本實用新型屬于儲能技術領域，具體涉及一種基于熔鹽傳熱蓄熱的太陽能梯級加熱高溫集熱系統(tǒng)。

背景技術：

太陽能光熱利用技術是直接把太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能加以利用的一種清潔能源利用技術。太陽能光熱利用系統(tǒng)主要有槽式、塔式和碟式三種系統(tǒng)。槽式太陽能光熱利用系統(tǒng)屬于中溫系統(tǒng)，其采用槽型拋物面聚光集熱器，通常聚光比在10～100之間，集熱器中的工作介質(zhì)運行溫度一般不超過600℃。塔式太陽能光熱利用系統(tǒng)屬于高溫系統(tǒng)，其利用數(shù)量眾多的定日鏡將太陽熱輻射反射到其塔頂接收器上，聚光比一般為300～1000，塔頂接收器的工作介質(zhì)運行溫度可達650℃以上。碟式太陽能光熱利用系統(tǒng)屬于高溫系統(tǒng)，其采用碟狀拋物面鏡將太陽光聚集到焦點處的空腔接收器上，聚光比可達3000以上，空腔接收器內(nèi)工作介質(zhì)運行溫度一般在850℃以上。

在槽式太陽能光熱利用系統(tǒng)中，真空集熱管的熱損失是系統(tǒng)熱效率的主要影響因素之一，而集熱管的熱損失主要取決于其工作溫度。隨著集熱管工作溫度的增加，其熱損失也增加。特別是，當集熱管的工作溫度超過400℃時，系統(tǒng)的熱效率迅速下降，集熱管的壽命也隨之降低。若在保證集熱管熱損失較小的范圍內(nèi)降低其工作溫度，則會導致系統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)換效率也降低。

目前，除了槽式太陽能光熱利用系統(tǒng)已經(jīng)開始進入商業(yè)化運行，塔式和碟式太陽能光熱利用系統(tǒng)仍然處于試驗階段。另外，由碟狀拋物面鏡替代定日鏡與塔頂接收器組成的碟塔式太陽能光熱利用系統(tǒng)，很好的結合了碟式系統(tǒng)的聚光比高和塔式系統(tǒng)的系統(tǒng)容量大等優(yōu)點。本實用新型提供了一種基于熔鹽傳熱蓄熱的太陽能梯級加熱高溫集熱系統(tǒng)，其中槽式太陽能聚光集熱器作為系統(tǒng)的中溫集熱段，其工作介質(zhì)運行溫度不超過400℃，高溫集熱段的工作溫度可達550℃以上，熱轉(zhuǎn)換效率高。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本實用新型提供了一種由中溫集熱段和高溫集熱段組成的太陽能梯級加熱高溫集熱系統(tǒng)，其中槽式太陽能聚光集熱器作為系統(tǒng)的中溫集熱段，其工作介質(zhì)運行溫度不超過400℃，高溫集熱段的工作溫度可達550℃以上。

本實用新型解決的技術問題通過以下技術方案來實現(xiàn)：

基于熔鹽傳熱蓄熱的太陽能梯級加熱高溫集熱系統(tǒng)，包括：低溫儲鹽罐1、高溫儲鹽罐9、低溫熔鹽泵2、高溫熔鹽泵10、中溫集熱段3、高溫集熱段6、熔鹽-工質(zhì)換熱器11、用熱設備12和循環(huán)泵13。

所述的低溫儲鹽罐1、低溫熔鹽泵2、中溫集熱段3、高溫集熱段6、高溫儲鹽罐9、高溫熔鹽泵10和熔鹽-工質(zhì)換熱器11通過熔鹽管道依次相連接，從而構成了熔鹽循環(huán)回路。

所述的熔鹽-工質(zhì)換熱器11、用熱設備13和循環(huán)泵13通過供熱管道依次相連接，從而構成了用熱循環(huán)回路。

在熔鹽循環(huán)回路中，所述低溫儲鹽罐1通過所述低溫熔鹽泵3向所述中溫集熱段3輸出低溫熔鹽，低溫熔鹽被加熱到300～400℃后，直接進入所述高溫集熱段6繼續(xù)吸收熱量變?yōu)?50℃以上的高溫熔鹽，隨后高溫熔鹽儲存在所述高溫儲鹽罐9中，在需要用熱時，高溫熔鹽經(jīng)所述高溫熔鹽泵10輸送至所述熔鹽-工質(zhì)換熱器11將熱量傳遞給用熱工質(zhì)，然后降溫變?yōu)榈蜏厝埯}回到所述低溫儲鹽罐1。

