專利名稱：用于利用太陽(yáng)能產(chǎn)生蒸氣狀工作流體的雙流體線路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及以太陽(yáng)能作為動(dòng)力的加熱系統(tǒng)和用于產(chǎn)生蒸氣狀工作流體的方法，以及包含這種系統(tǒng)的裝置，例如發(fā)電機(jī)和使用工業(yè)生產(chǎn)用蒸汽的裝置。
背景技術(shù)：
為了向許多過(guò)程持續(xù)供應(yīng)能量源以容納世界各地不斷增長(zhǎng)的人口，需要能源的替代來(lái)源。太陽(yáng)能在某些地理區(qū)域內(nèi)容易獲得并可用于執(zhí)行工作或提供熱量以供用在許多工業(yè)過(guò)程中。盡管可在太陽(yáng)能面板中通過(guò)吸收部分入射在太陽(yáng)能面板上的光線而將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化成電，但可控制和利用來(lái)自太陽(yáng)能的熱量來(lái)增加工作流體(例如水)的溫度和(可選地)增加壓力以供應(yīng)高溫工作流體。本文所述的技術(shù)提供了用于加熱工作流體的系統(tǒng)，所述工作流體用于驅(qū)動(dòng)工業(yè)過(guò)程(例如使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)以便發(fā)電)，或用于直接用在工業(yè)過(guò)程中(例如生產(chǎn)用蒸汽)。工作流體的增加的品質(zhì)和/或溫度，例如蒸汽的增加的品質(zhì)或較高溫度的蒸汽，在某些應(yīng)用中會(huì)是有益的。例如，利用過(guò)熱的蒸氣狀工作流體(例如過(guò)熱蒸汽)與較低溫度的工作流體(例如較低溫度的過(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽)相比可更有效地驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)。美國(guó)專利公布US 2004/0035111、US 2008/0302314、US 2008/0029150、US2008/0184789、和US 2009/0101138,以及美國(guó)專利第7，296，410號(hào)的每一個(gè)都公開(kāi)了用于借助太陽(yáng)能產(chǎn)生經(jīng)加熱的工作流體的各種方法。本文獻(xiàn)中提及的所有公布和其它參考文獻(xiàn)都通過(guò)引用將它們所公開(kāi)的整體結(jié)合入本文，并且在單個(gè)參考文獻(xiàn)的教導(dǎo)并不與本文的教導(dǎo)相沖突的條件上，應(yīng)如同它們?cè)谙挛闹斜煌暾岢隽四菢拥亻喿x這些文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開(kāi)了太陽(yáng)能可被采集作為熱量并用于加熱工作流體所用的系統(tǒng)、方法、以及裝置。本發(fā)明的一方面是用于產(chǎn)生蒸氣狀工作流體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括a)第一流體通路，所述第一流體通路構(gòu)造成輸送工作流體至第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，其中第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱工作流體以產(chǎn)生具有溫度A和品質(zhì)X1的經(jīng)加熱工作流體；b)第二流體通路，所述第二流體通路構(gòu)造成輸送傳熱流體至第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)以產(chǎn)生經(jīng)加熱的傳熱流體；以及C)換熱器，所述換熱器構(gòu)造成從經(jīng)加熱的傳熱流體傳熱至經(jīng)加熱的工作流體，其中當(dāng)Xi<l時(shí)，傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的品質(zhì)增加至品質(zhì)X2，其中X2>Xl ;而其中當(dāng)X1 = I時(shí)，傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的溫度增加至溫度t2，其中t2>tlt)在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括位于第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)和換熱器之間的線路中的分離器，其中分離器構(gòu)造成接收來(lái)自第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的具有品質(zhì)X1的經(jīng)加熱工作流體，其中分離器將液態(tài)工作流體(如果有的話)的至少一部分從經(jīng)加熱的工作流體分離，由此使經(jīng)加熱工作流體的品質(zhì)增加至X/ ;且其中換熱器構(gòu)造成接收來(lái)自分離器的具有品質(zhì)X/的經(jīng)加熱工作流體并起到從經(jīng)加熱傳熱流體傳熱至經(jīng)加熱工作流體的作用，其中當(dāng)X1 ’〈I時(shí)，傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的品質(zhì)增加至品質(zhì)X2，其中x2>x/ ;而其中當(dāng)x/ =1時(shí)，傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的溫度增加至溫度t2，其中t2>ti。在某些實(shí)施例中，Xl〈l。在某些實(shí)施例中，x/為至少約0.95。在某些實(shí)施例中，x/ =1。在某些實(shí)施例中，X2=I。在某些實(shí)施例中，Xl〈l，且其中傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的溫度增加至溫度t2，其中在某些實(shí)施例中，X1為約0. 4至約0. 9，其中x/為至少約0. 95，其中x2=l，且其中傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的溫度增加至溫度t2，其中t2>tlt)在某些實(shí)施例中，工作流體是水。在某些實(shí)施例中，傳熱流體選自包括以下物質(zhì) 的集合油、熔融鹽、熔融的鹽混合物、以及有機(jī)合成傳熱流體。在某些實(shí)施例中，工作流體是水而傳熱流體是有機(jī)合成傳熱流體。本發(fā)明的另一方面是用于產(chǎn)生過(guò)熱工作流體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括a)第一流體通路，所述第一流體通路構(gòu)造成輸送工作流體至第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，其中第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱工作流體以產(chǎn)生經(jīng)加熱的工作流體，其中經(jīng)加熱的工作流體包括蒸氣山)第二流體通路，所述第二流體通路構(gòu)造成輸送傳熱流體至第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)以產(chǎn)生經(jīng)加熱的傳熱流體；以及c)換熱器，所述換熱器構(gòu)造成從經(jīng)加熱的傳熱流體傳熱至從第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)接收的經(jīng)加熱工作流體，其中經(jīng)加熱的工作流體被加熱以產(chǎn)生過(guò)熱的工作流體。在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括分離器，所述分離器構(gòu)造成接收來(lái)自第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的經(jīng)加熱工作流體，其中分離器優(yōu)選將蒸氣狀工作流體從液態(tài)工作流體分離并輸送蒸氣狀工作流體至換熱器，在所述換熱器中蒸氣狀工作流體被加熱以產(chǎn)生過(guò)熱的工作流體。在某些實(shí)施例中，第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括單管道接收器結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括多管道接收器結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括拋物槽太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，而第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括拋物槽太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，而第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括單管道接收器結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括多管道接收器結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)和第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)是同一個(gè)系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)和第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)是分別的系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，第三流體通路輸送工作流體至第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱工作流體以產(chǎn)生經(jīng)預(yù)熱的工作流體，而其中第一流體通路構(gòu)造成接收經(jīng)預(yù)熱的工作流體。