Солнечная энергетичекая трубка с автоматической выдержкой и сбором тепла, устройство желобкового типа, система генерации тепловой энергии и технология - RU2015137804A

1. Солнечная трубка с автоматическим сбором и выравниванием тепла, содержащая: стеклянную трубку, поглотительную трубку и дефлектор; отличающаяся тем, что стеклянная трубка надета на поглотительную трубку; поглотительная трубка покрыта слоем поглощения тепла; пространство между стеклянной трубкой и поглотительной трубкой является вакуумным; дефлектор расположен во внутренней полости поглотительной трубки и выполнен с возможностью приведения в движение текучей среды в поглотительной трубке, чтобы переворачивать ее вверх и вниз попеременно; и дефлектор имеет форму спирали и закреплен в поглотительной трубке.

2. Трубка по п. 1, отличающаяся тем, что дефлектор спирально и непрерывно распределен в поглотительной трубке, и осевые шаги дефлектора одинаковы; или дефлектор спирально распределен с интервалами в поглотительной трубке, и осевые шаги в разных секциях дефлектора являются одинаковыми; при этом вдоль осевого направления поглотительной трубки, один конец дефлектора закреплен во внутренней полости поглотительной трубки, а другой конец дефлектора свободен; или дефлектор содержит множество спиральных лопастей, закрепленных на осевом стержне, причем один конец спиральных лопастей закреплен во внутренней полости поглотительной трубки, а другой конец спиральных лопастей свободен; при этом спиральные лопасти равномерно распределены и их шаги одинаковы.

3. Модуль желобкового типа с автоматическим выравниванием тепла, содержащий солнечную трубку с автоматическим сбором и выравниванием тепла по п. 1 или 2, отличающийся тем, что солнечная трубка с автоматическим сбором и выравниванием тепла расположена в фокальной точке параболического желобкового отражателя.

4. Система генерации тепловой мощности, являющаяся системой генерации солнечной тепловой дополнительной мощности, при этом система содержит модуль солнечной концентрации и подачи тепла, модуль подачи тепла для котла и блок турбогенератора, отличающаяся тем, что модуль солнечной концентрации и подачи тепла содержит секцию предварительного нагрева и паро-водяную двухфазную секцию испарения, которые соединены последовательно, причем секция предварительного нагрева содержит вакуумную трубку солнечного коллектора, и паро-водяная двухфазная секция испарения содержит модуль желобкового типа с автоматическим выравниванием тепла по п. 3; по меньшей мере, один паро-водяной сепаратор, соединенный последовательно с выходной трубкой на одном конце паро-водяной двухфазной секции испарения; паровой выходной конец паро-водяного сепаратора сходится с выходным концом барабана парового котла, и сходящийся пар транспортируется в блок турбогенератора через пароперегреватель модуля подачи тепла для котла; выходной конец с отделенной водой из паро-водяного сепаратора, соединяется с солнечной трубкой с автоматическим сбором и выравниванием тепла модуля желобкового типа с автоматическим выравниванием тепла через трубку обратного потока; выходной конец конденсатора блока турбогенератора соединен с модулем подачи воды; модуль подачи воды содержит одну водоприемную трубу и две водовыпускных трубы, причем одна водовыпускная труба сообщается с первой вакуумной трубкой солнечного коллектора, а вторая водовыпускная труба сообщается с трубкой подачи воды в котел.

5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что паровой выходной конец последнего паро-водяного сепаратора сходится с выходным концом барабана парового котла через паровой клапан.

6. Система по п. 4 или 5, отличающаяся тем, что модуль подачи воды содержит деаэратор и насос питательной воды, соединенные последовательно; резервуар смягченной воды соединен с деаэратором через водоприемную трубу; выходной конец конденсатора блока турбогенератора соединен с деаэратором; выход насоса питательной воды соединен с двумя водовыпускными трубами; при этом каждая водовыпускная труба снабжена коммутирующим клапаном, и одна водовыпускная труба снабжена клапаном управления питательной водой.

7. Способ генерации мощности, использующий систему генерации тепловой мощности по любому из пп. 4-6, причем генерация мощности включает в себя режим генерации солнечной тепловой дополнительной мощности в солнечные дни и режим генерации мощности теплового снабжения котла в ночное время или в пасмурные/дождливые дни, при этом способ содержит: в солнечные дни, введение питательной воды, обеспеченной трубой подачи воды в модуль солнечной концентрации и подачи тепла, предварительный нагрев питательной воды за счет солнечной энергии в вакуумной трубке солнечного коллектора секции предварительного нагрева, а затем продолжение нагрева питательной воды в солнечной трубке с автоматическим сбором и выравниванием тепла паро-водяной двухфазной секции испарения, чтобы произвести паро-водяной двухфазный смешанный поток в поглотительной трубке, позволяя смешанному потоку переворачиваться по спирали в поглотительной трубке под действием дефлектора, чтобы быстро уравнять температуру поглотительной трубки, а затем введение смешанного потока в паро-водяной сепаратор и отделение пара из воды; возврат отделенной воды в паро-водяную двухфазную секцию испарения для повторного испарения, и сведение отделенного пара с насыщенным паром из барабана парового котла, нагрев смешанного пара в модуле нагрева котла для получения перегретого пара, и транспортировка перегретого пара в блок турбогенератора для генерации солнечной тепловой дополнительной мощности;

ночью или в пасмурные/дождливые дни, введение питательной воды только в модуль нагрева котла для производства перегретого пара, и транспортировка перегретого пара через пароперегреватель в блок турбогенератора для генерации тепловой мощности; в котором, в режиме генерации мощности теплового снабжения котла модуль солнечного нагрева прекращает работу, и вода в солнечной трубке с автоматическим сбором и выравниванием тепла прекращает течение и остается в изолированном состоянии.