在熱循環(huán)回路中，用熱工質(zhì)在所述熔鹽-工質(zhì)換熱器11中吸收了高溫熔鹽的熱量之后，被輸送至所述用熱設備12中，用于做功、發(fā)電或供熱等，然后降溫冷凝，被所述循環(huán)泵13重新輸送到所述熔鹽-工質(zhì)換熱器11中繼續(xù)下一輪循環(huán)。

所述的中溫集熱段3由槽式拋物面鏡4和集熱管5組成，集熱管中熔鹽的溫度低于400℃。

所述的高溫集熱段6由聚光器7和接收器8組成，所述聚光器7有定日鏡和蝶式拋物面鏡兩種，所述接收器8有塔頂接收器和空腔接收器兩種形式。因此，所述高溫集熱段6有由定日鏡和塔頂接收器組成的塔式、由碟式拋物面鏡和空腔接收器組成的碟式和由碟式拋物面鏡和塔頂接收器組成的碟塔式三種模式，所述接收器8中熔鹽的溫度可達到550℃以上。

所述熔鹽為兩種或兩種以上的無機鹽混合物的熔融態(tài)，其工作溫度在300～1000℃之間。

所述的用熱工質(zhì)為水、水蒸氣、導熱油、熔鹽、液態(tài)金屬、空氣或其他可作為傳熱介質(zhì)的物質(zhì)。

有益效果

本實用新型的有益效果為：

基于熔鹽傳熱蓄熱的太陽能梯級加熱高溫集熱系統(tǒng)，將中溫集熱段的槽式拋物面聚光集熱器的熔鹽運行溫度控制在400℃以內(nèi)，防止真空集熱管的熱損失過大造成系統(tǒng)的熱利用效率大為降低，從而保證槽式拋物面聚光集熱器在合理的工況下安全穩(wěn)定運行。此外，通過增設了高溫集熱段，可以使熔鹽的運行溫度達到550℃以上，相應地提高了系統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1是本實用新型高溫集熱段為塔式的系統(tǒng)示意圖；

圖2是本實用新型高溫集熱段為碟式的系統(tǒng)示意圖；

圖3是本實用新型高溫集熱段為碟塔式的系統(tǒng)示意圖；

1-低溫儲鹽罐，2-低溫熔鹽泵，3-中溫集熱段，4-槽式拋物面鏡，5-集熱管，6-高溫集熱段，7-聚光器，8-接收器，9-高溫儲鹽罐，10-高溫熔鹽泵，11-熔鹽-工質(zhì)換熱器，12-用熱設備，13-循環(huán)泵；

具體實施方案

下面結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，以下實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制實用新型，凡在本實用新型的思想內(nèi)做任何修改或等同替換，均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。

實施例1：高溫集熱段6為由定日鏡與塔頂接收器組成的塔式系統(tǒng)

如圖1所示，本實施例包括：低溫儲鹽罐1、低溫熔鹽泵3、槽式拋物面鏡4、集熱管5、定日鏡(聚光器7)、塔頂接收器(接收器8)、高溫儲鹽罐9、高溫熔鹽泵10、熔鹽-工質(zhì)換熱器11、用熱設備12和循環(huán)泵13。

所述的低溫儲鹽罐1、低溫熔鹽泵2、槽式拋物面鏡4、集熱管5、定日鏡7、塔頂接收器8、高溫儲鹽罐9、高溫熔鹽泵10和熔鹽-工質(zhì)換熱器11組成熔鹽循環(huán)回路。

