器通過(guò)反射太陽(yáng)光對(duì)其內(nèi)部的傳熱流體加熱，所述循環(huán)栗驅(qū)動(dòng)所述傳熱流體在所述發(fā)電回路中循環(huán)流動(dòng)，所述熱聲發(fā)電機(jī)將被加熱的所述傳熱流體傳遞的熱能轉(zhuǎn)化為電能。
[0009]進(jìn)一步的，前述塔式太陽(yáng)能集熱器將其內(nèi)部的所述傳熱流體加熱至500-600°C，所述傳熱流體包括恪融鹽或者超臨界水。
[0010]進(jìn)一步的，前述熱聲發(fā)電機(jī)的流體入口上依次連通有補(bǔ)燃裝置、蓄熱裝置。
[0011]進(jìn)一步的，前述蓄熱裝置內(nèi)部填充熔鹽材料，所述熱流體輸送管道穿過(guò)所述蓄熱裝置，并且被所述熔鹽材料包裹，使所述熱流體輸送管道內(nèi)的傳熱流體與所述熔鹽材料產(chǎn)生熱交換。
[0012]進(jìn)一步的，前述熔鹽材料的蓄熱方式為相變蓄熱，所述熔鹽材料的相變溫度與所述傳熱流體在所述塔式太陽(yáng)能集熱器中被加熱后達(dá)到的溫度相同。
[0013]進(jìn)一步的，前述補(bǔ)燃裝置的流體入口與所述塔式太陽(yáng)能集熱器的流體出口通過(guò)所述熱流體輸送管道連通。
[0014]進(jìn)一步的，前述補(bǔ)燃裝置的流體入口分別與所述塔式太陽(yáng)能集熱器、循環(huán)栗連通，并可根據(jù)光照情況控制所述補(bǔ)燃裝置與所述塔式太陽(yáng)能集熱器、循環(huán)栗之間的連通狀態(tài)。
[0015]進(jìn)一步的，前述補(bǔ)燃裝置的流體入口與所述塔式太陽(yáng)能集熱器之間設(shè)有第一閥門(mén)，所述補(bǔ)燃裝置的流體入口與所述循環(huán)栗之間設(shè)有第二閥門(mén)。
[0016]進(jìn)一步的，前述塔式太陽(yáng)能集熱器與所述循環(huán)栗之間的所述熱流體輸送管道上設(shè)置膨脹槽。
[0017]進(jìn)一步的，前述熱聲發(fā)電機(jī)為機(jī)械雙作用型行波熱聲發(fā)電機(jī)或者聲學(xué)雙作用型行波熱聲發(fā)電機(jī)。
[0018](三)有益效果
[0019]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0020]本發(fā)明提供的一種塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，由塔式太陽(yáng)能集熱器、循環(huán)栗和熱聲發(fā)電機(jī)通過(guò)熱流體輸送管道依次連通并構(gòu)成發(fā)電回路;塔式太陽(yáng)能集熱器通過(guò)反射太陽(yáng)光對(duì)其內(nèi)部的傳熱流體加熱，循環(huán)栗驅(qū)動(dòng)傳熱流體在所述發(fā)電回路中循環(huán)流動(dòng)，熱聲發(fā)電機(jī)將被加熱的傳熱流體傳遞的熱能轉(zhuǎn)化為電能。該塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)將塔式太陽(yáng)能集熱器與熱聲發(fā)電機(jī)有效結(jié)合在一起。塔式太陽(yáng)能集熱器由于具有較高的聚光比，可以獲得較高的集熱溫度，這有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的熱電效率。因此，與熱聲發(fā)電機(jī)結(jié)合，可形成一套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝便利、建造靈活、建造周期短的塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)。
[0021]本發(fā)明提供的一種塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，采用的熱聲發(fā)電機(jī)做為一種新型熱發(fā)電裝置，具有可靠性好、功率靈活、效率高、對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)。行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)采用類(lèi)似斯特林循環(huán)的熱力學(xué)循環(huán)，其理論效率等于卡諾效率。另一方面，行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)由于完全取消了高溫端運(yùn)動(dòng)部件，而具有可靠性高，維護(hù)成本低，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使整個(gè)塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠、降低運(yùn)行成本、同時(shí)具有較高的熱電效率。