在某些實(shí)施例中，第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱工作流體以產(chǎn)生經(jīng)加熱的工作流體，且其中分離器構(gòu)造成接收來(lái)自第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的經(jīng)加熱工作流體。在某些實(shí)施例中，第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，所述線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括多管道接收器，所述接收器包括多個(gè)并排布置的接收器管道，其中構(gòu)造成用于輸送傳熱流體的一個(gè)或多個(gè)接收器管道以及構(gòu)造成用于輸送工作流體的一個(gè)或多個(gè)接收器管道布置成使得在第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的運(yùn)行期間構(gòu)造成用于輸送傳熱流體的一個(gè)或多個(gè)接收器管道接收峰值太陽(yáng)能分布。在某些實(shí)施例中，工作流體是水。在某些實(shí)施例中，工作流體包括氨。在某些實(shí)施例中，傳熱流體是顯式加熱流體。在某些實(shí)施例中，傳熱流體在加熱期間并不經(jīng)歷相變。在某些實(shí)施例中，傳熱流體選自包括以下物質(zhì)的集合油、熔融鹽、熔融的鹽混合物、離子液、以及合成有機(jī)傳熱流體。在某些實(shí)施例中，工作流體是水而傳熱流體是合成有機(jī)傳熱流體。在某些實(shí)施例中，第一熱能蓄存系統(tǒng)布置在分離器和換熱器之間的線路中，并構(gòu)造成蓄存來(lái)自蒸氣狀工作流體的熱能。在某些實(shí)施例中，第二熱能蓄存系統(tǒng)布置在第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)和換熱器之間的線路中，并構(gòu)造成蓄存來(lái)自經(jīng)加熱的傳熱流體的熱能。在前文所述的系統(tǒng)的某些實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括渦輪機(jī)，其中渦輪機(jī)構(gòu)造成接收用于旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)的蒸氣狀工作流體(例如過(guò)熱的工作流體)。在某些實(shí)施例中，在通過(guò)渦輪機(jī)的一部分之后，蒸汽狀工作流體的溫度已下降從而產(chǎn)生部分冷卻的工作流體，其中系統(tǒng) 還包括第四流體通路，所述第四流體通路構(gòu)造成輸送部分冷卻的工作流體至再加熱換熱器，其中再加熱換熱器構(gòu)造成從經(jīng)加熱的傳熱流體傳熱至部分冷卻的工作流體以產(chǎn)生再加熱的工作流體，且其中再加熱的工作流體被輸送至渦輪機(jī)以便旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)。在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括連接至渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)。在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)構(gòu)造成直接利用蒸氣狀工作流體。在某些實(shí)施例中，蒸氣狀工作流體是過(guò)熱的工作流體。本發(fā)明的另一方面是一種產(chǎn)生蒸氣狀工作流體的方法，所述方法包括利用如本文所述的系統(tǒng)。本發(fā)明的另一方面是一種產(chǎn)生過(guò)熱的工作流體的方法，所述方法包括利用如本文所述的系統(tǒng)。本發(fā)明的另一方面是一種產(chǎn)生電能的方法，所述方法包括利用如本文所述的系統(tǒng)。本發(fā)明的另一方面是一種產(chǎn)生蒸氣狀工作流體的方法，所述方法包括a)利用第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱工作流體以產(chǎn)生具有品質(zhì)X1和溫度h的第一工作流體流；b)利用第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱傳熱流體以產(chǎn)生第一傳熱流體流；以及C)從第一傳熱流體流傳熱至第一工作流體流，其中當(dāng)Xi〈l時(shí)，傳熱導(dǎo)致產(chǎn)生具有品質(zhì)X2的輸出工作流體流，其中X2>Xl ;且其中當(dāng)X1=I時(shí)，傳熱導(dǎo)致產(chǎn)生具有溫度t2的輸出工作流體流，其中t2>tlt)在某些實(shí)施例中，方法優(yōu)選包括選擇來(lái)自第一工作流體流的蒸氣以形成具有品質(zhì)X/的第二工作流體流，并從第一傳熱流體流傳熱以加熱第二工作流體流，其中當(dāng)X/〈I時(shí)，傳熱導(dǎo)致輸出工作流體流的品質(zhì)增加至品質(zhì)X2，其中x2>x/ ;且其中當(dāng)X/ =1時(shí)，傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的溫度增加至溫度〖2，其中t2>tlt)在某些實(shí)施例中，工作流體是水。在某些實(shí)施例中，傳熱流體選自包括以下物質(zhì)的集合油、熔融鹽、熔融鹽的混合物、以及合成有機(jī)傳熱流體。在某些實(shí)施例中，傳熱流體在加熱期間并不經(jīng)歷相變。在某些實(shí)施例中，第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括拋物槽太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，而第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括拋物槽太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，而第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，工作流體是水，而傳熱流體是合成有機(jī)傳熱流體。在某些實(shí)施例中，x2=l。在某些實(shí)施例中，輸出的蒸氣狀工作流體是在約100巴的壓力下和約370°C的過(guò)熱蒸
汽。


圖I是用于產(chǎn)生蒸氣狀工作流體的系統(tǒng)的實(shí)施例的范例的示意圖。圖2是用于產(chǎn)生蒸氣狀工作流體的系統(tǒng)的實(shí)施例的另一范例的示意圖。圖3是用于產(chǎn)生蒸氣狀工作流體的系統(tǒng)的實(shí)施例的另一范例的示意圖。圖4示出包括多管道太陽(yáng)能熱接收器的示范性線性菲涅爾太陽(yáng)能采集器系統(tǒng)的立體圖。圖5示出示范性多管道太陽(yáng)能熱接收器的橫截面和在截面上的示范性聚集太陽(yáng)輻射分布的曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)的描述應(yīng)參考附圖閱讀，其中相同的標(biāo)號(hào)指代不同附圖中類似的元件。附圖并不一定是按比例的，并示出了選擇性的實(shí)施例，且并不意在作為限制性的。詳細(xì)的描述作為范例而不是作為限制地說(shuō)明了本發(fā)明技術(shù)的原理。本說(shuō)明將清晰地使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和利用各個(gè)實(shí)施例，并描述了本發(fā)明技術(shù)的若干個(gè)實(shí)施例、改型、變型、可選方案和用途，包括當(dāng)前被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)的最佳方式的實(shí)施例。當(dāng)用在本說(shuō)明書中和所附權(quán)利要求中時(shí)，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”包括復(fù)數(shù)指代物，除非上下文明確指出其它情況。工作流體的品質(zhì)X= (h-hf)/hfg，其中h=所產(chǎn)生流體的焓，hf=飽和液的焓，hg=飽和蒸氣的洽，而hfg=hg_hf =飽和蒸氣和飽和液的j含之間的差。當(dāng)X=O時(shí),工作流體為100%的液體。當(dāng)0〈x〈l時(shí)，存在處于飽和狀態(tài)的蒸氣和液體，且X是飽和蒸氣在蒸氣/液體(例如蒸汽/水)混合物中的比例的指標(biāo)。增加的X表示較高比例的混合物呈現(xiàn)為蒸氣，直至X=I，在該點(diǎn)混合物為100%的蒸氣。一旦達(dá)到100%蒸氣點(diǎn),進(jìn)一步添加能量會(huì)增加工作流體的溫度，X=I的蒸氣從飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)熱狀態(tài)。術(shù)語(yǔ)“平行”意在意為“基本上平行”，并包含對(duì)平行的幾何構(gòu)型的微小偏差，而不是要求例如反射器的平行行、或平行管道、或任何其它本文所述的平行布置要精確平行。本文所公開(kāi)的是太陽(yáng)能可被采集作為熱量并用于加熱工作流體(例如水/蒸汽)所用的系統(tǒng)、方法、和裝置。某些所公開(kāi)的系統(tǒng)、方法、和裝置涉及太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的潛在有利的布置以增加工作流體的品質(zhì)和/或溫度。這種布置的范例在下文中主要在特定的范例性太陽(yáng)能聚集系統(tǒng)(包括線性菲涅爾反射器太陽(yáng)能采集器和拋物槽采集器系統(tǒng))的背景中給出。但是應(yīng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的或之后開(kāi)發(fā)的任何用于聚集太陽(yáng)輻射的合適的系統(tǒng)、方法、和裝置可與所公開(kāi)的工作流體和傳熱流體的布置、以及所述流體之間的傳熱組合使用。