一種采用導熱油傳熱的儲能式太陽能過熱蒸汽鍋爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種采用導熱油傳熱的儲能式太陽能過熱蒸汽鍋爐，屬于太陽能利用技術。其特征在于：包括由傳熱介質輸送管道依次連接呈循環回路的以下幾部分：供熱裝置，傳熱裝置緩沖容器，儲熱裝置和輸出裝置，傳熱介質為導熱油，儲熱介質為熔鹽。可根據不同的環境要求，選擇不同的加熱方式，保證在沒有陽光的時候也能持續的提供過熱蒸汽，經濟效益好，環保節能，儲熱材料可以利用本公司實用新型的石英砂復合熔鹽，降低初期的投資成本。
【專利說明】一種采用導熱油傳熱的儲能式太陽能過熱蒸汽鍋爐
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能利用技術，特別是一種采用導熱油傳熱的儲能式太陽能過熱蒸汽鍋爐。
【背景技術】
[0002]過熱蒸汽在生活及工業生產中用途非常廣泛。目前的過熱蒸汽鍋爐一般采用天然氣、燃油，電加熱來提供熱量，但是燃料成本太高，并且產生環境污染。太陽能鍋爐成為工業蒸汽制備的首選。但是目前的太陽能鍋爐存在一些待解決的缺陷，例如只能白天工作，使得設備利用率降低。為解決這一問題，有些太陽能鍋爐在夜間結合采用電加熱的方式提高鍋爐運行效率；另一方面，目前鍋爐普遍采用熔鹽作為傳熱介質，但是熔鹽由于凝固點比較高，如果被加熱的水初始溫度較低或者管道循環壓力不足，熔鹽在熱循環系統中與水換熱后容易凝固或在傳熱表面結晶等造成循環管道堵塞；第三方面，目前的太陽能鍋爐產品對于環境要求較高，在有些環境下效率低導致運行成本高。但是盡管存在這些問題，但是由于其取之不盡的特點，如何高效開發利用太陽能，仍然值得人們去探索。
實用新型內容
[0003]本實用新型根據上述領域存在的空白和需求，本實用新型提供一種儲能式太陽能蒸汽鍋爐，能夠在不同的環境下保證持續提供過熱蒸汽，運行成本低，不容易造成管道堵塞，具體方案如下:
[0004]一種采用導熱油傳熱的儲能式太陽能過熱蒸汽鍋爐，其特征在于:
[0005]包括由傳熱介質輸送管道依次連接呈循環回路的以下幾部分:供熱裝置，傳熱介質緩沖容器，儲熱裝置和輸出裝置；
[0006]所述供熱裝置用于收集太陽能并加熱傳熱介質；
[0007]所述傳熱介質輸送管道用于向儲熱裝置和輸出裝置輸送攜帶熱能的傳熱介質；
[0008]所述儲熱裝置用于盛裝儲熱介質；
[0009]所述傳熱介質緩沖容器用于盛裝所述循環回路中傳熱介質；
[0010]所述傳熱介質輸送管道上設置有循環泵，所述循環泵用于為所傳熱介質在所述傳熱介質輸送管道中循環流動提供動力；
[0011]所述傳熱介質輸送管道用于將傳熱介質從所述供熱裝置輸送至所述儲熱裝置和所述輸出裝置，使得所述儲熱介質被加熱，并使得所述輸出裝置輸出熱水或蒸汽或過熱蒸汽，最后將釋放熱能之后的傳熱介質輸送回到供熱裝置或者所述輸出裝置中；
[0012]所述傳熱介質為導熱油；
[0013]所述輸出裝置包括通過所述傳熱介質輸送管道依次相連的過熱蒸汽發生器、蒸汽發生器以及預熱器；使用狀態下，傳熱介質經過熱蒸汽發生器流出后進入蒸汽發生器，然后進所述預熱器，最后回到供熱裝置或者傳熱介質緩沖容器中；所述過熱蒸汽發生器用于吸收所述傳熱介質攜帶的熱量后將被提供的蒸汽加熱成過熱蒸汽并輸出；所述蒸汽發生器用于吸收所述傳熱介質攜帶的熱量后將被提供的熱水加熱成蒸汽并輸出；所述預熱裝置用于向所述蒸汽發生器提供預熱的熱水；所述預熱器預熱熱水的熱量部分或全部來源于流經的傳熱介質中的余熱。
