專利名稱：中央塔式發(fā)電站及其鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及中央塔式發(fā)電站，并特別涉及設(shè)計(jì)來用于該中央塔式發(fā)電站的鍋爐。
背景技術(shù)：
能源供應(yīng)商一直在致力于尋求替代性一次能源。一種這樣的能源為太陽能，且一種利用太陽能的方式為采用中央塔式發(fā)電站。一種典型的中央塔式發(fā)電站裝置包括定日鏡的陣列以及收集塔。每個(gè)定日鏡均被構(gòu)造成跟蹤太陽且將日光向收集塔的槽反射，從而加熱此槽及其內(nèi)容物。構(gòu)成熱傳輸介質(zhì)的傳熱流體(其可為諸如熔鹽或熱油的液體)容納在上述槽中。將加熱的熱流體輸送至發(fā)電站(諸如蒸汽發(fā)電站)，其中熱流體的熱能用于驅(qū)動(dòng)其一個(gè)或多個(gè)渦輪，以便以傳統(tǒng)的方式如通過將每個(gè)渦輪的輪軸連接至發(fā)電機(jī)來發(fā)電。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種中央塔式發(fā)電站及其鍋爐，以解決現(xiàn)有的技術(shù)問題。為達(dá)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型所公開的主題的一方面，提供了一種用于中央塔式發(fā)電站的鍋爐，該鍋爐被構(gòu)造成利用撞擊到其上的太陽輻射來加熱在鍋爐中流動(dòng)的流體，并包括用于在加熱期間運(yùn)送流體的蒸汽回路，其中鍋爐包括為再熱器蒸汽回路的第一蒸汽回路、設(shè)置之上的為過熱器蒸汽回路的第二蒸汽回路、設(shè)置之上的為蒸發(fā)器蒸汽回路的第三蒸汽回路、設(shè)置之上的為過熱器蒸汽回路的第四蒸汽回路、設(shè)置之上的為再熱器蒸汽回路的第五蒸汽回路。每個(gè)再熱器蒸汽回路可被構(gòu)造成提供介于70kW/m2和150kW/m2之間的功率傳輸，其中每個(gè)過熱器蒸汽回路被構(gòu)造成提供介于150kW/m2和300kW/m2之間的功率傳輸，且蒸發(fā) 器蒸汽回路被構(gòu)造成提供介于500kW/m2和700kW/m2之間的功率傳輸。每個(gè)蒸汽回路可包括流體供應(yīng)系統(tǒng)、多個(gè)面板和出口管道，其中所述面板被構(gòu)造成使流體流經(jīng)其中，且便于通過撞擊到其上的太陽輻射來加熱流體，且其中所述流體供應(yīng)系統(tǒng)經(jīng)由面板與出口管道流體連通。每個(gè)面板可包括一個(gè)或多個(gè)具有通常蛇形的管道。每個(gè)面板可包括靠近其下端的入口集管和靠近其上端的出口集管。至少一個(gè)蒸汽回路可包括多個(gè)位于流體供應(yīng)系統(tǒng)和出口管道之間的流體路徑，其中每個(gè)流體路徑包括一個(gè)或多個(gè)面板。至少一個(gè)蒸汽回路可包括一個(gè)位于流體供應(yīng)系統(tǒng)和出口管道之間的流體路徑，所述流體路徑包括蒸汽回路的所有面板。根據(jù)本實(shí)用新型所公開的主題的又一方面，提供了一種包括上述鍋爐的中央塔式發(fā)電站。[0014]中央塔式發(fā)電站還可包括被構(gòu)造成利用在鍋爐中流動(dòng)且受熱的流體來發(fā)電的渦輪，其中所述流體為渦輪的工作流體。中央塔式發(fā)電站還可包括被構(gòu)造成利用在鍋爐中流動(dòng)且受熱的流體來發(fā)電的渦輪，其中所述流體用于加熱渦輪的工作流體。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，可通過上述鍋爐的蒸汽回路設(shè)計(jì)而使其撞擊到其上的太陽輻射來加熱流經(jīng)其中的工作流體，以獲取有用能源并進(jìn)行發(fā)電，其結(jié)構(gòu)合理、效率高且節(jié)省能源(以下將詳述)。

