塔式太阳能循环热力发电系统 【技术领域】
本发明涉及一种塔式太阳能 Brayton 循环热力发电系统， 用在太阳能发电的场合。 背景技术
目前， 石油、 煤炭储藏量有限， 价格上涨， 以石油煤炭为燃料燃烧产生的 CO2、 SO2 对 环境产生很大的危害， 危极人类的生存。 利用太阳能发电， 没有废气排放。 燃气轮机功率大， 体积小， 可靠性好， 发电效率高， 极具发展潜力和应用前景。发明内容
本发明的目的在于提供了一种塔式太阳能循环热力发电系统， 本发明的系统具有 结构设计合理、 适用范围广、 无碳的特点。
为了达成上述目的， 本发明的解决方案是 ：
一种太阳能回热再热中冷燃气轮机循环的热力发电系统， 采用定日镜系统实现对 太阳的实时跟踪， 将太阳光反射到位于高塔上的吸热器， 吸热器吸收由定日镜系统反射来 的高热流密度辐射能， 并将其转化为工作流体的高温热能， 利用太阳能集热装置将太阳热 能转换并储存在传热熔盐介质中， 白天将多余热量储存在高温蓄热罐中， 晚上或没有太阳 时利用高温熔盐介质加热蒸汽发生器中的水产生蒸汽， 利用蒸汽驱动燃气轮机发电机组发 电； 以冷却水为低温源， 低温工质在燃气轮机内膨胀作功后的气体由冷凝器冷凝成气液混 合体， 由三级轴流式压气机压缩成液体送回到蒸汽发生器， 采用回热再热中冷循环， 完成一 个工作。
所述的燃气轮机发电机组采用三级压缩机系统和三级涡轮机膨胀作功驱动发电 机发电。
所述的回热再热中冷循环中， 再热是指一级涡轮机膨胀作功后气体再由二级太阳 能聚集器加热， 回热是指二级涡轮机膨胀作功后气体与二级压缩机出来的气体进行热交 换， 中冷是指一级压缩机出来的气体由冷却水冷却后进入二级压缩机。
本发明的有益效果为 ： 本发明由定日镜系统、 吸热与热能传递系统 ( 热流体系 统 )、 发电系统三部分组成。定日镜系统实现对太阳的实时跟踪， 将太阳光反射到吸热器。 位于高塔上的吸热器吸收由定日镜系统反射来的高热流密度辐射能， 并将其转化为工作流 体的高温热能。 高温流体通过管道传递到位于地面的蒸汽发生器， 产生高压过热蒸汽， 推动 燃气轮机发电。没有碳排放。是一种无碳发电技术。本发明工质可以是熔盐有碳酸盐、 氯 化物、 氟化物和硝酸盐， 不破坏臭氧层。 主要目的是提供一种结构设计合理、 适用范围广、 无 碳的一种塔式太阳能 Brayton 循环热力发电系统。 附图说明
图 1 为本发明实施例塔式太阳能循环热力发电系统的结构示意图 ；图 2 为本发明实施例工作于恒温热源 T1 和 T0 间的不可逆闭式中冷回热再热三级 燃气轮机循环模型。具体实施方式
实施例 1
如图 1 所示， 一种塔式太阳能循环热力发电系统， 采用定日镜系统实现对太阳的 实时跟踪， 将太阳光反射到位于高塔上的吸热器， 吸热器吸收由定日镜系统反射来的高热 流密度辐射能， 并将其转化为工作流体的高温热能， 利用太阳能集热装置将太阳热能转换 并储存在传热熔盐介质中， 白天将多余热量储存在高温蓄热罐中， 晚上或没有太阳时利用 高温熔盐介质加热蒸汽发生器中的水产生蒸汽， 利用蒸汽驱动燃气轮机发电机组发电 ； 以 冷却水为低温源， 低温工质在燃气轮机内膨胀作功后的气体由冷凝器冷凝成气液混合体， 由三级轴流式压气机压缩成液体送回到蒸汽发生器， 采用回热再热中冷循环， 完成一个工 作。