[0022]本發(fā)明提供的一種塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，既可以單臺(tái)小功率工作，又可以多臺(tái)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)大功率工作，具有靈活的輸出功率，可根據(jù)實(shí)際的需要而設(shè)定，并且靈活應(yīng)用于不同的場(chǎng)合。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施例三塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]其中，1:熱聲發(fā)電機(jī);2:循環(huán)栗;3:膨脹槽;4:塔式太陽(yáng)能集熱器;5:補(bǔ)燃裝置;6:蓄熱裝置;7:熱流體輸送管道;8:主水冷器;9:回?zé)崞鳎?0:加熱器；11:熱緩沖管；12:次水冷器;13:直線(xiàn)發(fā)電機(jī);14:膨脹活塞；15:壓縮活塞；16:直流抑制器;17:諧振管；18:第一閥門(mén)；19:第二閥門(mén)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不能用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有說(shuō)明，“若干”的含義是一個(gè)或一個(gè)以上。
[0029]在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可視具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0030]實(shí)施例一
[0031]如圖1所示，本實(shí)施例提供的一種塔式聚光太陽(yáng)能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，包括塔式太陽(yáng)能集熱器4、循環(huán)栗2和熱聲發(fā)電機(jī)1，熱流體輸送管道7用以將系統(tǒng)中所有部件連接起來(lái)，使塔式太陽(yáng)能集熱器4、循環(huán)栗2和熱聲發(fā)電機(jī)I通過(guò)熱流體輸送管道7依次連通并構(gòu)成發(fā)電回路。
[0032]塔式太陽(yáng)能集熱器4通過(guò)反射太陽(yáng)光對(duì)回路中的傳熱流體加熱，塔式太陽(yáng)能集熱器4具有較高的聚光比，使其集熱溫度較高，可以使傳熱流體的運(yùn)行溫度在500-600°C之間，可有效提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。其中，傳熱流體包括熔融鹽或超臨界水，選用熔融鹽時(shí)主要是由硝酸鹽組成的混合鹽。需要說(shuō)的是，由硝酸鹽組成的混合鹽，具有熔點(diǎn)較低的優(yōu)點(diǎn)，并且運(yùn)行時(shí)可以保持為液體狀態(tài);采用熔融鹽做為傳熱流體，可大大降低系統(tǒng)的操作壓力和安全要求，提高系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性，此時(shí)循環(huán)栗2可選擇高溫熔鹽栗。而采用超臨界水做為傳熱流體時(shí)，系統(tǒng)需要較高的運(yùn)行壓力，此時(shí)循環(huán)栗2可選擇高溫高壓水栗。由于與熔融鹽相比，超臨界水的價(jià)格比較低廉，同時(shí)超臨界水還具有更高的比熱容和熱導(dǎo)率，本實(shí)施例中優(yōu)選的采用超臨界水作為傳熱流體。但是，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體情況選擇合適的傳熱流體。
[0033]循環(huán)栗2用以驅(qū)動(dòng)傳熱流體在發(fā)電回路中循環(huán)流動(dòng)，為熱聲發(fā)電機(jī)I提供熱能，其中，循環(huán)栗2的型號(hào)可根據(jù)管路中選取的傳熱流體加以選擇。
[0034]熱聲發(fā)電機(jī)I將被加熱的傳熱流體傳遞的熱能轉(zhuǎn)化為電能，熱聲發(fā)電機(jī)做為一種新型能源轉(zhuǎn)換機(jī)械，具有可靠性好，功率靈活，效率高，環(huán)境友好等特點(diǎn)。
[0035]塔式太陽(yáng)能集熱器4的流體出口上連通有補(bǔ)燃裝置5，其作用是當(dāng)遇到連續(xù)陰雨天氣等光照長(zhǎng)時(shí)間不足的情況時(shí)，通過(guò)燃燒化石燃料為整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)提供熱能，保證整個(gè)系統(tǒng)能夠連續(xù)、穩(wěn)定地運(yùn)行。
[0036]補(bǔ)燃裝置5的流體出口上連通有蓄熱裝置6，其作用是保證整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定地運(yùn)行。蓄熱裝置6內(nèi)部填充熔鹽材料，本實(shí)施例中，熔鹽材料主要采用以碳酸鹽為主的混合鹽，且熔鹽材料主要蓄熱方式為相變蓄熱，熔鹽材料的相變溫度與傳熱流體在塔式太陽(yáng)能集熱器4中被加熱后達(dá)到的溫度相同，其相變蓄熱溫度在500-600°C之間。熱流體輸送管道7穿過(guò)蓄熱裝置6，并且被熔鹽材料包裹，使熱流體輸送管道7內(nèi)的傳熱流體與熔鹽材料產(chǎn)生熱交換。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)熱聲發(fā)電機(jī)I的設(shè)計(jì)工況選用合適的熔鹽做為蓄熱材料。其工作原理為，在陽(yáng)光充足的時(shí)候?qū)⒍嘤嗟臒崃績(jī)?chǔ)存起來(lái)，在光照條件不佳的時(shí)候釋放熱量。同時(shí)相變蓄熱的方式還能使傳熱流體保持相對(duì)穩(wěn)定的溫度，這有利于熱聲發(fā)電機(jī)I穩(wěn)定、高效地運(yùn)行，并提