為了理解本實(shí)用新型所公開的主題以及為了了解在實(shí)踐中本實(shí)用新型是如何實(shí)施的，現(xiàn)將參照附圖且僅以非限制的示例方式來對(duì)實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中圖I為中央塔式發(fā)電站的示意圖；圖2為圖I中所示的中央塔式發(fā)電站的收集塔的透視圖；圖3A和圖3B分別為圖2中所示的收集塔的鍋爐的面板的正視圖和側(cè)視圖；圖4A至圖4C示意地示出圖2中所示的收集塔的鍋爐的蒸汽回路的若干實(shí)例；圖5A至圖5C示意地示出具有不同蒸汽回路布置的鍋爐的若干實(shí)例。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，提供了通常以10表示的中央塔式發(fā)電站。中央塔式發(fā)電站10包括定日鏡12的陣列，其被構(gòu)造成向收集塔14反射撞擊的太陽輻射。收集塔14含有由反射的太陽輻射加熱并從而用于加熱發(fā)電站的工作流體(未示出)的熱流體?；蛘?，收集塔14可含有用于在其中直接加熱的發(fā)電站的工作流體。一旦工作流體在收集塔14中被加熱，工作流體即通過發(fā)電站的渦輪(未示出)膨脹，以獲取有用能源并進(jìn)行發(fā)電。在本文前面的描述中，將描述含有發(fā)電站的工作流體的收集塔14，其中假設(shè)渦輪的工作流體為水。此外，除非上下文另外規(guī)定或顯而易見，在這種類型的收集塔14中，發(fā)電站的工作流體在其中直接被加熱。然而，應(yīng)理解，收集塔14的任何合適的構(gòu)造都在本實(shí)用新型公開的主題范圍內(nèi)。該等收集塔的實(shí)例包括但不限于其中加熱熱流體并隨后將其用于加熱發(fā)電站的工作流體的一個(gè)實(shí)例，以及其中工作流體是不同于水的一種流體的一個(gè)實(shí)例。如圖2所示，收集塔14包括坐落于支撐結(jié)構(gòu)102的頂部且被構(gòu)造成加熱其中的工作流體的鍋爐100。同樣，該鍋爐100通常包括四個(gè)鍋爐壁104，每個(gè)鍋爐壁104面對(duì)不同的羅盤方向。每個(gè)鍋爐壁104被構(gòu)造成使用撞擊到其上的太陽輻射來加熱流經(jīng)其中的工作流體，并包括多個(gè)用于該目的的面板106。通常，太陽輻射通過中央塔式發(fā)電站的周圍的定日鏡12來反射和集中。面板106被構(gòu)造成使工作流體流經(jīng)其中，且便于通過撞擊到面板106上的太陽輻射加熱其中的流體。同樣，如圖3A和圖3B所示，每個(gè)面板106包括管道108，在鍋爐100運(yùn)行期間，工作流體經(jīng)由所述管道108流動(dòng)，并流體連接于入口集管110(其通常位于或靠近面板的下端)和出口集管112 (其通常位于或靠近面板的上端)之間。管道108形成為具有通常蛇形，從而形成面板106的面對(duì)太陽輻射的表面114。例如，管道108可包括多個(gè)垂直取向的管段116，其通過彎管接頭118在其頂端和底端連接。然而，應(yīng)理解，可提供管道的任何合適的構(gòu)造。此外，每個(gè)面板106均可包括連接于單個(gè)入口集管110和單個(gè)出口集管112之間的不止一個(gè)的管道108。管段116優(yōu)選地被設(shè)置為使其互相接觸，從而防止撞擊到面板106上的任何太陽輻射通過其中。鍋爐100包括若干個(gè)蒸汽回路，每個(gè)蒸汽回路加熱工作流體，以用于特定階段的渦輪運(yùn)行。如圖4A至圖4C所示，提供了通常以120表示的蒸汽回路，工作流體流經(jīng)該蒸汽回路，同時(shí)由撞擊的太陽輻射加熱。蒸汽回路120包括流體供應(yīng)系統(tǒng)122、多個(gè)面板106 (每個(gè)面板可參照?qǐng)D3如上所述)和構(gòu)成出口管道的蒸汽收集集管124。流體供應(yīng)系統(tǒng)122為工作流體流入蒸汽回路122的進(jìn)入點(diǎn)。同樣，流體供應(yīng)系統(tǒng)122可包括蓄液池，或可為與發(fā)電站內(nèi)的渦輪出口流體連通的管道。蒸汽收集集管124與發(fā)電站內(nèi)的渦輪入口流體連通。(在其中熱流體在鍋爐100內(nèi)流動(dòng)的情況下，流體供應(yīng)系統(tǒng)122在其進(jìn)入渦輪之前提供與工作流體熱連通的熱流體，且蒸汽收集集管124使熱流體在其進(jìn)入渦輪之前與工作流體熱連通。)
