专利名称：中央塔式发电站及其锅炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及中央塔式发电站，并特别涉及设计来用于该中央塔式发电站的锅炉。
背景技术：
能源供应商一直在致力于寻求替代性一次能源。一种这样的能源为太阳能，且一种利用太阳能的方式为采用中央塔式发电站。一种典型的中央塔式发电站装置包括定日镜的阵列以及收集塔。每个定日镜均被构造成跟踪太阳且将日光向收集塔的槽反射，从而加热此槽及其内容物。构成热传输介质的传热流体(其可为诸如熔盐或热油的液体)容纳在上述槽中。 将加热的热流体输送至发电站(诸如蒸汽发电站)，其中热流体的热能用于驱动其一个或多个涡轮，以便以传统的方式如通过将每个涡轮的轮轴连接至发电机来发电。在现有技术中，还没有能够很好地利用太阳能为中央塔式发电站供给热流体的锅炉。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种中央塔式发电站及其锅炉，该用于中央塔式发电站的锅炉，能够很好地利用太阳能为中央塔式发电站供给热流体。为达上述目的，根据本实用新型所公开的主题的一方面，提供了一种用于中央塔式发电站的锅炉，该锅炉被构造成利用撞击到其上的太阳辐射来加热在锅炉中流动的流体，并包括用于在加热期间运送流体的蒸汽回路，其中所述锅炉包括为过热器蒸汽回路的第一蒸汽回路、设置之上的为蒸发器蒸汽回路的第二蒸汽回路。过热器蒸汽回路可被构造成提供介于150kW/m2和300kW/m2之间的功率传输,其中蒸发器蒸汽回路被构造成提供介于500kW/m2和700kW/m2之间的功率传输。每个蒸汽回路可包括流体供应系统、多个面板和出口管道，其中所述面板被构造成使流体流经其中，且便于通过撞击到其上的太阳辐射来加热流体，且其中所述流体供应系统经由面板与出口管道流体连通。每个面板可包括一个或多个具有通常蛇形的管道。每个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。至少一个蒸汽回路可包括多个位于流体供应系统和出口管道之间的流体路径，其中每个流体路径包括一个或多个面板。至少一个蒸汽回路可包括一个位于流体供应系统和出口管道之间的流体路径，所述流体路径包括蒸汽回路的所有面板。根据本实用新型所公开的主题的又一方面，提供了一种包括上述锅炉的中央塔式发电站。中央塔式发电站还可包括被构造成利用在锅炉中流动且受热的流体来发电的涡轮，其中所述流体为涡轮的工作流体。中央塔式发电站还可包括被构造成利用在锅炉中流动且受热的流体来发电的涡轮，其中所述流体用于加热涡轮的工作流体。本实用新型的优点在于，可通过上述锅炉的设计而使其撞击到其上的太阳辐射来加热流经其中的工作流体，以获取有用能源并进行发电，其结构合理、效率高且节省能源(以下将详述)。
为了理解本实用新型所公开的主题以及为了了解在实践中本实用新型是如何实施的，现将参照附图且仅以非限制的示例方式来对实施方案进行描述，其中 图I为中央塔式发电站的示意图；图2为图I中所示的中央塔式发电站的收集塔的透视图；图3A和图3B分别为图2中所示的收集塔的锅炉的面板的正视图和侧视图；图4A至图4C示意地示出图2中所示的收集塔的锅炉的蒸汽回路的若干实例；图5A至图5C示意地示出具有不同蒸汽回路布置的锅炉的若干实例。
具体实施方式
如图I所示，提供了通常以10表示的中央塔式发电站。中央塔式发电站10包括定日镜12的阵列，其被构造成向收集塔14反射撞击的太阳辐射。收集塔14含有由反射的太阳辐射加热并从而用于加热发电站的工作流体(未示出)的热流体。或者，收集塔14可含有用于在其中直接加热的发电站的工作流体。一旦工作流体在收集塔14中被加热，工作流体即通过发电站的涡轮(未示出)膨胀，以获取有用能源并进行发电。在本文前面的描述中，将描述含有发电站的工作流体的收集塔14，其中假设涡轮的工作流体为水。此外，除非上下文另外规定或显而易见，在这种类型的收集塔14中，发电站的工作流体在其中直接被加热。