所述的熔鹽-工質(zhì)換熱器11、用熱設備12和循環(huán)泵13組成用熱循環(huán)回路。

在本實施例中，所述的低溫儲鹽罐1中的低溫熔鹽被低溫熔鹽泵2輸送至集熱管5，槽式拋物面鏡4將太陽光聚集到集熱管5上，把集熱管5中的熔鹽加熱到300～400℃。從集熱管5流出的中溫熔鹽直接進入到塔頂接收器8中，定日鏡7將太陽光聚集到塔頂接收器上，將塔頂接收器8內(nèi)的熔鹽加熱到550℃以上。從塔頂接收器8流出的高溫熔鹽儲存于高溫儲鹽罐9中。在需要用熱時，高溫熔鹽泵10將高溫儲鹽罐9中的高溫熔鹽輸送至熔鹽-工質(zhì)換熱器11，高溫熔鹽將熱量傳遞給用熱工質(zhì)并降溫變?yōu)榈蜏厝埯}，從熔鹽-工質(zhì)換熱器11流出的低溫熔鹽重新回到低溫儲鹽罐9，繼續(xù)下一輪傳熱蓄熱循環(huán)。用熱工質(zhì)吸收熱量之后，供用熱設備12進行做功、發(fā)電或供熱采暖等。

實施例2：高溫集熱段6為由定日鏡與塔頂接收器組成的碟式系統(tǒng)

如圖2所示，本實施例包括：低溫儲鹽罐1、低溫熔鹽泵2、槽式拋物面鏡4、集熱管5、碟式拋物面鏡(聚光器7)、空腔接收器(接收器8)、高溫儲鹽罐9、高溫熔鹽泵10、熔鹽-工質(zhì)換熱器11、用熱設備12和循環(huán)泵13。

所述的低溫儲鹽罐1、低溫熔鹽泵2、槽式拋物面鏡4、集熱管5、碟式拋物面鏡7、空腔接收器8、高溫儲鹽罐9、高溫熔鹽泵10和熔鹽-工質(zhì)換熱器11組成熔鹽循環(huán)回路。

所述的熔鹽-工質(zhì)換熱器11、用熱設備12和循環(huán)泵13組成用熱循環(huán)回路。

與實施例1的工作原理相同，所述的低溫熔鹽泵2將低溫熔鹽抽出低溫儲鹽罐1，低溫熔鹽進入集熱管5中，被槽式拋物面鏡4聚光加熱到300～400℃，然后直接進入到碟式拋物面鏡7上的空腔接收器8中被加熱到550℃以上。高溫熔鹽被儲存在高溫儲鹽罐中9，經(jīng)高溫熔鹽泵10輸送至熔鹽-工質(zhì)換熱器11與用熱工質(zhì)換熱后，重新回到低溫儲鹽罐1。

實施例3：高溫集熱段6為由定日鏡與塔頂接收器組成的碟塔式系統(tǒng)

如圖3所示，本實施例包括：低溫儲鹽罐1、低溫熔鹽泵2、槽式拋物面鏡4、集熱管5、碟式拋物面鏡(聚光器7)、塔頂接收器(接收器8)、高溫儲鹽罐9、高溫熔鹽泵10、熔鹽-工質(zhì)換熱器11、用熱設備12和循環(huán)泵13。

所述的低溫儲鹽罐1、低溫熔鹽泵2、槽式拋物面鏡4、集熱管5、碟式拋物面鏡7、塔頂接收器8、高溫儲鹽罐9、高溫熔鹽泵10和熔鹽-工質(zhì)換熱器11組成熔鹽循環(huán)回路。

所述的熔鹽-工質(zhì)換熱器11、用熱設備12和循環(huán)泵13組成用熱循環(huán)回路。

與實施例1的工作原理相同，所述的低溫熔鹽自低溫儲鹽罐1被低溫熔鹽泵2輸送至中集熱管5中，隨后被槽式拋物面鏡4聚光加熱至300～400℃，然后直接進入碟塔式太陽能聚光接收器中被加熱到550℃以上。高溫熔鹽從塔頂接收器8中流出后，進入到高溫儲鹽罐9。在需要用熱時，高溫熔鹽進入熔鹽-工質(zhì)換熱器11將熱量傳遞給用熱工質(zhì)，隨后溫度下降并回流到低溫儲鹽罐中1，繼續(xù)下一輪傳熱蓄熱循環(huán)。