一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及太阳能聚光集热系统设计领域，公开了一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，结构优化设计，利用改进结构的线性菲涅尔聚光系统，利用高温稳定性好的低熔点硝酸盐作为吸热介质，使得集热系统输出工质温度超过550℃左右的同时，保证了系统传热介质较低的凝固点，使得系统热能得到充分利用的同时，显著降低系统凝固的技术风险。
【专利说明】
一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统
技术领域
[0001]本发明涉及太阳能聚光集热系统设计领域，特别是一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统。
【背景技术】
[0002]太阳能作为清洁能源的一种，逐渐得到了推广应用。比如，大规模聚光集热发电等。
[0003]太阳能聚光集热根据聚光方式，分为槽式、塔式和线性菲涅尔式等，聚光集热的温度可以达到300 °C-1000 °C。
[0004]线性菲涅尔式作为太阳能聚光集热系统的一种，具有技术风险较低，年均效率居中，占地较小，抗风沙能力强，建设成本低等特点，适合我国西部气候环境。
[0005]申请单位已经提交的专利《太阳能高温热能输出系统》提供了一种太阳能高温热能系统。为了采用太阳能产生高温(>500°C)的热能，采用线性菲涅尔式聚光集热器，传热介质采用熔融盐，同时系统配有储热罐。特点是，线性菲涅尔系统可以通过改进一次反射镜的镜场布置，把聚光比做得较大(>100X )(与传统的槽式系统80X相比)，如此可以使得集热的系统温度升高到5 50 °C左右;为了配合系统5 50 °C左右的高温，集热系统中采用熔融硝酸盐作为传热介质;系统配有储热系统，储热系统介质采用和传热介质系统的熔融硝酸盐；由于配有储热系统，系统可以连续稳定的输出高温热能。由于储热系统采用了与传热介质相同的硝酸盐作为储热介质，简化了换热系统，提高了效率，使得系统的输出更为平稳。
[0006]由于该系统使用了两元硝酸盐作为传热介质，两元硝酸盐熔点较高(多240°C)，系统的操作温度需在高于290°C下运行。该系统存在两个缺点:1、系统运行低温较高，热能利用不充分;2、传热介质熔点较高，系统存在传热介质凝固的技术风险。为了防凝，系统前期设备投入较高。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，为了采用太阳能产生高温(>500°C)的热能，采用线性菲涅尔式聚光集热器，传热介质采用低熔点熔融盐(熔点<80°C)，同时系统配有储热罐。特点是，线性菲涅尔系统可以通过改进一次反射镜的镜场布置，把聚光比做得较大(>100X )(与传统的槽式系统80X相比)，如此可以使得集热的系统温度升高到5 50 °C左右;为了配合系统5 50 °C左右的高温，集热系统中采用熔融硝酸盐作为传热介质;系统配有储热系统，储热系统介质采用和传热介质系统的熔融硝酸盐；由于配有储热系统，系统可以连续稳定的输出高温热能。由于储热系统采用了与传热介质相同的硝酸盐作为储热介质，简化了换热系统，提高了效率，使得系统的输出更为平稳。
[0008]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明公开了一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，太阳能集热系统的输出端与储热系统的熔盐炉的输出端通过管道连接到热盐罐输入端；热盐罐的输出端通过管道连接过热器的输入端和蒸发器的内管输入端;过热器的输出端与熔盐炉的输出端通过管道连接到熔盐炉的输入端;蒸发器的内管输入端通过管道连接到预热器的输入端;预热器的输出端与冷盐罐的输入端与熔盐炉的输出端连通;冷盐罐的输出端与熔盐炉的输入端与太阳能集热系统的输入端连通;进水管与预热器的内管输入端连通，预热器的内管输出端连通蒸发器的输入端，蒸发器的输出端连通过热器的内管输入端，过热器的内管输出端连通蒸汽管道。
[0009]其中，太阳能集热系统为线性菲涅尔式太阳能聚光器构成的集热系统，集热系统用吸热介质为熔融硝酸盐;储热系统采用熔融硝酸盐作为储热介质；系统输出热能温度高于 500°C。
[0010]其中，由线性菲涅尔式聚光系统组成的太阳能集热系统由一次反射镜和接收器组成，其中接收器由复合抛物面聚光器和真空集热管组成。
[0011]其中，接收器由复合抛物面聚光器和单根真空集热管组成，接收器汇聚率>80%。
