| 塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) |
| Tower Solar Power System |
太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要由集熱系統(tǒng)、熱傳輸與交換系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)組成。 |
| 1. 集熱系統(tǒng) |
塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)采用多個平面反射鏡來會聚太陽光，這些平面反射鏡稱為定日鏡。圖1是一個塔式太陽能集熱系統(tǒng)的示意圖，為清楚顯示圖中僅繪制了少量的定日鏡，許多定日鏡同時把太陽光反射到吸熱器上，吸熱器安裝在高塔上。 |
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定日鏡分布在塔的周圍，在北方緯度較高地區(qū)，太陽高度低，在塔南部的定日鏡利用率低，定日鏡分布在塔北部較合適；在低緯度地區(qū)可在塔四周分布定日鏡。許多定日鏡組成龐大的定日鏡場，其聚光面積非常大，也可以把它看成一個龐大的成像聚光太陽能集熱器，所以塔式太陽能集熱裝置聚光比很高，吸熱器工作溫度往往達(dá)千度以上。 下面有兩張來自網(wǎng)上的照片，供大家參考 |
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| 圖2 塔式太陽能熱發(fā)電場照片 |
圖3--塔式太陽能熱發(fā)電場照片 |
| 2. 定日鏡 |
定日鏡主要由平面反射鏡與跟蹤機(jī)構(gòu)組成。反射鏡可由玻璃制造，背面鍍銀并涂保護(hù)層，也可用鏡面鋁板或鏡面不銹鋼板制造，反射鏡安裝在反光鏡托架上。圖4是來自網(wǎng)上的定日鏡照片 |
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大型定日鏡面積達(dá)百平方米以上，由多塊平面鏡拼成，對于超大定日鏡上的多塊鏡面可略擺成拋物面狀（根據(jù)需要），便于集中太陽光。 定日鏡的面積相比定日場是很小的，而且距接收器又遠(yuǎn)，要把陽光準(zhǔn)確反射到吸熱器必須準(zhǔn)確的跟蹤定位，定日鏡一般采用雙軸跟蹤結(jié)構(gòu)，控制方法主要用視日跟蹤法并輔以傳感器跟蹤。每個定日鏡都有獨立的跟蹤系統(tǒng)，勿需集中同步控制。 下面請觀看塔式太陽能定日鏡場動畫 |
| 塔式太陽能定日鏡場動畫 |
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| 3. 吸熱器 |
塔式吸熱器是把太陽光能轉(zhuǎn)換成熱能的裝置，根據(jù)采用的導(dǎo)熱介質(zhì)不同而不同，目前主要有外部受光型與空腔型。 太陽光照射到接收器的吸熱部件上再傳給導(dǎo)熱介質(zhì)，一些技術(shù)類似于太陽能集熱器，但塔式吸熱器的工作溫度很高，體積大，受光面積至少比一個平面定日鏡面積要大許多。 |
| 3.1 排管式吸熱器 |
圖5是排管式吸熱器示意圖，若干直管排成圓筒狀，每根管上端接上聯(lián)管、下端接下聯(lián)管，所有直管通過聯(lián)管并聯(lián)，排管表面涂覆吸熱材料。上聯(lián)管與下聯(lián)管外有保溫層與外殼（圖中未表示）。導(dǎo)熱介質(zhì)從下聯(lián)管進(jìn)入通過排管從上聯(lián)管出，會聚的陽光加熱排管，導(dǎo)熱介質(zhì)也就被加熱了。 |
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| 3.2 翅管式吸熱器 |
圖6是翅管式吸熱器示意圖，去掉部分排管，空出部分安裝翅片（吸熱板），翅片是導(dǎo)熱良好的耐溫金屬，緊密焊接在排管上，排管與翅片涂覆吸熱材料。會聚的陽光加熱翅片與排管，排管內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)也就被加熱了。 |
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| 3.3 熱管式吸熱器 |