例如，可利用其它類型的聚集太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)(如其中定日鏡將陽(yáng)光引導(dǎo)至塔式接收器的聚集太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)、以及其它系統(tǒng)、或這些系統(tǒng)的組合)。此外，盡管在下文所描述的變型中工作流體被定義為水/蒸汽，但也可采用任何合適的可供選擇吸熱流體，前提是工作流體在至少一部分系統(tǒng)的運(yùn)行溫度下可呈現(xiàn)為蒸氣。用作工作流體的可供選擇的流體的范例可包括但不限于氨、氨-水混合物、氣體(例如空氣、氦、丙烷、異戊烷、CO2)、制冷劑(例如R134A)、以及合成傳熱流體(包括可在其所處的太陽(yáng)能吸收器的運(yùn)行條件下從液相相變?yōu)闅庀嗟暮铣蓚鳠崃黧w)。當(dāng)用在本文中時(shí)，“合成傳熱流體”指代一種類型的流體材料(例如合成物)而不是其可用于的系統(tǒng)的位置。因此，“合成傳熱流體”可用作工作流體和/或傳熱流體，前提是它適用于該特定系統(tǒng)的環(huán)境中。此外，盡管在下文的變型中傳熱流體被定義為油(例如天然存在的或合成的油，如礦物油或含硅油，比如硅油)或定義為合成傳熱流體(例如基于鄰苯二甲酸酯、烷基化芳烴、部分氫化三聯(lián)苯、二苯/ 二苯醚混合物的合成傳熱流體，或基于硅酮的合成傳熱流體)，但也可采用任何合適的可供選擇吸熱流體。用作傳熱流體的流體的范例可包括但不限于水、油(天然存在的和/或合成的)、熔融鹽、室溫離子液體(例如烷基甲基咪唑)、氣體(例如空氣、氦、丙烷、異戊烷、C02)、制冷劑(例如R134A)和合成傳熱流體。合成傳熱流體的范例包 括可從Solutia公司獲得的Therminol⑧系列傳熱流體、可從Dow Chemical公司獲得的DowTTherm 系列傳熱流體、以及可從Dow Corning公司獲得的Syltherm 系列基于娃酮的傳熱流體。此外，在這樣的背景中描述了某些變型在第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)中產(chǎn)生飽和蒸汽，可選地分離出至少部分殘余液體，并隨后經(jīng)由從傳熱流體的換熱而進(jìn)一步加熱蒸汽以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，所述傳熱流體已由第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱。但是應(yīng)理解，這僅僅是一個(gè)變型，且第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)可產(chǎn)生飽和的和/或過(guò)熱的工作流體，而工作流體隨后通過(guò)從傳熱流體的換熱而增加了品質(zhì)和/或溫度，所述傳熱流體由第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱。這些變型可與任何本文所述的系統(tǒng)組合使用。例如，處于品質(zhì)X1的飽和蒸汽可由第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)產(chǎn)生，所述飽和蒸汽隨后在換熱器中吸熱，形成具有更高品質(zhì)X2的飽和蒸汽，其中X2>x10在另一范例中，處于品質(zhì)X1 (其中X1(I)和溫度ti的飽和蒸汽可由第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)產(chǎn)生，所述飽和蒸汽隨后在換熱器中吸熱，形成具有品質(zhì)X2=I和溫度t2的過(guò)熱蒸汽，其中t2>ti。在另一范例中，處于品質(zhì)X1 (其中X1=I)和溫度ti的飽和蒸汽可由第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)產(chǎn)生，所述飽和蒸汽隨后在換熱器中吸熱，形成具有品質(zhì)X2和溫度t2的過(guò)熱蒸汽，其中X2=X1=I且在另一范例中，處于溫度h的過(guò)熱蒸汽可由第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)產(chǎn)生，所述過(guò)熱蒸汽隨后在換熱器中吸熱，形成具有溫度t2的過(guò)熱蒸汽，其中t2>tlt)此外，在系統(tǒng)中的不同位置處產(chǎn)生的工作流體的特定品質(zhì)和/或溫度可在特定的時(shí)間段上恒定，或可隨時(shí)間變化，例如取決于一天中的時(shí)間、云層遮蔽的出現(xiàn)或其它天氣狀況、系統(tǒng)的構(gòu)型和特定用途，等等。可選的分離器可用在本文所述的任一范例中，以分離殘留在由第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)產(chǎn)生的經(jīng)加熱工作流體中的任何液體的至少一部分。例如，分離器可除去所有(即使得品質(zhì)x=l)或基本上所有的殘留在經(jīng)加熱工作流體中的液體。在某些實(shí)施例中,將基本上所有液體從工作流體除去意味著至少約90%、至少約92%、至少約94%、至少約96%、至少約98%、或至少約99%的出現(xiàn)在來(lái)自第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的經(jīng)加熱工作流體中的液體已被分離器除去。在各個(gè)實(shí)施例中，將基本上所有液體從工作流體除去標(biāo)示著從分離器輸出的工作流體具有至少約0. 9、至少約0. 93、至少約0. 95、至少約0. 96、至少約0. 97、至少約0. 98、至少約0. 99的品質(zhì)。
此外，盡管下文中在分開(kāi)的第一和第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的背景中描述了各個(gè)實(shí)施例，但應(yīng)理解，單個(gè)系統(tǒng)可包括第一和第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)(例如，單個(gè)系統(tǒng)可包括用于第一和第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)兩者的流體線路)。在一個(gè)非限制性范例中，CLFR (緊湊式線性菲涅爾反射器)系統(tǒng)(例如圖4所示)可包括用于加熱接收器內(nèi)部的工作流體的流體線路以及用于加熱傳熱流體的流體線路。在某些實(shí)施例中，笫一和第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)是分開(kāi)的。在某些實(shí)施例中，單個(gè)太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括分別用于加熱工作流體和傳熱流體的第一和第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)兩者。此外，盡管下文所述的某些變型是在有或者沒(méi)有渦輪機(jī)(以及可選的相連的發(fā)電機(jī))的背景中描述的，但應(yīng)理解，任一本文所述的系統(tǒng)可用于產(chǎn)生蒸氣狀工作流體以供直接使用(例如用作工業(yè)生產(chǎn)用蒸汽)，或可包括一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)或其它裝置，例如以供產(chǎn)生電力?，F(xiàn)在參考圖1，它示出了用于產(chǎn)生蒸氣狀工作流體的系統(tǒng)200的一個(gè)變型，所述系統(tǒng)200包括第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)201、第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202、換熱器210、以及位于第一和第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)之間的(可選的)分離器220。流體通路203輸送工作流體(例如水) 至第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)201，在系統(tǒng)201中水被加熱以產(chǎn)生蒸汽。工作流體可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)源被引導(dǎo)至流體通路203中，例如從系統(tǒng)內(nèi)部多個(gè)位置被回收利用的工作流體流和/或未使用過(guò)的工作流體流。例如，用于將未使用過(guò)的工作流體引導(dǎo)至系統(tǒng)中的工作流體入口203’可連接至流體通路203。在另一范例中(在下文中更詳細(xì)描述)，被回收利用的工作流體可從分離器220被弓I導(dǎo)至流體通路203。在各個(gè)實(shí)施例中，加熱系統(tǒng)201可具有一個(gè)或多個(gè)區(qū)域，所述一個(gè)或多個(gè)區(qū)域用于增加水的溫度(節(jié)熱器區(qū)，用于增加顯熱)、用于使飽和水沸騰以產(chǎn)生蒸汽(沸騰器或蒸發(fā)器區(qū)，用于增加潛熱)、以及用于使蒸汽過(guò)熱(用于增加顯熱)。在一個(gè)變型中，加熱系統(tǒng)201起到預(yù)熱水并產(chǎn)生飽和蒸汽的作用。在一個(gè)變型中，輸入的水是經(jīng)預(yù)熱的，而加熱系統(tǒng)201產(chǎn)生飽和蒸汽。在某些變型中，大部分熱量是作為潛熱在加熱系統(tǒng)201中傳遞給工作流體的。在一個(gè)范例中，第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，所述線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)可采用多管道太陽(yáng)能接收器(例如在美國(guó)專利申請(qǐng)10/597，966或12/012,829中描述的多管道太陽(yáng)能接收器，每一所述申請(qǐng)通過(guò)引用結(jié)合入本文)、或單管道太陽(yáng)能接收器(例如在美國(guó)專利申請(qǐng)US2004/0035111中描述的單管道太陽(yáng)能接收器，所述申請(qǐng)通過(guò)引用結(jié)合入本文)。