[0014]本實用新型的鍋爐中，設置了傳熱介質緩沖容器，用于緩沖系統壓力波動，起到穩壓卸荷的作用，在系統內導熱油壓輕微變化時，能保證系統的壓力穩定，使得泵不會因壓力的改變而頻繁的開啟，提高系統的安全性和設備的使用壽命。傳熱介質采用導熱油，還設置了儲熱裝置，用于盛裝儲熱介質。用于本實用新型的儲熱介質可以是具有儲熱功能的熔鹽、導熱油或其它相變材料。導熱油在循環回路中流動并依次與供熱裝置、儲熱裝置、輸出裝置發生熱交換；陽光充足時，導熱油從供熱裝置獲得熱能后，流經儲熱裝置使其中的儲熱介質獲得熱能并儲存下來，流經攜熱產物輸出裝置使得其中的水加熱成熱水、水蒸汽、過熱蒸汽；導熱油凝固點低，不容易凝固堵塞。夜間或陽光弱時，儲熱裝置中儲熱介質儲存的熱量可在相當時間段內向導熱油提供熱量從而保證導熱油持續在循環回路中流動并加熱熱水、水蒸汽、過熱蒸汽。在循環回路中的管道上還裝有數量充足的循環泵，為導熱油提供循環動力。
[0015]本實用新型利用熔鹽儲存熱量，保證在沒有陽光的時候也能持續的供過熱蒸汽，經濟效益好，環保節能。熔鹽在傳熱介質的價格及使用壽命方面具有絕對的優勢，；熔鹽比熱大，儲熱密度大，前期設備投資成本低；對儲熱設備的要求低。同時采用導熱油進行傳熱，可以獲得很高的操作溫度的同時產生很小的壓力，即可以大大降低高溫加熱系統的操作壓力和安全要求，提高了系統和設備的可靠性；可以在更寬的溫度范圍內滿足不同溫度加熱、冷卻的工藝需求，或在同一個系統中用同一種導熱油同時實現高溫加熱和低溫冷卻的工藝要求。即可以降低系統和操作的復雜性；省略了水處理系統和設備，提高了系統熱效率，減少了設備和管線的維護工作量。即可以減少加熱系統的初投資和操作費用；簡而言之，可在低壓下進行傳熱，提高系統的安全性。
[0016]本實用新型的鍋爐中，所述輸出裝置中，包括過熱蒸汽發生器，蒸汽發生器和預熱器，蒸汽發生器和預熱器的熱量可全部地來源與本鍋爐的循環回路中的傳熱介質，也可以部分地來源與本鍋爐循環回路中的傳熱介質的預熱，或同時配備另外一套與本實用新型類似的鍋爐循環回路系統用于提供蒸汽或熱水，該另外用于產生預熱水的鍋爐系統中的輸出裝置簡單地為一個換熱器，用于向蒸汽發生器提供預熱水。
[0017]優選所述供熱裝置選自槽式、塔式、線性菲涅爾式太陽能光熱發電聚集太陽能的裝置。可以在不同環境下選擇不同的供熱裝置，使得本實用新型的鍋爐不受使用環境的限制。
[0018]優選所述供熱裝置至所述傳熱介質緩沖容器之間的傳熱介質輸送管道上設置有閥門I;在所述輸出裝置與所述供熱裝置之間的傳熱介質輸送管道近供熱裝置一端設置有閥門2。閥門I或閥門2用于調節循環回路中導熱油的流動途徑或流速。
[0019]優選還設置有一段能避開閥門2，供熱裝置以及閥門1，并將輸出裝置與所述傳熱介質緩沖容器直接連通的傳熱介質輸送管道，該段傳熱介質輸送管道上設置有閥門3。該管道，結合閥門I和2使用，在夜間或陽光太弱時，關閉閥門I和2，開啟閥門3，使導熱油不流經供熱裝置，減少熱消耗，直接在其余裝置之間形成循環回路，利用儲熱裝置的儲存熱能制備蒸汽。
[0020]優選所述儲熱介質為石英砂復合熔鹽。本實用新型中優選石英砂復合熔鹽，見專利申請號201310732738.2，201310040070.5，201310040909.5中所記載的石英砂復合熔鹽。具有降低熔鹽使用成本的優點。
[0021]優選所述換熱器還連接有除氧器。用于除去水中所含的氧，保證給水品質，使鍋爐通流部分及換熱系統的管路和設備免受腐蝕，延長使用壽命。
