專利名稱：生產(chǎn)太陽能蒸汽的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)太陽能蒸汽的方法和設(shè)備。
由太陽能研究聯(lián)合會“主題93/94”(Forschungsverbund Sonnenenergie“Themen 93/94”)，M.米勒的論文“太陽能農(nóng)場發(fā)電站和在拋物面槽聚光器中直接蒸發(fā)(Solare Farmkraftwerk und Direktverdampfung in Parabolrinnen-Kollektoren)”已知，在全世界范圍內(nèi)，拋物面槽太陽能電廠生產(chǎn)了目前生產(chǎn)的太陽能電流的90％以上。為了進(jìn)一步提高拋物面槽太陽能電廠的效益，必須充分挖掘提高效率和降低成本的現(xiàn)有潛力。太陽能電廠成本的大約70％是由聚光器場組引起的。其余30％是傳統(tǒng)的設(shè)備部分形成的。因此，聚光器場組的成本降低決定性地使拋物面槽太陽能電廠的總費(fèi)用降低。
聚光器場組包括大量聚光器和吸收管。在吸收管內(nèi)吸收由聚光器集中到吸收管上的太陽束。在直接蒸發(fā)時，要蒸發(fā)的介質(zhì)直接在吸收管內(nèi)汽化。
在例如由美國專利4781173已知的方法和設(shè)備中，作為在吸收管內(nèi)直接蒸發(fā)的介質(zhì)用的是水。水在吸收管內(nèi)完全汽化，所以在蒸發(fā)管路末端的吸收管出口處存在的是過熱蒸汽，鑒于蒸汽的發(fā)生方法，所以這種過熱蒸汽又稱為太陽能過熱蒸汽，將其直接引入透平機(jī)中。在這種情況下可以避免夾帶水分，以及蒸汽溫度只能具有一定程度的改變。
有關(guān)蒸汽參數(shù)的穩(wěn)定性方面對蒸汽發(fā)生裝置提出了高要求。首先是在吸收管內(nèi)存在過熱的危險。由于溫度高可能在吸收管內(nèi)形成損傷，其后果是導(dǎo)致縮短用于生成太陽能過熱蒸汽的吸收管的使用壽命。因此對吸收管的吸收鍍層和所有其他部分的材料性能提出了嚴(yán)格的要求。
除此之外，必須保證調(diào)整給水量。水的供給必須在吸收管上網(wǎng)眼很細(xì)地進(jìn)行，并需要根據(jù)太陽輻射準(zhǔn)確地調(diào)整。由于太陽能過熱蒸汽的高溫造成的吸收管短壽命以及細(xì)網(wǎng)眼供水的復(fù)雜的調(diào)整，導(dǎo)致聚光器場組嚴(yán)重的費(fèi)用負(fù)擔(dān)。
因為太陽能過熱蒸汽在吸收管內(nèi)流動并從聚光器場組排出，所以形成在吸收管內(nèi)太陽能過熱蒸汽有限的最大流量密度。所以在吸收管內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的附加壓力損失。由于在吸收管內(nèi)太陽能過熱蒸汽的高溫，通過從吸收管熱反射而造成進(jìn)一步的損失。
因此本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)太陽能蒸汽的方法，按此方法避免在吸收管內(nèi)過熱的危險，與此同時實現(xiàn)聚光器場組內(nèi)顯著的成本降低。此外，本發(fā)明的另一項目的是提供一種實施此方法的設(shè)備。
按本發(fā)明上述第一個目的通過一種方法來達(dá)到，這種方法用于生產(chǎn)太陽能蒸汽，它借助于至少一個聚光器和至少一根通水和/或蒸汽的吸收管，其中向吸收管供入補(bǔ)充的水，使吸收管出口處存在濕蒸汽。
按本發(fā)明上述第二個目的通過一種設(shè)備來達(dá)到，這種設(shè)備用于生產(chǎn)太陽能蒸汽，它至少包括一個聚光器和至少一根通水和/或蒸汽的吸收管，其中設(shè)有用于補(bǔ)充給水的裝置，為的是使吸收管的出口處存在濕蒸汽。
由于生產(chǎn)和使用濕蒸汽作為太陽能蒸汽，避免了吸收管的過熱。濕蒸汽由水和蒸汽兩個部分組成。所以在吸收管內(nèi)的溫度明顯降低。因此降低了對于組成吸收管的各部分有關(guān)耐高溫性的要求。吸收鍍層因而工作在一個保證效率最佳地吸收太陽光的溫度范圍內(nèi)。從而避免了因熱反射引起的輻射損失。較低的工作溫度保證各部件有長的壽命。其結(jié)果是導(dǎo)致大量節(jié)省了整個聚光器場組的費(fèi)用。
最好在吸收管入口處和/或在給水的輸入點處至少供入與沿流動方向設(shè)在鄰近吸收管出口的輸入點處相同的水量。與生產(chǎn)太陽能過熱蒸汽的設(shè)備相比，輸入點的數(shù)量保持得較少。絕對不要單獨調(diào)節(jié)水的供入，供水量大致與太陽照射的劑量相配便足以滿足要求。因此可以省去為準(zhǔn)確調(diào)整所需的費(fèi)用。
特別有利的是在整個吸收管內(nèi)存在濕蒸汽。使用濕蒸汽替代太陽能過熱蒸汽，在供熱量相同的情況下能有更大的流量密度。因此沿整個吸收管區(qū)域壓力損失顯著降低。