然而，应理解，收集塔14的任何合适的构造都在本实用新型公开的主题范围内。该等收集塔的实例包括但不限于其中加热热流体并随后将其用于加热发电站的工作流体的一个实例，以及其中工作流体是不同于水的一种流体的一个实例。如图2所示，收集塔14包括坐落于支撑结构102的顶部且被构造成加热其中的工作流体的锅炉100。同样，该锅炉100通常包括四个锅炉壁104，每个锅炉壁104面对不同的罗盘方向。每个锅炉壁104被构造成使用撞击到其上的太阳辐射来加热流经其中的工作流体，并包括多个用于该目的的面板106。通常，太阳辐射通过中央塔式发电站的周围的定日镜12来反射和集中。面板106被构造成使工作流体流经其中，且便于通过撞击到面板106上的太阳辐射加热其中的流体。同样，如图3A和图3B所示，每个面板106包括管道108，在锅炉100运行期间，工作流体经由所述管道108流动，并流体连接于入口集管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)之间。管道108形成为具有通常蛇形，从而形成面板106的面对太阳辐射的表面114。例如，管道108可包括多个垂直取向的管段116，其通过弯管接头118在其顶端和底端连接。然而，应理解，可提供管道的任何合适的构造。此外，每个面板106均可包括连接于单个入口集管110和单个出口集管112之间的不止一个的管道108。管段116优选地被设置为使其互相接触，从而防止撞击到面板106上的任何太阳辐射通过其中。锅炉100包括若干个蒸汽回路，每个蒸汽回路加热工作流体，以用于特定阶段的涡轮运行。如图4A至4C所示，提供了通常以120表示的蒸汽回路，工作流体流经该蒸汽回路，同时由撞击的太阳辐射加热。蒸汽回路120包括流体供应系统122、多个面板106 (每个面板可参照图3如上所述)和构成出口管道的蒸汽收集集管124。流体供应系统122为工作流体流入蒸汽回路122的进入点。同样，流体供应系统122可包括蓄液池，或可为与发电站内的涡轮出口流体连通的管道。蒸汽收集集管124与发电站内的涡轮入口流体连通。(在其中热流体在锅炉100内流动的情况下，流体供应系统122在其进入涡轮之前提供与工作流体热连通的热流体，且蒸汽收集集管124使热流体在其进入涡轮之前与工作流体热连 通。)如图4A所示，蒸汽回路120可包括多个位于流体供应系统122和蒸汽收集集管124之间的流体路径，其中每个路径包括若干个面板106。或者，如图4B所示，蒸汽回路120可包括位于流体供应系统122和蒸汽收集集管124之间的单个流体路径106 (包括蒸汽回路中的所有面板)。此外，如图4C所示，蒸汽回路120可包括多个位于流体供应系统122和蒸汽收集集管124之间的流体路径，其中每个路径包括一个面板106。应理解，仅通过示例方式给出结合图4A至图4C所描述的蒸汽回路120 ;在实践中，在不脱离本实用新型公开的主题范围的情况下，可提供被构造成利用撞击的太阳辐射来加热工作流体的蒸汽回路的任何合适的布局。还应理解，锅炉100不应限于包含一种类型的蒸汽回路120。相反，根据需要，锅炉100可具有如参照图4A至图4C描述的蒸汽回路120的任意适当的组合。还应理解，图4A至图4C中的蒸汽回路120的图示是示意性的。因此，例如在图中为相邻的面板106在实施过程中无需实际相邻。此外，每个面板106可通过不止一个管来连接，和/或每个所示的面板可代表一组面板。此外，必要时，提供控制元件，例如调温台、减压阀、传感器等。此外，可提供泵(未示出)，以便促进工作流体流过蒸汽回路120的运动。如上所述，锅炉100包括若干个蒸汽回路120，每个蒸汽回路120加热工作流体，以用于特定阶段的涡轮运行。每个蒸汽回路120按照其功能位于锅炉100上不同的位置处。此外，包括但不限于其面板106的数量和大小，每个蒸汽回路120的构造均按照其功能进行设计。在本文中由附图标记120a表示的蒸发器蒸汽回路被设计来提供介于500kW/m2和700kW/m2之间的功率传输。更具体地，其可被设计来提供约600kW/m2的功率传输。