8. Система генерации тепловой мощности, являющаяся системой генерации солнечной тепловой дополнительной мощности, при этом система содержит модуль солнечной концентрации и подачи тепла, модуль теплового снабжения котла и блок турбогенератора, отличающаяся тем, что модуль солнечной концентрации и подачи тепла включает секцию предварительного нагрева, паро-водяную двухфазную секцию испарения и секцию перегрева, которые соединены последовательно, причем секция подогрева содержит вакуумную трубку солнечного коллектора, и пароводяная двухфазная секция испарения и секция перегрева содержат модуль п. 3 желобкового типа с автоматическим выравниванием тепла; по меньшей мере, один пароводяной сепаратор соединен последовательно с выходной трубой на одном конце паро-водяной двухфазной секции испарения; паровой выходной конец паро-водяного сепаратора соединен с солнечной трубкой с автоматическим сбором и выравниванием тепла первого модуля желобкового типа с автоматическим выравниванием тепла секции перегрева, и последняя солнечная трубка с автоматическим сбором и выравниванием тепла секции перегрева соединена с входом блока турбогенератора; выходной конец с отделенной водой от паро-водяного сепаратора соединяется с солнечной трубкой с автоматическим сбором и выравниванием тепла модуля желобкового типа с автоматическим выравниванием тепла через трубу обратного потока; выходной конец барабана парового котла соединен с входом блока турбогенератора через пароперегреватель;

выходной конец конденсатора блока турбогенератора соединен с модулем подачи воды; модуль подачи воды содержит одну водоприемную трубу и две водовыпускные трубы, одна водовыпускная труба сообщается с первой вакуумной трубкой солнечного коллектора, и вторая водовыпускная труба сообщается с трубой подачи воды для котла.

9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что последняя солнечная трубка с автоматическим сбором и выравниванием тепла секции перегрева сходится с выходом пароперегревателя через паровой клапан, и труба сведения соединена с входом блока турбогенератора; перед схождением, на выходной трубе пароперегревателя предусмотрены паровой коммутирующий клапан и регулятор потока пара.

10. Система по п.п. 8 или 9, отличающаяся тем, что модуль подачи воды содержит деаэратор и насос питательной воды, соединенные последовательно; резервуар смягченной воды соединен с деаэратором через водоприемную трубу; выходной конец конденсатора блока турбогенератора соединен с деаэратором; выход насоса питательной воды соединен с двумя водовыпускными трубами; каждая водовыпускная труба снабжена коммутирующим клапаном, и одна водовыпускная труба снабжена клапаном управления питательной водой.

11. Способ генерации мощности, использующий систему генерации тепловой мощности по любому из п.п. 8-10, причем генерация мощности включает в себя режим генерации солнечной тепловой дополнительной мощности в солнечные дни, режим генерации солнечной энергии в дневное время, имеющее достаточно солнечного света, и режим генерации мощности теплового снабжения котла в ночное время или облачные/дождливые дни, и при этом способ содержит: в солнечные дни, введение питательной воды, обеспеченной трубой подачи воды в модуль солнечной концентрации и подачи тепла, предварительный нагрев питательной воды за счет солнечной энергии в вакуумной трубке солнечного коллектора секции предварительного нагрева, а затем продолжение нагрева питательной воды в солнечной трубке с автоматическим сбором и выравниванием тепла паро-водяной двухфазной секции испарения чтобы произвести паро-водяной двухфазный смешанный поток в поглотительной трубке, позволяя смешанному потоку переворачиваться по спирали в поглотительной трубке под действием дефлектора, чтобы быстро уравнять температуру поглотительной трубки, а затем введение смешанного потока в паро-водяной сепаратор и разделение пара от воды; возврат отделенной воды в паро-водяную двухфазную секцию испарения для повторного испарения и транспортировка отделенного пара в солнечную трубку с автоматическим сбором и выравниванием тепла в секции перегрева для получения перегретого пара; позволяя перегретому пару переворачиваться по спирали в поглотительной трубке для выравнивания температуры поглотительной трубки, и сведение перегретого пара с перегретым паром из пароперегревателя котла и транспортировка смешанного перегретого пара, в блок турбогенератора для генерации солнечной тепловой дополнительной мощности;

ночью или в пасмурные/дождливые дни, введение питательной воды только в модуль нагрева котла для производства перегретого пара, и транспортировка перегретого пара через пароперегреватель в блок турбогенератора для генерации тепловой мощности; в котором, в режиме генерации мощности теплового снабжения котла модуль солнечного нагрева прекращает работу, и вода в солнечной трубке с автоматическим сбором и выравниванием тепла прекращает течение и остается в изолированном состоянии;

в дневное время, имеющее достаточно солнечного света, нагревание питательной воды секцией предварительного нагрева и двухфазной секцией испарения, чтобы получить паро-водяной двухфазный смешанный поток, разделение смешанного потока паро-водяным сепаратором и дальнейший нагрев отделенного насыщенного пара секцией перегрева для получения перегретого пара и транспортировка перегретого пара в блок турбогенератора для генерации тепловой мощности; в котором в режиме генерации солнечной энергии, котлу необходимо работать в ночное время, чтобы сократить время разгона котла, только небольшое количество воды подается в котел, чтобы обеспечить работу котла на малой нагрузке.

12. Способ по п. 7 или 11, отличающийся тем, что питательная вода предварительно нагревается до 90°С в вакуумной трубке солнечного коллектора секции предварительного нагрева.