在某些情況下，第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)可包括與太陽(yáng)能鍋爐并聯(lián)或串聯(lián)的非太陽(yáng)能作為燃料的鍋爐(例如燃天然氣鍋爐、燃煤鍋爐、或燃生物質(zhì)鍋爐)。在各個(gè)實(shí)施例中，所形成的經(jīng)加熱工作流體可以是飽和的(在該情況下存在蒸氣(例如蒸汽)和液體(例如水)兩者)，或可以是過(guò)熱的(其中僅存在蒸汽)。經(jīng)加熱的工作流體的輸出被流體通路205輸送至可選的分離器220，在所述分離器中液體的至少一部分從蒸氣分離，且這部分液體(例如水)被送回至流體通路203。所形成的工作流體富含蒸氣，并因而工作流體的品質(zhì)增加。在某些實(shí)施例中，將蒸氣基本上由分離器220從液體分離，在進(jìn)入換熱器210之前形成過(guò)熱或接近過(guò)熱的蒸氣。包括蒸汽和可選的殘余水的工作流體通過(guò)流體通路229被引導(dǎo)至換熱器210，其中來(lái)自經(jīng)加熱傳熱流體的熱量被傳遞至工作流體，致使輸出的工作流體流的品質(zhì)和/或溫度增加。在某些變型中，傳熱致使品質(zhì)增加。在某些變型中，傳熱致使溫度增加。在某些變型中，傳熱致使品質(zhì)和溫度增加。在某些變型中，大部分熱量作為顯熱被傳遞至工作流體，增加了過(guò)熱蒸氣(例如過(guò)熱蒸汽)的溫度。注意在剛剛描述的范例中以及在下文的范例中，特定的吸熱過(guò)程(例如加熱液態(tài)水、使水沸騰、使蒸汽過(guò)熱)與太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的特定區(qū)域和/或換熱器的聯(lián)系意在針對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在瞬態(tài)條件下(例如在啟動(dòng)時(shí)、在停機(jī)時(shí)、以及當(dāng)云層中斷或減弱了太陽(yáng)能通量時(shí))這種聯(lián)系不一定會(huì)保持。仍然參考圖I，傳熱流體(例如油或合成傳熱流體)由流體通路206輸送至第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202，在所述加熱系統(tǒng)202中傳熱流體被加熱，典型地，被加熱至的溫度大于工作流體在工作流體的特定運(yùn)行壓力下的汽化熱(例如對(duì)于在I個(gè)大氣壓下的水為IOO0O0經(jīng)加熱的傳熱流體由流體通路204引導(dǎo)至換熱器210，在所述換熱器內(nèi)傳熱流體傳熱至工作流體，由此增加工作流體的品質(zhì)和/或溫度，并隨后返回至流體通路206以便由第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202再次加熱。在一個(gè)范例中，第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括拋物槽系統(tǒng)。在某些變型中，第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)可包括與太陽(yáng)能鍋爐串聯(lián)或并聯(lián)的非太陽(yáng)能作燃料的鍋爐(例如燃天然氣鍋爐、燃煤鍋爐、或燃生物質(zhì)鍋爐)。 來(lái)自換熱器的輸出工作流體流可以是飽和或過(guò)熱的。所形成的輸出工作流體流可直接用于工業(yè)應(yīng)用(例如作為生產(chǎn)用蒸汽)，和/或可被引導(dǎo)至渦輪機(jī)以供發(fā)電。工業(yè)應(yīng)用包括產(chǎn)生蒸汽或熱量以便清洗或殺菌、提高油采收率、紙漿和紙張加工、農(nóng)業(yè)加工、食品加工、冷藏、石化精煉和加工、以及除鹽。盡管圖I示出分離器220，但分離器并非必需的，而是本文所公開(kāi)的系統(tǒng)的可選部件。在某些變型中，來(lái)自第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)201的經(jīng)加熱工作流體可被引導(dǎo)至換熱器而無(wú)需通過(guò)分離器?？蛇x地，系統(tǒng)還可包括一個(gè)或多個(gè)熱能蓄存系統(tǒng)，例如熱能蓄存系統(tǒng)230，以便蓄存來(lái)自經(jīng)加熱工作流體的能量，或例如熱能蓄存系統(tǒng)240，以便蓄存來(lái)自傳熱流體的能量。熱能蓄存系統(tǒng)可用于例如解決不同太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的在相對(duì)能量捕獲能力上的差異、作為緩沖器應(yīng)對(duì)超過(guò)了機(jī)組穩(wěn)態(tài)輸出能力的瞬態(tài)需求、應(yīng)對(duì)輸入熱量的暫時(shí)減少，或可選地，當(dāng)產(chǎn)熱能力出于各種原因不能與負(fù)荷需求同步時(shí)提供長(zhǎng)期的熱能蓄存。系統(tǒng)200還可包括除了所示部件之外的部件，例如貯存器、閥、以及其它裝置，所述裝置用于容納和控制通過(guò)系統(tǒng)的流體的流動(dòng)。例如，一個(gè)或多個(gè)泵可設(shè)置在系統(tǒng)200中的各個(gè)位置以便使工作流體和/或傳熱流體流通。系統(tǒng)200的運(yùn)行可由控制器(例如計(jì)算機(jī)或其它處理裝置)操控，并可由各個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)協(xié)助(例如以監(jiān)測(cè)溫度、壓力、流率、等等)，所述各個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)在遍及系統(tǒng)的各個(gè)位置處。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，有助于運(yùn)行和/或維護(hù)系統(tǒng)的各個(gè)其它部件可包括在系統(tǒng)中而無(wú)需在本文中描述。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)地，這些部件可出現(xiàn)在例如太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)內(nèi)部，或在系統(tǒng)200中的其它位置處。例如，參考下文將更詳細(xì)描述的圖4，可例如利用管道130中的閥和/或節(jié)流板來(lái)控制通過(guò)管道130的流體(例如水、蒸汽、和過(guò)熱蒸汽)流率?？衫瞄y和/或節(jié)流板來(lái)控制通過(guò)管道130的流率例如以在輸出的工作流體中提供所需的蒸汽品質(zhì)和/或溫度(例如飽和蒸汽的品質(zhì)、過(guò)熱蒸汽的溫度和/或壓力)。太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)可包括任何合適的用于聚集和采集太陽(yáng)能的系統(tǒng)(例如線性菲涅爾、拋物槽、塔式/中央接收器和定日鏡系統(tǒng)、碟式系統(tǒng)、等等)，并可包括一個(gè)或多個(gè)類型的太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。線性菲涅爾、拋物槽、塔式/定日鏡、以及碟式系統(tǒng)是本領(lǐng)域已知的而無(wú)需在本文中描述。此外，每一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)還可包括非太陽(yáng)能的增益器或并聯(lián)的非太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，例如燃化石燃料的鍋爐。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)地，工作流體線路和傳熱線路的運(yùn)行溫度及壓力會(huì)根據(jù)所用的特定工作流體和傳熱流體、太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的類型、工作流體輸出的所需最終品質(zhì)和溫度、工作流體輸出的計(jì)劃用途、系統(tǒng)的特定構(gòu)型、以及諸如此類而變化。當(dāng)水是工作流體時(shí)，典型的運(yùn)行壓力會(huì)在從約20至約200巴的范圍內(nèi)，例如從約20至約100巴，而工作流體的典型的運(yùn)行溫度會(huì)在從約200°C至約600°C的范圍內(nèi)，例如約200°C至約565°C，例如約200°C至約370°C。典型地，傳熱流體在第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202內(nèi)被加熱至某一溫度，該溫度高于從第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)201輸出的經(jīng)加熱工作流體的溫度，從而通過(guò)換熱增加工作流體的品質(zhì)和/或溫度。傳熱流體的典型的運(yùn)行溫度會(huì)比相應(yīng)的工作流體溫度高10°C至20°C以允許從傳熱流體至工作流體的傳熱。傳熱流體的壓力會(huì)基于特定傳熱流體的特性而變化，但被設(shè)計(jì)為總體上較低(〈40巴)。在某些實(shí)施例中，當(dāng)水用作工作流體時(shí)，工作流體的所需運(yùn)行壓力為在輸出處約100巴至約170巴，例如約100巴。在某些實(shí)施例中，第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)在120巴下將工作流體加熱至約325°C的飽和溫度。在與傳熱流體換熱并輸送至渦輪機(jī)入口之后，工作流體 可處于例如約370°C的溫度并處于100巴。在100巴的壓力下，通常輸入至水/蒸汽工作流體中的總能量的約82%是在太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的第一階段，而輸入至水/蒸汽工作流體中的總能量的約18%是在換熱器的第二加熱階段。在加熱的第一和第二階段中至工作流體中的能量輸入的相對(duì)比率可隨運(yùn)行壓力改變而變化。此外，采用不同的工作和/或換熱流體也會(huì)影響該比率。在各個(gè)實(shí)施例中，從第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)201輸出的工作流體的品質(zhì)為至少約0. 