所述的燃气轮机发电机组采用三级压缩机系统和三级涡轮机膨胀作功驱动发电机发 电。所述的回热再热中冷循环中， 再热是指一级涡轮机膨胀作功后气体再由二级太阳能聚 集器加热， 回热是指由二级涡轮机膨胀作功后气体与二级压缩机出来的气体进行热交换， 中冷是指一级压缩机出来的气体由冷却水冷却后进入二级压缩机。 本实施例的一种塔式太阳能 Brayton 循环热力发电系统， 由定日镜系统 L， 吸热器 R， 高温蓄热罐 S1， 贮盐罐 S2， 三级涡轮机 T1、 T2、 T3， 三级压缩机 C1、 C2、 C3， 发电机 D， 换热 器 R5、 R6、 R7， 低温换热器 R3、 中冷器 R1 和 R2， 冷却塔 C 管路， 阀门， 控制系统组成， 工作原 理如下 ： 定日镜系统 L 实现对太阳的实时跟踪， 将太阳光反射到吸热器 R。位于高塔上的吸 热器 R 吸收由定日镜系统 L 反射来的高热流密度辐射能， 并将其转化为工作流体的高温热 能利用太阳能集热装置将太阳热能转换并储存在传热熔盐介质中， 白天将多余热量储存在 高温蓄热罐 S1 中， 晚上或没有太阳时发电。太阳能聚集器 R 出来的高温液体在换热器 R5、 R6、 R7 换热， 高温气体推动三级涡轮机 T1、 T2、 T3 作功， 带动发电机 D 发电， 工质在燃气轮机 内膨胀作功后的气体到回热器 R4 冷凝成气液混合体， 将余热传给经三级压缩机 C3 的气体， 回气由低温换热器 R3 冷却回到一级压气机 C1， 从一级压缩机 C1 出来的气体再次由中冷器 R1 冷却到二级压气机 C2， 从二级压缩机 C2 出来的气体再次由中冷器 R2 冷却到三级压气机 C3， 由轴流式压气机 C3 压缩成液体送回到， 回热器 R4， 送到高温换热器 R5， 加热后送到一级 涡轮机， 内完成一个工作。低温换热器 R3、 中冷器 R1 和 R2 的冷却水由冷却塔 C 循环。
图 2 所示工作于恒温热源 T1 和 T0 间的不可逆闭式中冷回热再热三级燃气轮机循 环， 即不可逆恒温源布雷顿循环 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-1。1-2 为气在低压 压气机中的不可逆绝热压缩过程 ( 压比为 π1， 也称中冷压比 ) ； 2-3 为气体在中冷器中的冷 却过程 ； 3--4 为气体在中压压气机中的不可逆绝热压缩过程 ( 压比为 π1， 压比相同 ) ； 5-6 为气体在高压压气机中的不可逆绝热压缩过程 ( 压比为 π1， π 为总压比 )6-7 为气体在回 热器中的预热过程 ； 7-8 为工质从一级换热器 R5 吸热过程 ； 8-9 为工质在一级涡轮中的不 可逆绝热膨胀过程 ； 9-10 为工质从二级换热器 R6 吸热过程， 10-11 为工质在二级涡轮中的 不可逆绝热膨胀过程 ； 11-12 为工质从三级换热器 R7 吸热过程， 12-13 为工质在三级涡轮中 的不可逆绝热膨胀过程 ； 13-14 为排气在回热器中的放热过程 ； 14-1 为排气向低温热源的 放热过程。1--2s、 3-4s 和 6-7s 为 1-2、 3-4 和 6-7 相应的可逆绝热压缩和膨胀过程。
循环输出功率和效率为 ： P ＝ QH1+QH2+QH3-Q4-Q6-Q7， η ＝ P/QH。