在另一項設(shè)計中，用于供入吸收管中的水從燃燒礦物燃料的發(fā)電站的水汽循環(huán)中提取。因此用于吸收管的水無需額外提供，由此節(jié)省了運(yùn)行設(shè)備方面的費(fèi)用。
至少一根通水的導(dǎo)管最好沿其流動方向在聚光器的前面匯入吸收管內(nèi)。
為了進(jìn)一步說明本發(fā)明可參見附圖
表示的實施例，在此唯一的圖中示意表示了一種生產(chǎn)太陽能蒸汽的設(shè)備。
如圖所示，用于生產(chǎn)太陽能蒸汽的設(shè)備2包括多個聚光器4。每個聚光器4均有拋物面形狀。多個聚光器4前后連續(xù)排列，使之構(gòu)成一個拋物面槽裝置28。
為聚光器4配設(shè)一吸收管6，吸收管6位于聚光器4的聚焦點連線上。照射的太陽光束被拋物面槽裝置28的聚光器4集束起來，并聚集在帶有吸收鍍層30的吸收管6上。在吸收鍍層30內(nèi)太陽光能被吸收，并傳遞給在吸收管6中流動的水，水部分蒸發(fā)生成濕蒸汽。
在吸收管6內(nèi)的流動方向用箭頭16表示。在用于生產(chǎn)太陽能蒸汽的設(shè)備2運(yùn)行時，在運(yùn)行的任何時刻，在整個吸收管6內(nèi)存在濕蒸汽。濕蒸汽同時含有水和蒸汽，也就是說濕蒸汽的蒸汽含量x小于1。為保證在吸收管6內(nèi)和在吸收管6的出口8處持續(xù)地存在濕蒸汽，向吸收管6供入補(bǔ)充的水。補(bǔ)充的水經(jīng)導(dǎo)管18、20、22在輸入點10、12、14處供入吸收管6。
在這種情況下，在每個輸入點10、12、14供入如此多的水，以致在運(yùn)行期間盡管水在輸入點10，12，14之間的每個區(qū)段內(nèi)被蒸發(fā)，仍始終同時還存在水的部分。
最好在用于供入水的輸入點10、12、14處至少供入與沿流動方向設(shè)在鄰近吸收管6出口8的輸入點12、14處相同的水量。
此外，在吸收管6的入口24處供入與沿流動方向在其下游的輸入點10、12、14處相比更多或同樣多的水。這種實施形式不需要特別的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，因為在各輸入點10、12、14處供入大致定量的水便足以滿足要求。
經(jīng)入口24和經(jīng)導(dǎo)管18、20、22供入吸收管6的用于設(shè)備2的水，可例如從燃燒礦物燃料的電廠的水汽循環(huán)中提取。從設(shè)備2排出的濕蒸汽可例如重新供入燃燒礦物燃料的電廠的水汽循環(huán)中。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)太陽能蒸汽的方法，借助于至少一個聚光器(4)和至少一根通水和/或蒸汽的吸收管(6)，其中向吸收管(6)供入補(bǔ)充的水，使吸收管(6)出口(8)處存在濕蒸汽。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，在一個入口(24)和/或在給水的一個輸入點(10、12、14)處至少供入與沿流動方向(16)設(shè)在鄰近吸收管(6)一個出口(8)的一個輸入點(10、12、14)處相同的水量。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在整個吸收管(6)內(nèi)存在濕蒸汽。
4，按照上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中，用于供入吸收管(6)中的水從燃燒礦物燃料的電廠的水汽循環(huán)中提取。
5.一種生產(chǎn)太陽能蒸汽的設(shè)備，其至少包括一個聚光器(4)和至少一根通水和/或蒸汽的吸收管(6)，其中設(shè)有用于補(bǔ)充給水的裝置，為的是使吸收管(6)的出口(8)處存在濕蒸汽。
6.按照權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，至少一根通水的導(dǎo)管(18，20，22)沿流動方向在聚光器(4)的前面匯入所述吸收管(6)內(nèi)。
全文摘要
一種生產(chǎn)太陽能蒸汽的方法和設(shè)備,其中借助于至少一個聚光器(4)和至少一根通水和/或蒸汽的吸收管(6),向吸收管(6)供入補(bǔ)充的水,使吸收管(6)出口(8)處存在濕蒸汽。采取這一措施避免了吸收管(6)的過熱。
文檔編號F03G6/04GK1198808SQ96197390
公開日1998年11月11日 申請日期1996年10月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月17日
發(fā)明者漢斯－克里斯琴·特蘭肯舒, 萊因哈德·里佩爾, 漢斯－于爾根·瑟凱爾, 沃爾夫?qū)P勒, 沃爾夫?qū)たㄋ固丶{ 申請人:西門子公司