3、至少約0. 4、至少約0. 5、至少約0. 6、至少約0. 7、至少約0. 8、至少約0. 9、約I. O。在某些實(shí)施例中，從第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)201輸出的工作流體的品質(zhì)為至少約0. 5。在某些實(shí)施例中，從第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)201輸出的工作流體的品質(zhì)為至少約0. 6。在各個(gè)實(shí)施例中，從分離器220輸出的工作流體的品質(zhì)為至少約0. 5、至少約0. 6、至少約0. 7、至少約0. 8、至少約0. 9、至少約0. 95、至少約0. 98、約I. O。在某些實(shí)施例中，從分離器220輸出的工作流體的品質(zhì)為至少約0.9。在某些實(shí)施例中，從分離器220輸出的工作流體的品質(zhì)為約1.0。在各個(gè)實(shí)施例中，從換熱器輸出的工作流體的品質(zhì)為至少約0. 5、至少約0. 6、至少約0. 7、至少約0. 8、至少約0. 9、至少約0. 95、至少約0. 98、約I. O。在某些實(shí)施例中，從換熱器輸出的工作流體的品質(zhì)為至少約0. 95。在某些實(shí)施例中，從換熱器輸出的工作流體的品質(zhì)為至少約0. 98。在某些實(shí)施例中，從換熱器輸出的工作流體的品質(zhì)為約I. O。在某些實(shí)施例中，當(dāng)水是工作流體時(shí)，從換熱器輸出的工作流體的溫度為約310°C至約600°C，例如約350°C至約450°C。在某些實(shí)施例中，當(dāng)水是工作流體時(shí)，從換熱器輸出的工作流體的溫度為至少約370°C。在某些實(shí)施例中，由系統(tǒng)產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽可具有例如約300°C至約450°C的溫度和約70巴至約130巴的壓力，或約370°C至約450°C的溫度和約100巴至約130巴的壓力。在某些變型中，過(guò)熱蒸汽具有約450°C的溫度和約130巴的壓力。如前文所述，在各個(gè)應(yīng)用中，優(yōu)選應(yīng)具有較高品質(zhì)和/或溫度的蒸氣狀工作流體。例如，較高溫度的過(guò)熱蒸汽可比較低溫度的蒸汽更有效地驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)(例如用于發(fā)電)。這種過(guò)熱蒸氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)也比產(chǎn)生同等輸出功率的飽和蒸氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)更小和成本更低。但是，用于產(chǎn)生充分過(guò)熱的蒸氣的連續(xù)輸出的現(xiàn)有技術(shù)會(huì)相對(duì)昂貴，由此降低了該技術(shù)在工業(yè)規(guī)模上使用的實(shí)用性。本發(fā)明的技術(shù)有利地允許產(chǎn)生處于高品質(zhì)和/或高溫的蒸氣狀工作流體，并在某些實(shí)施例中可允許以比現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)更低的成本產(chǎn)生更高品質(zhì)和/或溫度(例如更高的過(guò)熱度) 的工作流體。作為說(shuō)明性范例，當(dāng)水被用作工作流體時(shí)，必需將可觀的能量加至水中以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，因?yàn)樵谡羝臏囟瓤梢栽黾?作為顯熱)之前水必需首先完全轉(zhuǎn)化為蒸汽(作為潛熱)。可通過(guò)在第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)中直接加熱工作流體來(lái)更具成本效益地執(zhí)行這種潛熱加熱。另一方面，利用經(jīng)由傳熱流體的間接加熱將過(guò)熱蒸汽的溫度控制在工業(yè)過(guò)程(例如汽輪機(jī))的營(yíng)業(yè)利率內(nèi)會(huì)較為容易。將水加熱成過(guò)熱蒸汽的一種可行方案是利用太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱顯式加熱流體(例如油或合成傳熱流體)，其中顯式加熱流體被加熱至高于水的蒸發(fā)熱的溫度，且其中熱量從顯式加熱流體經(jīng)由換熱器傳遞至水/蒸汽。但是，用在太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)中的加熱流體(例如油或合成加熱流體)相對(duì)昂貴，并因而利用經(jīng)加熱的傳熱流體作為用于使水蒸發(fā)的主要來(lái)源相對(duì)更昂貴。相反，直接利用太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)來(lái)加熱水是相對(duì)較便宜的。但是，利用太陽(yáng)能作為水/蒸汽的唯一加熱源會(huì)是困難和/或昂貴的。本發(fā)明的技術(shù)有利地允許以相對(duì)較低的成本將總熱能的大部分輸入至工作流體中，并利用相對(duì)較昂貴的技術(shù)(例如對(duì)傳熱流體(例如油或合成傳熱流體)的太陽(yáng)能加熱)用于總能量輸入的僅一部分。例如，水可首先由太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)直接加熱(例如加熱至其保持飽和所處的溫度)，產(chǎn)生品質(zhì)X1的工作流體?？蛇x地，可通過(guò)利用分離器以除去殘余液體的至少一部分(例如形成具有減少的液體含量的工作流體)來(lái)增加工作流體的品質(zhì)，形成具有較高品質(zhì)X1'的工作流體。隨后工作流體在第二階段被來(lái)自經(jīng)加熱傳熱流體的傳熱加熱。在該范例中，傳熱流體是油或合成傳熱流體，所述油或合成傳熱流體被利用太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱至高溫(例如約393°C )。這種傳熱將工作流體的品質(zhì)和/或溫度提高至更高品質(zhì)X2和/或更高溫度t2，形成例如更高品質(zhì)的飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽、或更高溫度的過(guò)熱蒸汽。傳熱流體可以是顯式太陽(yáng)能加熱流體，所述流體在系統(tǒng)的運(yùn)行溫度下并不經(jīng)歷相變，例如油、熔融鹽、合成傳熱流體、等等。這些流體更容易利用太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱到較高溫度，因?yàn)闊崮茏鳛轱@熱加至流體中(而在運(yùn)行溫度下相變的流體會(huì)吸收熱量作為潛熱，這不會(huì)提升流體的溫度)。此外，在某些實(shí)施例中，可利用線性菲涅爾技術(shù)加熱工作和/或傳熱流體，所述線性菲涅爾技術(shù)的建造和運(yùn)行可比拋物槽技術(shù)或其它技術(shù)(例如定日鏡系統(tǒng))更便宜。例如，菲涅爾系統(tǒng)提供的聚集率類似于槽式系統(tǒng)的聚集率，但菲涅爾系統(tǒng)沒(méi)有熱凹陷的高曲率鏡或真空管集熱元件。在菲涅爾系統(tǒng)中的可由機(jī)械裝置略微彎曲的平坦的磨光平板玻璃鏡可以是熱凹陷的拋物槽鏡的成本的不到一半。此外，菲涅爾系統(tǒng)可采用面向下的倒轉(zhuǎn)的腔式接收器和不要求真空的空氣穩(wěn)定選擇性表面以將對(duì)流損失降至最低并保護(hù)選擇的表面不被氧化。如在下文中參考圖3更詳細(xì)地描述的那樣，可選地，可采用再加熱換熱器，其中工作流體(例如過(guò)熱蒸汽)在已通過(guò)渦輪機(jī)的一部分并被部分冷卻之后可在被送回至渦輪機(jī)之前由經(jīng)加熱的傳熱流體再加熱。例如，經(jīng)加熱的傳熱流體可將顯熱傳遞至部分冷卻的工作流體，將工作流體提升至其在渦輪機(jī)入口處時(shí)一樣的溫度。使動(dòng)力循環(huán)中的再加熱溫度與主入口溫度相同增加了轉(zhuǎn)換效率。這不一定在所有的直接蒸汽循環(huán)中都可行，因?yàn)閷⒉糠峙蛎浀恼羝斔突氐讲⒔?jīng)過(guò)太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)所經(jīng)歷的壓力損耗可能會(huì)抵消更高溫度蒸汽的收益。相反，換熱器可位于高壓汽輪機(jī)的排放附近，減少了部分膨脹的蒸汽經(jīng)歷的壓力損耗。另一變型示于圖2。在圖2中，第一和第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)是線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng),且圖中示出了流體流動(dòng)通過(guò)加熱系統(tǒng)201和202的一個(gè)范例的示意圖。圖4示出了線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的一個(gè)非限制性變型，其中線性菲涅爾反射器太陽(yáng)能采集器100包括布置在架高的直線式延伸的太陽(yáng)能熱接收器105兩側(cè)的反射器場(chǎng)110和120。反射器場(chǎng)110和120分別包括反射器行110-1至110-6和120-1至120-6?？衫@其長(zhǎng)軸調(diào)節(jié)反射器的角方向以追蹤白天期間太陽(yáng)的視動(dòng)從而將太陽(yáng)輻射反射至太陽(yáng)能熱接收器105。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，線性菲涅爾反射器是本領(lǐng)域已知的，而關(guān)于圖4中的線性菲涅爾太陽(yáng)能采集器的支承結(jié)構(gòu)的特征以及反射器的大體布置意在作為代表本領(lǐng)域已知的眾多構(gòu)型的示意性圖示。