·[0028]如圖4A所示，蒸汽回路120可包括多個(gè)位于流體供應(yīng)系統(tǒng)122和蒸汽收集集管124之間的流體路徑，其中每個(gè)路徑包括若干個(gè)面板106?；蛘撸鐖D4B所示，蒸汽回路120可包括位于流體供應(yīng)系統(tǒng)122和蒸汽收集集管124之間的單個(gè)流體路徑106 (包括蒸汽回路中的所有面板)。此外，如圖4C所示，蒸汽回路120可包括多個(gè)位于流體供應(yīng)系統(tǒng)122和蒸汽收集集管124之間的流體路徑，其中每個(gè)路徑包括一個(gè)面板106。應(yīng)理解，僅通過示例方式給出結(jié)合圖4A至圖4C所描述的蒸汽回路120 ;在實(shí)踐中，在不脫離本實(shí)用新型公開的主題范圍的情況下，可提供被構(gòu)造成利用撞擊的太陽輻射來加熱工作流體的蒸汽回路的任何合適的布局。還應(yīng)理解，鍋爐100不應(yīng)限于包含一種類型的蒸汽回路120。相反，根據(jù)需要，鍋爐100可具有如參照?qǐng)D4A至圖4C描述的蒸汽回路120的任意適當(dāng)?shù)慕M合。還應(yīng)理解，圖4A至圖4C中的蒸汽回路120的圖示是示意性的。因此，例如在圖中為相鄰的面板106在實(shí)施過程中無需實(shí)際相鄰。此外，每個(gè)面板106可通過不止一個(gè)管來連接，和/或每個(gè)所示的面板可代表一組面板。此外，必要時(shí)，提供控制元件，例如調(diào)溫臺(tái)、減壓閥、傳感器等。此外，可提供泵(未示出)，以便促進(jìn)工作流體流過蒸汽回路120的運(yùn)動(dòng)。如上所述，鍋爐100包括若干個(gè)蒸汽回路120，每個(gè)蒸汽回路120加熱工作流體，以用于特定階段的渦輪運(yùn)行。每個(gè)蒸汽回路120按照其功能位于鍋爐100上不同的位置處。此外，包括但不限于其面板106的數(shù)量和大小，每個(gè)蒸汽回路120的構(gòu)造均按照其功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。在本文中由附圖標(biāo)記120a表示的蒸發(fā)器蒸汽回路被設(shè)計(jì)來提供介于500kW/m2和700kW/m2之間的功率傳輸。更具體地，其可被設(shè)計(jì)來提供約600kW/m2的功率傳輸。蒸發(fā)器蒸汽回路120a被構(gòu)造成加熱工作流體(或用來加熱熱流體，該熱流體加熱工作流體)，以用于發(fā)電站的蒸發(fā)器階段。在本文中由附圖標(biāo)記120b表示的過熱器蒸汽回路被設(shè)計(jì)來提供介于150kW/m2和300kff/m2之間的功率傳輸。過熱器蒸汽回路120b被構(gòu)造成加熱工作流體(或用來加熱熱流體，該熱流體加熱工作流體)，以用于發(fā)電站的高壓渦輪階段。[0036]在本文中由附圖標(biāo)記120c表示的再熱器蒸汽回路被設(shè)計(jì)來提供介于70kW/m2和150kff/m2之間的功率傳輸。再熱器蒸汽回路120c被構(gòu)造成加熱工作流體(或用來加熱熱流體，該熱流體加熱工作流體)，以用于發(fā)電站的中/低壓渦輪階段。根 據(jù)一個(gè)實(shí)例，如圖5A所示，鍋爐100包括蒸發(fā)器蒸汽回路120a之上的過熱器蒸汽回路120b。根據(jù)另一個(gè)實(shí)例，如圖5B所示，鍋爐100包括過熱器蒸汽回路120b、之上的蒸發(fā)器蒸汽回路120a、之上的第二過熱器蒸汽回路120b。根據(jù)另一個(gè)實(shí)例，如圖5C所示，鍋爐100包括再熱器蒸汽回路120c、之上的過熱器蒸汽回路120b、之上的蒸發(fā)器蒸汽回路120a、之上的第二過熱器蒸汽回路120b、之上的第二再熱器蒸汽回路120c。本實(shí)用新型所公開的主題所屬的領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于理解，在不脫離本公開實(shí)用新型范圍的情況下，可對(duì)其進(jìn)行多種變化、變更和修改。例如，鍋爐100可形成為具有任何合適數(shù)量的鍋爐壁104，且其可具有任何合適的形狀。