[0022]綜上所述，本實用新型提供的太陽能過熱蒸汽鍋爐，采用太陽能光熱發電聚焦太陽能的方式供熱，系統的集熱效率高，可提高能源的利用率。設置儲能系統，保證系統可以24小時持續溫度的提供過熱蒸汽；利用單罐以及本單位研發的石英砂復合熔鹽儲能，從設備和材料上都降低了前期的投資成本，并且單罐使得系統的控制更加的簡單。置雙回路供熱系統，降低在夜晚利用儲存的能量供熱時的熱損耗，也能降低導熱油泵的動力能耗。在白天有太陽能的時候可關閉輸出裝置的回路，保證系統可以快速的預熱。
[0023]有益效果
[0024]1.本實用新型采用聚集的太陽能提供的熱量作為熱源，節能環保。可采用三種方式提供熱源:槽式、塔式、線性菲涅爾式太陽能光熱發電方式的鏡場聚集太陽能。可根據不同的環境要求，選擇不同的加熱方式。
[0025]2.本實用新型利用熔鹽儲存熱量，保證在沒有陽光的時候也能持續的提供過熱蒸汽，經濟效益好，環保節能。采用導熱油進行傳熱，不容易造成管道堵塞，鍋爐維護成本低。
[0026]3.本實用新型利用單罐進行靜態儲熱，儲熱材料可以利用本公司實用新型的石英砂復合熔鹽，降低初期的投資成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1本實用新型的采用導熱油傳熱的儲能式太陽能過熱蒸汽鍋爐示意圖；
[0028]1-傳熱介質輸送管道，2-供熱裝置(集熱器)，3_傳熱介質緩沖容器(導熱油緩沖罐)，4-儲熱裝置(熔鹽儲存罐)和5-1過熱蒸汽發生器，5-2蒸汽發生器，5-3-預熱器，，6-循環泵，7-1閥門1、7-2閥門2、7-3閥門3，8-除氧器
【具體實施方式】
[0029]如圖1所示，本實用新型提供的采用導熱油傳熱的儲能式太陽能蒸汽鍋爐，包括由傳熱介質輸送管道I依次連接呈循環回路的以下幾部分:供熱裝置2，傳熱介質緩沖容器3，儲熱裝置4和輸出裝置；所述供熱裝置2用于收集太陽能并加熱傳熱介質；所述傳熱介質輸送管道I用于向儲熱裝置4和輸出裝置5輸送攜帶熱能的傳熱介質；所述儲熱裝置4用于盛裝儲熱介質；所述傳熱介質緩沖容器3用于盛裝所述循環回路中傳熱介質；所述傳熱介質輸送管道上設置有循環泵6，所述循環泵用于為所述傳熱介質在所述傳熱介質輸送管道I中循環流動提供動力；所述傳熱介質輸送管道I用于將傳熱介質從所述供熱裝置輸送至所述儲熱裝置4和所述輸出裝置，使得所述儲熱介質被加熱，并使得輸出裝置輸出蒸汽，最后將釋放熱能之后的傳熱介質輸送回到供熱裝置2或者所述傳熱介質緩沖容器3 ;所述傳熱介質為導熱油；所述輸出裝置包括通過所述傳熱介質輸送管道依次相連的過熱蒸汽發生器5-1、蒸汽發生器5-2以及預熱器5-3 ;使用狀態下，傳熱介質經過熱蒸汽發生器5-1流出后進入蒸汽發生器5-2，然后經所述預熱器5-3，最后回到供熱裝置2或者傳熱介質緩沖容器3中；所述過熱蒸汽發生器5-1用于吸收所述傳熱介質攜帶的熱量后將被提供的蒸汽加熱成過熱蒸汽并輸出；所述蒸汽發生器5-2用于吸收所述傳熱介質攜帶的熱量后將被提供的熱水加熱成蒸汽并輸出；所述預熱器5-3用于向所述蒸汽發生器5-2提供預熱的熱水；所述預熱器5-3預熱熱水的熱量部分或全部來源于流經的傳熱介質中的余熱。