| 如同普通太陽能集熱器一樣，塔式吸熱器也有采用熱管式的，圖7是熱管式吸熱器示意圖。不同的是這是高溫?zé)峁埽瑹峁芟虏糠质俏鼰岫危赣谐崞ㄎ鼰岚澹墙邮荜柟獾膮^(qū)域；熱管上部分是放熱段，也焊有翅片，是把熱量傳送給工作介質(zhì)的地方，翅片加大熱管的傳熱面積，所有熱管放熱段均密封在聯(lián)箱內(nèi)。 |
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熱管內(nèi)用鈉或鉀或鋰或相關(guān)合金等，利用其熔液的蒸發(fā)相變來傳熱。鈉的熔點是97.7度，沸點是883度；鉀的熔點是63.4度，沸點是759度；鋰的熔點是180.5度，沸點是1347度。 |
| 3.4 螺旋盤管吸熱器 |
對于簡單的場合與流動性好的工作介質(zhì)，也可用簡單的結(jié)構(gòu)，就是螺旋盤管，見圖8。螺旋盤管加熱路徑長、無接頭、機(jī)構(gòu)簡單，適合高壓高速流動的工作介質(zhì)。 |
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以上三種接收器的太陽光直接照射在熱管上，再傳給工作介質(zhì)，也稱為外部受光型接收器，這種接收器可四周受光，多用在大型太陽能系統(tǒng)中，其缺點是熱管直接暴露而產(chǎn)生熱量散失。能否像普通集熱器那樣加上玻璃外套抽真空，事實上很困難，因為接收器體積太大。 |
| 3.5 空腔型接收器 |
空腔型即腔體式吸熱器，用耐高溫材料制成的空腔，空腔一面開口裝有透光好耐高溫的石英玻璃，腔內(nèi)壁有金屬網(wǎng)以增大吸熱與交換面積。腔內(nèi)似絕對黑體，吸熱性能很好，會聚的陽光透過石英玻璃窗口能在腔內(nèi)產(chǎn)生很高溫度，傳熱的工作介質(zhì)（一般用高壓空氣）通過腔內(nèi)被加熱成1000多度的高溫氣體輸出。 由于腔體有保溫層，故熱損失小，空氣價格又便宜，但空氣熱容量小、導(dǎo)熱系數(shù)低，如何高效傳熱是主要的技術(shù)問題。腔體式吸熱器目前多是只有一面開窗的，故接受陽光的角度是有限的，一般不超過120度。 |
| 4. 熱傳輸與交換系統(tǒng) |
與槽式集熱器不同的是塔式集熱器的管路短，工作溫度高，吸熱器的傳熱流體通常采用熔融鹽。熔融鹽一般由硝酸鈉和硝酸鉀組成，凝固點為207度，液態(tài)時的流動性很好。 熔融鹽在吸熱器中加熱到600余度輸送到高溫儲熱罐，熔液泵把高溫熔鹽液輸送到蒸汽發(fā)生器，在蒸汽發(fā)生器將水加熱成高溫蒸汽，釋放熱量后的熔鹽液進(jìn)入低溫儲熱罐（約280度）。熔液泵再把低溫的熔鹽液送入吸熱器加熱。水在蒸汽發(fā)生器中加熱成高溫蒸汽送到發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。 |
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| 圖9 塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)示意圖 |
圖10是在吸熱器就近的地方安裝熱交換器，圖中是在塔架上安裝熱交換器。高溫熔鹽在高溫?zé)峤粨Q器中把中間傳熱介質(zhì)（傳熱油之類）加熱到500余度，傳熱油在儲熱裝置內(nèi)儲存并通過熱交換器產(chǎn)生高溫蒸汽。 |
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| 圖10 塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)示意圖之二 |
另有一種方案是用空氣做傳熱流體，在腔體式吸熱器則直接把高壓空氣加熱到1千多度去推動氣輪機(jī)，推動氣輪機(jī)后的氣體仍有較高溫度，再通過熱交換器加熱水生成蒸汽，水蒸氣再去推動汽輪機(jī)，有效利用熱量。 |
| ?5. 發(fā)電系統(tǒng) |
從熱交換器輸出的過熱蒸汽推動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。從蒸汽輪機(jī)排出的水蒸氣經(jīng)冷凝器凝結(jié)為水，再由給水泵送往熱交換器，再次產(chǎn)生蒸汽推動汽輪機(jī)。 下面請在線觀看塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)流程動畫 |
| 塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)流程動畫 |
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