權(quán)利要求1.一種用于中央塔式發(fā)電站的鍋爐，其特征在于，所述鍋爐被構(gòu)造成利用撞擊到其上的太陽輻射來加熱在所述鍋爐中流動(dòng)的流體，并包括用于在所述加熱期間運(yùn)送所述流體的蒸汽回路，其中所述鍋爐包括為再熱器蒸汽回路的第一蒸汽回路、設(shè)置之上的為過熱器蒸汽回路的第二蒸汽回路、設(shè)置之上的為蒸發(fā)器蒸汽回路的第三蒸汽回路、設(shè)置之上的為過熱器蒸汽回路的第四蒸汽回路、設(shè)置之上的為再熱器蒸汽回路的第五蒸汽回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍋爐，其特征在于，每個(gè)所述再熱器蒸汽回路被構(gòu)造成提供介于70kW/m2和150kW/m2之間的功率傳輸，其中每個(gè)所述過熱器蒸汽回路被構(gòu)造成提供介于150kW/m2和300kW/m2之間的功率傳輸,且所述蒸發(fā)器蒸汽回路被構(gòu)造成提供介于500kW/m2和700kW/m2之間的功率傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍋爐，其特征在于，每個(gè)所述蒸汽回路包括流體供應(yīng)系統(tǒng)、多個(gè)面板和出口管道，其中所述面板被構(gòu)造成使流體流經(jīng)其中，且便于通過撞擊到其上的太陽輻射來加熱所述流體，且其中所述流體供應(yīng)系統(tǒng)經(jīng)由所述面板與所述出口管道流體連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍋爐，其特征在于，每個(gè)所述面板包括一個(gè)或多個(gè)具有通常蛇形的管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍋爐，其特征在于，每個(gè)所述面板包括靠近其下端的入口集管和靠近其上端的出口集管。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍋爐，其特征在于，至少一個(gè)所述蒸汽回路包括多個(gè)位于所述流體供應(yīng)系統(tǒng)和所述出口管道之間的流體路徑，其中每個(gè)所述流體路徑包括一個(gè)或多個(gè)所述面板。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍋爐，其特征在于，至少一個(gè)所述蒸汽回路包括一個(gè)位于所述流體供應(yīng)系統(tǒng)和所述出口管道之間的流體路徑，所述流體路徑包括所述蒸汽回路的所有面板。
8.—種中央塔式發(fā)電站，其特征在于，該中央塔式發(fā)電站包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鍋爐。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的中央塔式發(fā)電站，其特征在于，該中央塔式發(fā)電站還包括被構(gòu)造成利用在所述鍋爐中流動(dòng)且受熱的流體來發(fā)電的渦輪，其中所述流體為所述渦輪的工作流體。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的中央塔式發(fā)電站，其特征在于，該中央塔式發(fā)電站還包括被構(gòu)造成利用在所述鍋爐中流動(dòng)且受熱的流體來發(fā)電的渦輪，其中所述流體用于加熱所述渦輪的工作流體。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種中央塔式發(fā)電站及其鍋爐。該鍋爐被構(gòu)造成利用撞擊到其上的太陽輻射來加熱在鍋爐中流動(dòng)的流體。其包括用于在加熱期間運(yùn)送所述流體的蒸汽回路。所述鍋爐包括為再熱器蒸汽回路的第一蒸汽回路、設(shè)置之上的為過熱器蒸汽回路的第二蒸汽回路、設(shè)置之上的為蒸發(fā)器蒸汽回路的第三蒸汽回路、設(shè)置之上的為過熱器蒸汽回路的第四蒸汽回路、設(shè)置之上的為再熱器蒸汽回路的第五蒸汽回路。
文檔編號(hào)F24J2/46GK202451380SQ201220073408
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者M.斯魯特斯基, N.克魯格曼, R.巴沃爾, S.休斯, Z.施威茨 申請(qǐng)人:光之源工業(yè)(以色列)有限公司