蒸发器蒸汽回路120a被构造成加热工作流体(或用来加热热流体，该热流体加热工作流体)，以用于发电站的蒸发器阶段。在本文中由附图标记120b表示的过热器蒸汽回路被设计来提供介于150kW/m2和300kW/m2之间的功率传输。过热器蒸汽回路120b被构造成加热工作流体(或用来加热热流体，该热流体加热工作流体)，以用于发电站的高压涡轮阶段。在本文中由附图标记120c表示的再热器蒸汽回路被设计来提供介于70kW/m2和150kW/m2之间的功率传输。再热器蒸汽回路120c被构造成加热工作流体(或用来加热热流体，该热流体加热工作流体)，以用于发电站的中/低压涡轮阶段。根据一个实例，如图5A所示，锅炉100包括蒸发器蒸汽回路120a之上的过热器蒸汽回路120b。根据另一个实例，如图5B所示，锅炉100包括过热器蒸汽回路120b、之上的蒸发器蒸汽回路120a、之上的第二过热器蒸汽回路120b。根据另一个实例，如图5C所示，锅炉100包括再热器蒸汽回路120c、之上的过热器蒸汽回路120b、之上的蒸发器蒸汽回路120a、之上的第二过热器蒸汽回路120b、之上的第二再热器蒸汽回路120c。本实用新型所公开的主题所属的领域的技术人员将易于理解，在不脱离本公开实用新型范围的情况下，可对其进行多种变化、变更和修改。例如，锅炉100可形成为具有任何合适数量的锅炉壁104，且其可具有任何合适的形状。·
权利要求1.一种用于中央塔式发电站的锅炉，其特征在于，所述锅炉被构造成利用撞击到其上的太阳辐射来加热在所述锅炉中流动的流体，并包括用于在所述加热期间运送所述流体的蒸汽回路，其中所述锅炉包括为过热器蒸汽回路的第一蒸汽回路、设置之上的为蒸发器蒸汽回路的第二蒸汽回路。
2.根据权利要求I所述的锅炉，其特征在于，所述过热器蒸汽回路被构造成提供介于150kff/m2和300kW/m2之间的功率传输,且所述蒸发器蒸汽回路被构造成提供介于500kW/m2和700kW/m2之间的功率传输。
3.根据权利要求I所述的锅炉，其特征在于，每个所述蒸汽回路包括流体供应系统、多个面板和出口管道，其中所述面板被构造成使流体流经其中，且便于通过撞击到其上的太阳辐射来加热所述流体，且其中所述流体供应系统经由所述面板与所述出口管道流体连通。
4.根据权利要求3所述的锅炉，其特征在于，每个所述面板包括一个或多个具有通常蛇形的管道。
5.根据权利要求3所述的锅炉，其特征在于，每个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.根据权利要求3所述的锅炉，其特征在于，至少一个所述蒸汽回路包括多个位于所述流体供应系统和所述出口管道之间的流体路径，其中每个所述流体路径包括一个或多个所述面板。
7.根据权利要求3所述的锅炉，其特征在于，至少一个所述蒸汽回路包括一个位于所述流体供应系统和所述出口管道之间的流体路径，所述流体路径包括所述蒸汽回路的所有面板。
8.—种中央塔式发电站，其特征在于，该中央塔式发电站包括根据前述权利要求中任一项所述的锅炉。
9.根据权利要求8所述的中央塔式发电站，其特征在于，该中央塔式发电站还包括被构造成利用在所述锅炉中流动且受热的流体来发电的涡轮，其中所述流体为所述涡轮的工作流体。
10.根据权利要求8所述的中央塔式发电站，其特征在于，该中央塔式发电站还包括被构造成利用在所述锅炉中流动且受热的流体来发电的涡轮，其中所述流体用于加热所述涡轮的工作流体。
专利摘要本实用新型公开了一种中央塔式发电站及其锅炉。该锅炉被构造成利用撞击到其上的太阳辐射来加热在锅炉中流动的流体。其包括用于在加热期间运送所述流体的蒸汽回路。所述锅炉包括为过热器蒸汽回路的第一蒸汽回路、设置之上的为蒸发器蒸汽回路的第二蒸汽回路。
文档编号F03G6/06GK202630004SQ20122007336
公开日2012年12月26日 申请日期2012年3月1日 优先权日2012年3月1日
发明者S.休斯, Z.施威茨, R.巴沃尔, M.斯鲁特斯基, N.克鲁格曼 申请人:光之源工业(以色列)有限公司