[0030]本實用新型的鍋爐系統中設置的傳熱介質緩沖容器用于緩沖系統壓力波動，起到穩壓卸荷的作用，在系統內導熱油壓輕微變化時，能保證系統的壓力穩定，泵不會因壓力的改變而頻繁的開啟，提高系統的安全性和設備的使用壽命。傳熱介質采用導熱油，還設置了儲熱裝置，用于盛裝儲熱介質。用于本實用新型的儲熱介質可以是具有儲熱功能的熔鹽、導熱油或其它相變材料。導熱油在循環回路中流動并依次與供熱裝置、儲熱裝置、輸出裝置發生熱交換；陽光充足時，導熱油從供熱裝置獲得熱能后，流經儲熱裝置使其中的儲熱介質獲得熱能并儲存下來，流經攜熱產物輸出裝置獲得過熱蒸汽；導熱油凝固點低，不容易凝固堵塞。夜間或陽光不充足時，儲熱裝置中儲熱介質儲存的熱量可在相當時間段內向導熱油提供熱量從而保證導熱油持續在循環回路中流動產生過熱蒸汽。在循環回路中的管道上還裝有數量充足的循環泵，為導熱油提供循環動力。
[0031]本實用新型利用熔鹽儲存熱量，保證在沒有陽光的時候也能持續的提供過熱蒸汽，經濟效益好，環保節能。熔鹽比熱大，儲熱密度大，前期設備投資成本低；對儲熱設備的要求低。同時采用導熱油進行傳熱，可以在幾乎常壓的條件下，可以獲得很高的操作溫度；可以在更寬的溫度范圍內滿足不同溫度加熱、冷卻的工藝需求，或在同一個系統中用同一種導熱油同時實現高溫加熱和低溫冷卻的工藝要求，即可以降低系統和操作的復雜性；省略了水處理系統和設備，提高了系統熱效率，減少了設備和管線的維護工作量。
[0032]本實用新型的鍋爐中，所述輸出裝置包括依次相連的過熱蒸汽發生器、蒸汽發生器以及預熱器；使用狀態下，傳熱介質經過熱蒸汽發生器流出后進入蒸汽發生器，然后進所述預熱器，最后回到供熱裝置或者傳熱介質緩沖容器中；所述蒸汽發生器產生的蒸汽的熱量來源可以部分地來源于本鍋爐循環回路中的傳熱介質的預熱，或同時配備另外一套與本實用新型類似的鍋爐循環回路系統，該另外一套系統中的輸出裝置包括蒸汽發生器和預熱器，專門用于向本實用新型的過熱蒸汽鍋爐的過熱蒸汽發生發生器5-1提供蒸汽。
[0033]本實用新型的鍋爐中所述預熱器5-3預熱熱水的熱量來源與本鍋爐的循環回路中的傳熱介質，也可以部分地來源與本鍋爐循環回路中的傳熱介質的預熱，或同時配備另外一套與本實用新型類似的熱水鍋爐循環回路系統，該另外一套系統中的輸出裝置簡單地為一個換熱器，專門用于向本實用新型圖1所示的過熱蒸汽鍋爐中的預熱器，以及向蒸汽發生器提供熱水。
[0034]一些實施例中，優選所述供熱裝置2選自槽式、塔式、線性菲涅爾式采用太陽能光熱發電聚集太陽能的裝置。可以在不同環境下選擇不同的供熱裝置，使得本實用新型的鍋爐不受使用環境的限制。塔式比較適合空地面積較大，太陽能資源較好，并且熱水需求較大的地方；槽式比較適合陽光資源不是很好，空地面積較小，土地較為平整的地區，線性菲涅爾式叫適合做分布式的居民用水，前期投資成本預算較少的地區。
[0035]一些實施例中，優選所述供熱裝置2至所述傳熱介質緩沖容器之間的傳熱介質輸送管道上設置有7-1閥門I ;在所述輸出裝置與所述供熱裝置I之間的傳熱介質輸送管道近供熱裝置一端設置有7-2閥門2。閥門I或閥門2用于調節循環回路中導熱油的流動途徑或流速。
[0036]一些實施例中，優選還設置有一段能避開閥門2，供熱裝置2以及閥門1，并將輸出裝置5與所述傳熱介質緩沖容器3直接連通的傳熱介質輸送管道I，該段傳熱介質輸送管道I上設置有7-3閥門3。該管道，結合閥門I和2使用，在夜間或陽光太弱時，關閉閥門I和2，開啟閥門3，使導熱油不流經供熱裝置，減少熱消耗，直接在其余裝置之間形成循環回路，利用儲熱裝置的儲存熱能制備熱水。
[0037]一些實施例中，優選所述儲熱介質為石英砂復合熔鹽。本實用新型中優選石英砂復合熔鹽，見專利申請號201310732738.2，201310040070.5，201310040909.5中所記載的石英砂復合熔鹽。具有降低熔鹽使用成本的優點。