合適的線性菲涅爾系統(tǒng)可包括但不限于在以下申請(qǐng)中公開(kāi)的系統(tǒng)于 2006 年 8 月 14 日提交、標(biāo)題為 “Multi-Tube Solar collector Structure (多管道太陽(yáng)能采集器結(jié)構(gòu))”的美國(guó)專利申請(qǐng)10/597，966，于2008年2月5日提交、標(biāo)題為 “Linear Fresnel Solar Arrays and Drives Therefor (線性菲捏爾太陽(yáng)能陣列和用于此的驅(qū)動(dòng))”的美國(guó)專利申請(qǐng)12/012，821，于2008年2月5日提交、標(biāo)題為“Linear FresnelSolar Arrays and Receivers Therefor (線性菲涅爾太陽(yáng)能陣列和用于此的接收器)”的美國(guó)專利申請(qǐng)12/012，829、以及于2008年2月5日提交、標(biāo)題為“Linear Fresnel SolarArrays and Components Therefor (線性菲涅爾太陽(yáng)能陣列和用于此的部件)”的美國(guó)專利申請(qǐng)12/012，920，所有所述申請(qǐng)通過(guò)引用整體結(jié)合入本文。再次參考圖4，太陽(yáng)能熱接收器105包括太陽(yáng)能熱吸收器125，所述吸收器包括以并排方式布置的多個(gè)平行管道130。通過(guò)管道130的吸熱工作流體(例如水)可由聚集至熱吸收器125上的太陽(yáng)輻射加熱。在某些變型中，太陽(yáng)能熱接收器105可具有例如在上文提及的專利申請(qǐng)中描述的倒轉(zhuǎn)槽型結(jié)構(gòu)。在某些變型中，太陽(yáng)能熱接收器105還可包括反射表面，所述反射表面將從鏡場(chǎng)110和/或120入射在它們之上的光線反射至管道130。還可選擇管道直徑以將所用金屬的量降至最低和/或?qū)⒖纱嬖谟诠艿?30中的水量降至最低。還可選擇管道直徑以將流體通過(guò)所有或部分的管道130 (例如通過(guò)蒸發(fā)和過(guò)熱部分)的輸送時(shí)間降至最低，以提供流體流率對(duì)控制的較快響應(yīng)。在某些變型中，制成(在本文的上文和下文中所描述的范例中的)管道130的各個(gè)管道的材料可根據(jù)出現(xiàn)在其中的吸熱流體過(guò)程而變化。例如，在某些變型中，節(jié)熱器和沸騰器管道(或在其中會(huì)發(fā)生沸騰的局部部分管道)可由碳鋼制成，而過(guò)熱管道(或在其中預(yù)期發(fā)生過(guò)熱的局部部分管道)可由T22或類似的低合金鋼制成。在某些變型中，T22或類似的材料可允許過(guò)熱蒸汽的溫度高達(dá)約1000 T。同樣，在某些變型中，太陽(yáng)能選擇性涂層可用于管道130上。現(xiàn)在參考圖2,該圖示出了流體流動(dòng)通過(guò)加熱系統(tǒng)201和202的一個(gè)范例的示意圖。因此，圖2示出了工作流體流動(dòng)通過(guò)線性菲涅爾接收器(例如根據(jù)圖4的接收器105)的一個(gè)非限制性范例。在圖2所示的范例中，水由流體通路203引導(dǎo)進(jìn)入線性菲涅爾系統(tǒng)的接收器105，其中水流入外部四個(gè)管道130，行進(jìn)至接收器結(jié)構(gòu)的末端，并通過(guò)接收器105的內(nèi)部?jī)蓚€(gè)管道130返回，隨后通過(guò)至流體通路205的輸出集管145離開(kāi)太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。在這種變型中，流體在外部(外圍)管道130中的焓起初大致相等，而隨后隨著流體在其通過(guò)管道期間吸熱而增加，從而使得從居中管道向外的流體有效地經(jīng)歷了通過(guò)接收器的照射區(qū)的雙通路。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，該示意圖僅僅示出了流體流動(dòng)通過(guò)接收器105的一個(gè)可行構(gòu)型，而其它構(gòu)型也是可行的并由本發(fā)明的技術(shù)所包含。例如，接收器管道130可組織成串聯(lián)的、并聯(lián)的、反向平行的、蛇形的、或其它構(gòu)型或這些構(gòu)型的兩種或多種的組合。此夕卜，圖4所示的接收器示出了多管道接收器。多管道接收器105中管道130的數(shù)量可以變化。在某些范例中，接收器105中管道130的數(shù)量為從約3至約40。也可采用單管道接收器。如在下文中關(guān)于圖5更詳細(xì)地論述的那樣，圖2所示的工作流體的流動(dòng)可有利地利用特定接收器結(jié)構(gòu)的峰值太陽(yáng)能分布。從第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)201離開(kāi)后，可選地，經(jīng)加熱的工作流體可在被引導(dǎo)至換熱器210之前被引導(dǎo)至分離器220。分離器220優(yōu)選將液體從蒸氣中分離，而被分離的液體可例如被引導(dǎo)回到流體通路203以便再加熱。圖中示出了用于使工作流體流通的循環(huán)泵208 ;該構(gòu)型的變型對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
在圖2所示的這種構(gòu)型中，第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202包括線性菲涅爾系統(tǒng)。工作流體(例如水)經(jīng)由流體通路207進(jìn)入線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202，而水流入外部(夕卜圍)四個(gè)管道130，行進(jìn)至接收器結(jié)構(gòu)的末端，并被引導(dǎo)進(jìn)入流體通路203以便輸送工作流體至第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)201。這種構(gòu)型允許由第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202對(duì)工作流體預(yù)熱(例如增加顯熱以及可選地增加潛熱)，而經(jīng)預(yù)熱的工作流體隨后被引導(dǎo)至第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)201以便進(jìn)一步加熱(例如蒸發(fā)以及可選地過(guò)熱)。在某些實(shí)施例中，由第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202加熱的工作流體可被直接輸送至分離器220，且被分離的液體被引導(dǎo)至例如流體通路203中?？蛇x地，系統(tǒng)可包括熱能蓄存系統(tǒng)230以便蓄存來(lái)自經(jīng)加熱工作流體的熱倉(cāng)泛。傳熱流體(在該變型中為油)經(jīng)由流體通路206進(jìn)入第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202，其中它在經(jīng)由流體通路204離開(kāi)太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)之前被引導(dǎo)通過(guò)內(nèi)部的高太陽(yáng)能聚集度的兩個(gè)管道130。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，該示意圖僅僅示出了流體流動(dòng)通過(guò)接收器105的一個(gè)可行構(gòu)型，而其它構(gòu)型是可行的并由本發(fā)明的技術(shù)包含。例如，管道130的數(shù)量可變化(例如，一個(gè)或多個(gè)(例如，兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、等等)管道用于傳熱流體(例如油)，而一個(gè)或多個(gè)(例如兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、等等)管道用于工作流體(例如水))，管道130可布置成串聯(lián)、并聯(lián)、反向平行、蛇形、或其它構(gòu)型或這些構(gòu)型的兩種或多種的組合。這種構(gòu)型可允許進(jìn)入第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202中的接收器105的太陽(yáng)能峰值能量分布如參考圖5更詳細(xì)地論述的那樣被優(yōu)先引導(dǎo)至油?，F(xiàn)在參考圖5，曲線圖135示出沿橫斷于(垂直于)太陽(yáng)能熱接收器105的長(zhǎng)軸的方向(“X”)、聚集在太陽(yáng)能熱吸收器125上的太陽(yáng)輻射的示范性強(qiáng)度(“I”)分布。太陽(yáng)能熱接收器105以沿著相同的X方向的橫截面示出。在所示的范例中，橫向太陽(yáng)輻射強(qiáng)度分布、以及因而至管道130中的熱通量的分布，具有最大值(例如中央峰值)。反射器可布置成使得至管道中的熱通量因而在最中心管道處或附近大于在兩個(gè)最外部管道處(在圖5的范例中為最右邊的管道和最左邊的管道)。沿太陽(yáng)能熱接收器105的長(zhǎng)軸的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度分布(即縱向太陽(yáng)輻射強(qiáng)度分布)可以是例如基本恒定的。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的那樣，根據(jù)所采用的特定接收器的結(jié)構(gòu)，峰值能量分布可有所不同，而管道的布置可根據(jù)對(duì)所用的特定工作流體和特定傳熱流體的希望的結(jié)果而相應(yīng)地變化。注意盡管圖5示出10個(gè)管道130，但本文所公開(kāi)的方法、系統(tǒng)、以及裝置可視合適情況而采用多于或少于10個(gè)管道。同樣，盡管管道130示為處于一個(gè)平面中，但在其它變型中平行管道130可并排布置在兩個(gè)或多個(gè)平行或相交的平面中。兩個(gè)這種相交平面可形成例如人字形或倒人字形。在本文所公開(kāi)的這種和其它流體流動(dòng)路徑布置的某些變型中，可在遍及接收器管道130的各個(gè)點(diǎn)處進(jìn)行溫度測(cè)量以輔助控制通過(guò)管道130的流體流率。