[0012]其中，由线性菲涅尔式聚光系统组成的太阳能集热系统光学几何聚光倍数>100倍。
[0013]其中，由线性菲涅尔式聚光系统组成的太阳能集热系统的吸热介质为熔融硝酸盐中的一种。
[0014]其中，吸热介质熔融硝酸盐二元硝酸盐为60%NaN03:40%KN03或三元硝酸盐为53%NaNO3:40%NaN02:7%KN03中的一种熔融盐为9-10 wt%NaN03:50-55wt%KN03:18_20wt%Ca(N03)2:18-20wt% LiNO3或为9-10 wt%NaN03: 50-55wt%KN03:18-20wt%Ca(N03) 2:18-20wt%LiNO3:10wt%CaC03 中的一种。
[0015]其中，熔融盐储热系统中的储热介质熔融硝酸盐二元硝酸盐为60%NaN03:40%KN03或三元硝酸盐为53%NaN03:40%NaN02:7%KN03中的一种。
[0016]其中，太阳能集热系统中的吸热介质和熔融盐储热系统中的储热熔融盐为9-10wt%NaN03: 50-55wt%KN03:18-20wt%Ca(N03)2:18-20wt% LiNO3或为9-10 wt%NaN03: 50-55wt%KN03:18-20wt%Ca(N03)2:18-20wt% LiNO3:10wt%CaC03中的一种。
[0017]介质相同，且为熔融盐9-1(^七%他勵3:50-55￥七%謂03:18-2(^七％03(勵3)2:18-2(^七％LiNO3或为9-10 wt%NaN03:50-55wt%KN03:18-20wt%Ca(N03)2:18-20wt% LiNO3:10wt%CaC03中的一种。
[0018]其中，太阳能由集热系统收集后，经吸热介质吸收、输运并存储到储热系统中再进入蒸汽发生系统后输出所需热能。
[0019]本发明具有以下有益效果:
本发明通过结构优化设计，利用改进结构的线性菲涅尔聚光系统，利用高温稳定性好的低熔点硝酸盐作为吸热介质，使得集热系统输出工质温度超过550°C左右的同时，保证了系统传热介质较低的凝固点，使得系统热能得到充分利用的同时，显著降低系统凝固的技术风险。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的流程示意图。
[0021]
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0023]实施例1
如图1所示，本发明公开了一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，太阳能集热系统的输出端与储热系统的熔盐炉的输出端通过管道连接到热盐罐输入端;热盐罐的输出端通过管道连接过热器的输入端和蒸发器的内管输入端;过热器的输出端与熔盐炉的输出端通过管道连接到熔盐炉的输入端;蒸发器的内管输入端通过管道连接到预热器的输入端；预热器的输出端与冷盐罐的输入端与熔盐炉的输出端连通;冷盐罐的输出端与熔盐炉的输入端与太阳能集热系统的输入端连通;进水管与预热器的内管输入端连通，预热器的内管输出端连通蒸发器的输入端，蒸发器的输出端连通过热器的内管输入端，过热器的内管输出端连通蒸汽管道。
[0024]太阳能集热系统为线性菲涅尔式太阳能聚光器构成的集热系统，包括了一次反射镜和接收器组成，其中接收器由复合抛物面聚光器和真空集热管组成，接收器汇聚率>80%，吸热介质储热系统中的储热介质熔融盐为9-10 wt%NaN03:50-55wt%KN03:18_20wt%Ca(N03)2:18-20wt% LiNO3中的一种。
[0025]太阳能由集热系统收集后，经吸热介质吸收、输运并存储到储热系统中再进入蒸汽发生系统后输出所需热能；由线性菲涅尔式聚光系统组成的太阳能集热系统光学几何聚光倍数> 100倍，系统输出热能温度高于5000C。
[0026]实施例2
实验目的及方法:为了验证本发明的有效性和可行性，本实施例以实施例1为具体结构设计，进行低熔点盐实验。
[0027]太阳能集热系统为线性菲涅尔式太阳能聚光器构成的集热系统，包括了一次反射镜和接收器组成，其中接收器由复合抛物面聚光器和真空集热管组成，接收器汇聚率>80%，吸热介质储热系统中的储热介质熔融盐为9-10 wt%NaN03:50-55wt%KN03:18_20wt%Ca(N03)2:18-20wt% LiNO3:10wt%CaC03中的一种。
[0028]太阳能由集热系统收集后，经吸热介质吸收、输运并存储到储热系统中再进入蒸汽发生系统后输出所需热能；由线性菲涅尔式聚光系统组成的太阳能集热系统光学几何聚光倍数> 100倍，系统输出热能温度高于5000C。