[0038]大多數實施例中，所述換熱器還連接有除氧器8。用于除去水中所含的氧，保證給水品質，使鍋爐通流部分及換熱系統的管路和設備免受腐蝕，延長使用壽命。
[0039]綜上所述，本實用新型提供的太陽能熱水鍋爐，采用太陽能光熱發電聚焦太陽能的方式供熱，系統的集熱效率高，可提高能源的利用率。設置儲能系統，保證系統可以24小時持續溫度的提供過熱蒸汽；利用單罐以及本單位研發的石英砂復合熔鹽儲能，從設備和材料上都降低了前期的投資成本，并且單罐使得系統的控制更加的簡單。置雙回路供熱系統，降低在夜晚利用儲存的能量供熱時的熱損耗，也能降低導熱油泵的動力能耗。在白天有太陽能的時候可關閉輸出裝置的回路，保證系統可以快速的預熱。
【權利要求】
1.一種采用導熱油傳熱的儲能式太陽能過熱蒸汽鍋爐，其特征在于: 包括由傳熱介質輸送管道依次連接呈循環回路的以下幾部分:供熱裝置，傳熱介質緩沖容器，儲熱裝置和輸出裝置； 所述供熱裝置用于收集太陽能并加熱傳熱介質； 所述傳熱介質輸送管道用于向儲熱裝置和輸出裝置輸送攜帶熱能的傳熱介質； 所述儲熱裝置用于盛裝儲熱介質； 所述傳熱介質緩沖容器用于盛裝所述循環回路中傳熱介質； 所述傳熱介質輸送管道上設置有循環泵，所述循環泵用于為所傳熱介質在所述傳熱介質輸送管道中循環流動提供動力； 所述傳熱介質輸送管道用于將傳熱介質從所述供熱裝置輸送至所述儲熱裝置和所述輸出裝置，使得所述儲熱介質被加熱，并使得所述輸出裝置輸出熱水或蒸汽，最后將釋放熱能之后的傳熱介質輸送回到供熱裝置或者所述傳熱介質緩沖罐中； 所述傳熱介質為導熱油； 所述輸出裝置包括通過所述傳熱介質輸送管道依次相連的過熱蒸汽發生器、蒸汽發生器以及預熱器；使用狀態下，傳熱介質經過熱蒸汽發生器流出后進入蒸汽發生器，然后進所述預熱器，最后回到供熱裝置或者傳熱介質緩沖容器中；所述過熱蒸汽發生器用于吸收所述傳熱介質攜帶的熱量后將被提供的蒸汽加熱成過熱蒸汽并輸出；所述蒸汽發生器用于吸收所述傳熱介質攜帶的熱量后將被提供的熱水加熱成蒸汽并輸出；所述預熱裝置用于向所述蒸汽發生器提供預熱的熱水；所述預熱器預熱熱水的熱量部分或全部來源于流經的傳熱介質中的余熱。
2.根據權利要求1所述的采用導熱油傳熱的儲能式太陽能過熱蒸汽鍋爐，其特征在于: 所述供熱裝置選自槽式、塔式、線性菲涅爾式采用太陽能光熱發電聚集太陽能的裝置。
3.根據權利要求1或2所述的采用導熱油傳熱的儲能式太陽能過熱蒸汽鍋爐，其特征在于: 所述供熱裝置至所述傳熱介質緩沖容器之間的傳熱介質輸送管道上設置有閥門I ;在所述輸出裝置與所述供熱裝置之間的傳熱介質輸送管道近供熱裝置一端設置有閥門2。
4.根據權利要求3所述的采用導熱油傳熱的儲能式太陽能過熱蒸汽鍋爐，其特征在于: 還設置有一段能避開閥門2，供熱裝置以及閥門1，并將輸出裝置與所述傳熱介質緩沖容器直接連通的傳熱介質輸送管道，該段傳熱介質輸送管道上設置有閥門3。
5.根據權利要求1?4任一所述的采用導熱油傳熱的儲能式太陽能過熱蒸汽鍋爐，其特征在于: 所述儲熱介質為石英砂復合熔鹽。
6.根據權利要求1?4任一所述的采用導熱油傳熱的儲能式太陽能過熱蒸汽鍋爐，其特征在于: 換熱器還連接有除氧器。
【文檔編號】F22G1/00GK204187873SQ201420526557
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月12日 優先權日:2014年5月22日
【發明者】曾智勇, 李正坤, 聶源, 崔小敏, 黃貝 申請人:深圳市愛能森設備技術有限公司