例如，若在預(yù)期或計(jì)劃為沸騰/過(guò)熱邊界的過(guò)熱側(cè)處的溫度測(cè)量結(jié)果具有對(duì)應(yīng)于液態(tài)水的值，則可減少通過(guò)管道的流率，所述管道是出現(xiàn)該邊界的管道?？蛇x地，若在預(yù)期為過(guò)熱/沸騰邊界的沸騰側(cè)處的溫度測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)于過(guò)熱蒸汽，則可增加通過(guò)管道的流率，所述管道是出現(xiàn)該邊界的管道。此外，或可選地，可利用在管道130之中的其它處進(jìn)行的任何合適的溫度和/或壓力測(cè)量來(lái)控制流體流動(dòng)。這種另外的或可選的控制體系可包括或類似于、但不限于在于2009年5月 15 日提交、標(biāo)題為“Systems and Methods for Producing Steam Using SolarRadiation (用于利用太陽(yáng)輻射產(chǎn)生蒸汽的系統(tǒng)和方法)”的美國(guó)專利申請(qǐng)61/216，253 (所述申請(qǐng)通過(guò)引用整體結(jié)合入本文)中公開(kāi)的控制體系和/或在于2009年5月22日提交、標(biāo)題為“Systems and Methods for Producing Steam Using Solar Radiation (用于利用太陽(yáng)輻射產(chǎn)生蒸汽的系統(tǒng)和方法)”的美國(guó)專利申請(qǐng)61/216，878 (所述申請(qǐng)通過(guò)引用整體 結(jié)合入本文)中公開(kāi)的控制體系。在某些變型中(在所述變型中過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生于太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)內(nèi)部)，在過(guò)熱蒸汽離開(kāi)管道130所通過(guò)的任何管道的出口處測(cè)量了過(guò)熱蒸汽的溫度。所測(cè)量的溫度可用于例如為控制閥提供反饋，所述控制閥控制通過(guò)過(guò)熱蒸汽管道的流體流動(dòng)。在某些變型中，也可利用與至今為止在本說(shuō)明書中公開(kāi)的流體流動(dòng)控制體系相同或基本上類似的流體流動(dòng)控制體系(包括利用閥、節(jié)流孔、以及溫度和壓力測(cè)量)來(lái)控制通過(guò)本文所述的太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)中的管道的流體流動(dòng)。參考圖2中的太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202，在所述系統(tǒng)202中傳熱流體(例如油或合成傳熱流體)流動(dòng)通過(guò)中心的兩個(gè)管道130，而水流動(dòng)通過(guò)外部的四個(gè)管道130 (每一側(cè)兩個(gè))，管道受太陽(yáng)輻射照射，所述太陽(yáng)輻射具有形狀類似于圖5的形狀的強(qiáng)度分布。在這種變型中，至管道130中的熱通量分布可加熱流動(dòng)通過(guò)管道130的水以在管道130的外部管道中以相對(duì)較低的熱通量(相較于由聚集的太陽(yáng)輻射提供的峰值熱通量)增加其溫度，而油在靠近管道130中心的管道中以相對(duì)較高的熱通量被加熱。類似地，參考圖2中的太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)201，在所述系統(tǒng)中水首先流動(dòng)通過(guò)外部四個(gè)管道130(每一側(cè)兩個(gè))，并隨后流動(dòng)通過(guò)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)管道130，管道受太陽(yáng)輻射照射，所述太陽(yáng)輻射具有形狀類似于圖5的形狀的強(qiáng)度分布。在某些變型中，至管道130中的熱通量分布可加熱流動(dòng)通過(guò)管道130的水以在管道130的外部管道中以相對(duì)較低的熱通量(相較于由聚集的太陽(yáng)輻射提供的峰值熱通量)增加其溫度，隨后在靠近管道130中心的管道中以相對(duì)較高的熱通量使液態(tài)水沸騰以產(chǎn)生蒸汽。在某些實(shí)施例中(未示于圖2中)，布置在最高熱通量的位置處的額外一組管道130可隨后可選地以相對(duì)更高的熱通量在管道130的最中心管道中使蒸汽過(guò)熱。應(yīng)理解這些變型僅僅是范例，而水或其它工作流體增加溫度、蒸發(fā)、和/或蒸汽變成過(guò)熱蒸汽所處的位置可以變化。在某些變型中(在所述變型中流體流動(dòng)路徑沿管道130形成兩個(gè)通路(即下行和返回)，例如圖2所示的范例)，支承這種流動(dòng)路徑的太陽(yáng)能熱接收器可以是傾斜的(例如太陽(yáng)能熱接收器可位于斜坡上)，且管道130定向成使得管道130中的水向下流動(dòng)而管道130中的蒸汽向上流動(dòng)。
由太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202加熱的油從管道130通過(guò)出口集管145離開(kāi)，并進(jìn)入流體通路204，在所述通路中油被引導(dǎo)至換熱器210以便對(duì)工作流體的進(jìn)一步加熱。可選地，系統(tǒng)可包括熱能蓄存系統(tǒng)240以便蓄存來(lái)自經(jīng)加熱的油的熱能。圖3示出系統(tǒng)的另一非限制性范例。在該范例中，第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)201是緊湊式線性菲涅爾反射器(CLFR)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使工作流體(例如水)預(yù)熱并蒸發(fā)，產(chǎn)生飽和蒸氣(例如蒸汽)。第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202是用于加熱傳熱流體(例如Therminol )的拋物槽系統(tǒng)。經(jīng)加熱的傳熱流體經(jīng)由換熱器210使來(lái)自CLFR場(chǎng)的蒸汽過(guò)熱，而過(guò)熱蒸汽被流體通路223引導(dǎo)至渦輪機(jī)221以便旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)并經(jīng)由連接的發(fā)電機(jī)222發(fā)電。膨脹的工作流體經(jīng)由流體通路224離開(kāi)渦輪機(jī)221，在所述流體通路224中工作流體可在冷凝器228處冷凝、被一系列蒸汽抽取給水加熱器223和一個(gè)脫氣器234預(yù)熱和脫氣，并隨后返回至CLFR系統(tǒng)以便進(jìn)一步預(yù)熱和蒸發(fā)。在進(jìn)入太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)201之前預(yù)熱工作流體可增加在系統(tǒng)內(nèi)部吸熱的總體效率，因?yàn)檫@允許在整個(gè)系統(tǒng)中以較小的溫差將熱量加入工作流體中。
在某些變型中(所述變型的一個(gè)范例示于圖3中)，在通過(guò)渦輪機(jī)221的一部分之后部分冷卻的工作流體(例如過(guò)熱蒸汽)在流體通路225處離開(kāi)渦輪機(jī)，在所述流體通路中工作流體被引導(dǎo)至再加熱換熱器226。部分冷卻的工作流體在再加熱換熱器226處由經(jīng)加熱的換熱流體再加熱并經(jīng)由流體通路227被引導(dǎo)回到渦輪機(jī)以便進(jìn)一步通過(guò)渦輪機(jī)221。在某些實(shí)施例中，再加熱的工作流體可具有與在渦輪機(jī)入口處的工作流體相同或近似相同的溫度(例如相差在約5°C以內(nèi))，由此增加轉(zhuǎn)換效率。在圖3所示的系統(tǒng)中，換熱器210和再加熱換熱器226處于單個(gè)傳熱流體線路中。例、如，如圖3所示，經(jīng)加熱的傳熱流體經(jīng)由流體通路204離開(kāi)第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)202，所述流體通路隨后將經(jīng)加熱的傳熱流體分成兩個(gè)平行的流體通路將一部分經(jīng)加熱的傳熱流體引導(dǎo)至換熱器210的流體通路231，以及將一部分經(jīng)加熱的傳熱流體引導(dǎo)至再加熱換熱器226的流體通路232。來(lái)自換熱器210和再加熱換熱器226兩者的經(jīng)膨脹的傳熱流體都被引導(dǎo)回到流體通路206以便再加熱。在某些變型中，用于換熱器210和再加熱換熱器226的流體線路是互相獨(dú)立的，并可利用同一個(gè)或不同的太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)以便在每一線路中加熱傳熱流體。本發(fā)明是說(shuō)明性的而非限制性的。進(jìn)一步的修改對(duì)于參照本發(fā)明的本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，且將落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生蒸氣狀工作流體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 a)第一流體通路，所述第一流體通路構(gòu)造成輸送工作流體至第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，其中第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱工作流體以產(chǎn)生具有溫度h和品質(zhì)X1的經(jīng)加熱的工作流體； b)第二流體通路，所述第二流體通路構(gòu)造成輸送傳熱流體至第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)以產(chǎn)生經(jīng)加熱的傳熱流體；以及 c)換熱器，所述換熱器構(gòu)造成從經(jīng)加熱的傳熱流體傳熱至經(jīng)加熱的工作流體， 其中當(dāng)Xl〈l時(shí)，傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的品質(zhì)增加至品質(zhì)X2，其中X2>Xl ;并且 其中當(dāng)X1=I時(shí)，傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的溫度增加至溫度t2，其中t2>tlt)