[0029]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，其特征在于，所述的太阳能集热系统的输出端与所述的储热系统的熔盐炉的输出端通过管道连接到热盐罐输入端;热盐罐的输出端通过管道连接过热器的输入端和蒸发器的内管输入端;过热器的输出端与熔盐炉的输出端通过管道连接到熔盐炉的输入端;蒸发器的内管输入端通过管道连接到预热器的输入端;预热器的输出端与冷盐罐的输入端与熔盐炉的输出端连通;冷盐罐的输出端与熔盐炉的输入端与太阳能集热系统的输入端连通;进水管与预热器的内管输入端连通，预热器的内管输出端连通蒸发器的输入端，蒸发器的输出端连通过热器的内管输入端，过热器的内管输出端连通蒸汽管道。2.如权利要求1所述的一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，其特征在于:所述的太阳能集热系统为线性菲涅尔式太阳能聚光器构成的集热系统，集热系统用吸热介质为熔融硝酸盐;所述的储热系统采用熔融硝酸盐作为储热介质；系统输出热能温度高于500Γ。3.如权利要求1或2所述的一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，其特征在于:所述的由线性菲涅尔式聚光系统组成的太阳能集热系统由一次反射镜和接收器组成，其中接收器由复合抛物面聚光器和真空集热管组成。4.如权利要求3所述的一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，其特征在于:所述的接收器由复合抛物面聚光器和单根真空集热管组成，接收器汇聚率>80%。5.如权利要求3所述的一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，其特征在于:所述的由线性菲涅尔式聚光系统组成的太阳能集热系统光学几何聚光倍数>100倍。6.如权利要求2所述的一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，其特征在于:所述的由线性菲涅尔式聚光系统组成的太阳能集热系统的吸热介质为熔融硝酸盐中的一种。7.如权利要求2所述的一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，其特征在于:所述的吸热介质熔融盐为9-1(^七％他勵3:50-55￥七％1(勵3:18-2(^七％03(勵3)2:18-2(^七％ LiNO3或为9-10 wt%NaN03:50-55wt%KN03:18-20wt%Ca(N03)2:18-20wt% LiNO3:10wt%CaC03中的一种。8.如权利要求2所述的一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，其特征在于:所述的熔融盐储热系统中的储热介质熔融盐为9-10 wt%NaN03:50_55wt%KN03:18_20wt%Ca(N03)2:18-20wt% LiNO3或为9-10 wt%NaN03: 50-55wt%KN03:18-20wt%Ca(N03) 2:18-20wt%LiNO3:10wt%CaC03 中的一种。9.如权利要求2所述的一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，其特征在于:所述的太阳能集热系统中的吸热介质和熔融盐储热系统中的储热介质相同，且为熔融盐为9-10wt%NaN03: 50-55wt%KN03:18-20wt%Ca(N03)2:18-20wt% LiNO3或为9-10 wt%NaN03: 50-55wt%KN03:18-20wt%Ca(N03)2:18-20wt% LiNO3:10wt%CaC03中的一种。10.如权利要求1所述的一种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统，其特征在于:所述的太阳能由集热系统收集后，经吸热介质吸收、输运并存储到储热系统中再进入蒸汽发生系统后输出所需热能，实现这种低熔点盐线性菲涅尔式太阳能集热系统的最大功效。
【文档编号】F24J2/34GK105953446SQ201610421969
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】范多旺, 范多进, 王成龙, 马军, 孔令刚, 田广科
【申请人】范多旺, 兰州大成聚光能源科技有限公司, 兰州大成科技股份有限公司