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，還包括位于第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)和換熱器之間的線路中的分離器， 其中分離器構(gòu)造成接收來(lái)自第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的具有品質(zhì)X1的經(jīng)加熱的工作流體， 其中分離器將可能存在的液態(tài)工作流體的至少一部分從經(jīng)加熱的工作流體分離，由此使經(jīng)加熱的工作流體的品質(zhì)增加至x/ ;并且 其中換熱器構(gòu)造成接收來(lái)自分離器的具有品質(zhì)X/的經(jīng)加熱的工作流體并起到從經(jīng)加熱的傳熱流體傳熱至經(jīng)加熱的工作流體的作用， 其中當(dāng)X/〈I時(shí)，傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的品質(zhì)增加至品質(zhì)X2，其中x2>x/ ;并且 其中當(dāng)x/ =1時(shí)，傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的溫度增加至溫度t2，其中t2>tlt)
3.根據(jù)權(quán)利要求I至2的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中工作流體是水。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中傳熱流體選自包括以下物質(zhì)的集合油、熔融鹽、熔融的鹽混合物、以及有機(jī)合成傳熱流體。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至2的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中工作流體是水而傳熱流體是有機(jī)合成傳熱流體。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括拋物槽太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至6的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至6的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)和第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)是同一個(gè)系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱工作流體以產(chǎn)生經(jīng)預(yù)熱的工作流體，且其中第一流體通路構(gòu)造成接收經(jīng)預(yù)熱的工作流體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱工作流體以產(chǎn)生經(jīng)加熱的工作流體，且其中分離器構(gòu)造成接收來(lái)自第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的經(jīng)加熱的工作流體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，所述線性菲涅爾太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)包括多管道接收器，所述多管道接收器包括并排布置的多個(gè)接收器管道，其中構(gòu)造成用于輸送傳熱流體的一個(gè)或多個(gè)接收器管道以及構(gòu)造成用于輸送工作流體的一個(gè)或多個(gè)接收器管道布置成使得在第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的運(yùn)行期間，構(gòu)造成用于輸送傳熱流體的一個(gè)或多個(gè)接收器管道接收峰值太陽(yáng)能分布。
13.根據(jù)權(quán)利要求2至12的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中第一熱能蓄存系統(tǒng)布置在分離器和換熱器之間的線路中，且構(gòu)造成蓄存來(lái)自蒸氣狀工作流體的熱能。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至13的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中第二熱能蓄存系統(tǒng)布置在第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)和換熱器之間的線路中，且構(gòu)造成蓄存來(lái)自經(jīng)加熱的傳熱流體的熱能。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至14的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括渦輪機(jī)，其中所述渦輪機(jī)構(gòu)造成接收用于使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的過(guò)熱的工作流體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中在通過(guò)渦輪機(jī)的一部分之后，過(guò)熱的工作流體的溫度下降從而產(chǎn)生部分冷卻的工作流體，其中所述系統(tǒng)還包括第四流體通路，所述第四流體通路構(gòu)造成輸送部分冷卻的工作流體至再加熱換熱器，其中再加熱換熱器構(gòu)造成從經(jīng)加熱的傳熱流體傳熱至部分冷卻的工作流體以產(chǎn)生再加熱的工作流體，且其中再加熱的工作流體被輸送至渦輪機(jī)以便使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15至16的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括連接至渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)。
18.—種產(chǎn)生蒸氣狀工作流體的方法，所述方法包括 a)利用第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱工作流體以產(chǎn)生具有品質(zhì)X1和溫度h的第一工作流體流； b)利用第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱傳熱流體以產(chǎn)生第一傳熱流體流；以及 c)從第一傳熱流體流傳熱至第一工作流體流； 其中當(dāng)Xl〈l時(shí)，傳熱導(dǎo)致產(chǎn)生具有品質(zhì)X2的輸出的工作流體流，其中X2>Xl ;并且 其中當(dāng)X1=I時(shí)，傳熱導(dǎo)致產(chǎn)生具有溫度t2的輸出的工作流體流，其中t2>tlt)
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括優(yōu)先選擇來(lái)自第一工作流體流的蒸氣以形成具有品質(zhì)x/的第二工作流體流，并從第一傳熱流體流傳熱以加熱第二工作流體流， 其中當(dāng)Xl’〈I時(shí)，傳熱導(dǎo)致輸出的工作流體流的品質(zhì)增加至品質(zhì)X2，其中X2>Xl’ ；并且 其中當(dāng)x/ =1時(shí)，傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的溫度增加至溫度t2，其中t2>tlt)
20.根據(jù)權(quán)利要求18至19的任一項(xiàng)所述的方法，其中輸出的蒸氣狀工作流體是在約100巴的壓力下和約370°C的過(guò)熱蒸汽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生蒸氣狀工作流體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一流體通路，所述第一流體通路構(gòu)造成輸送工作流體至第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，其中第一太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)加熱工作流體以產(chǎn)生具有溫度t1和品質(zhì)x1的經(jīng)加熱的工作流體；第二流體通路，所述第二流體通路構(gòu)造成輸送傳熱流體至第二太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)以產(chǎn)生經(jīng)加熱的傳熱流體；以及換熱器，所述換熱器構(gòu)造成從經(jīng)加熱的傳熱流體傳熱至經(jīng)加熱的工作流體。當(dāng)x1<1時(shí)，傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的品質(zhì)增加。當(dāng)x1＝1時(shí)，傳熱導(dǎo)致經(jīng)加熱的工作流體的溫度增加。本發(fā)明還涉及利用該系統(tǒng)以產(chǎn)生蒸氣狀工作流體的方法。
文檔編號(hào)F03G6/06GK102753823SQ201080059825
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者M·韋內(nèi)托斯, R·布朗卡勒里, T·考爾菲爾德, W·M·康龍 申請(qǐng)人:阿海琺太陽(yáng)能公司