| 塔式太阳能热发电系统 |
| Tower Solar Power System |
太阳能热发电系统主要由集热系统、热传输与交换系统、发电系统组成。 |
| 1. 集热系统 |
塔式太阳能热发电系统采用多个平面反射镜来会聚太阳光，这些平面反射镜称为定日镜。图1是一个塔式太阳能集热系统的示意图，为清楚显示图中仅绘制了少量的定日镜，许多定日镜同时把太阳光反射到吸热器上，吸热器安装在高塔上。 |
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定日镜分布在塔的周围，在北方纬度较高地区，太阳高度低，在塔南部的定日镜利用率低，定日镜分布在塔北部较合适；在低纬度地区可在塔四周分布定日镜。许多定日镜组成庞大的定日镜场，其聚光面积非常大，也可以把它看成一个庞大的成像聚光太阳能集热器，所以塔式太阳能集热装置聚光比很高，吸热器工作温度往往达千度以上。 下面有两张来自网上的照片，供大家参考 |
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| 图2 塔式太阳能热发电场照片 |
图3--塔式太阳能热发电场照片 |
| 2. 定日镜 |
定日镜主要由平面反射镜与跟踪机构组成。反射镜可由玻璃制造，背面镀银并涂保护层，也可用镜面铝板或镜面不锈钢板制造，反射镜安装在反光镜托架上。图4是来自网上的定日镜照片 |
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大型定日镜面积达百平方米以上，由多块平面镜拼成，对于超大定日镜上的多块镜面可略摆成抛物面状（根据需要），便于集中太阳光。 定日镜的面积相比定日场是很小的，而且距接收器又远，要把阳光准确反射到吸热器必须准确的跟踪定位，定日镜一般采用双轴跟踪结构，控制方法主要用视日跟踪法并辅以传感器跟踪。每个定日镜都有独立的跟踪系统，勿需集中同步控制。 下面请观看塔式太阳能定日镜场动画 |
| 塔式太阳能定日镜场动画 |
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| 3. 吸热器 |
塔式吸热器是把太阳光能转换成热能的装置，根据采用的导热介质不同而不同，目前主要有外部受光型与空腔型。 太阳光照射到接收器的吸热部件上再传给导热介质，一些技术类似于太阳能集热器，但塔式吸热器的工作温度很高，体积大，受光面积至少比一个平面定日镜面积要大许多。 |
| 3.1 排管式吸热器 |
图5是排管式吸热器示意图，若干直管排成圆筒状，每根管上端接上联管、下端接下联管，所有直管通过联管并联，排管表面涂覆吸热材料。上联管与下联管外有保温层与外壳（图中未表示）。导热介质从下联管进入通过排管从上联管出，会聚的阳光加热排管，导热介质也就被加热了。 |
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| 3.2 翅管式吸热器 |
图6是翅管式吸热器示意图，去掉部分排管，空出部分安装翅片（吸热板），翅片是导热良好的耐温金属，紧密焊接在排管上，排管与翅片涂覆吸热材料。会聚的阳光加热翅片与排管，排管内的导热介质也就被加热了。 |
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| 3.3 热管式吸热器 |
| 如同普通太阳能集热器一样，塔式吸热器也有采用热管式的，图7是热管式吸热器示意图。不同的是这是高温热管，热管下部分是吸热段，焊有翅片（吸热板），是接受阳光的区域；热管上部分是放热段，也焊有翅片，是把热量传送给工作介质的地方，翅片加大热管的传热面积，所有热管放热段均密封在联箱内。 |
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热管内用钠或钾或锂或相关合金等，利用其熔液的蒸发相变来传热。钠的熔点是97.7度，沸点是883度；钾的熔点是63.4度，沸点是759度；锂的熔点是180.5度，沸点是1347度。 |
| 3.4 螺旋盘管吸热器 |
对于简单的场合与流动性好的工作介质，也可用简单的结构，就是螺旋盘管，见图8。螺旋盘管加热路径长、无接头、机构简单，适合高压高速流动的工作介质。 |
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以上三种接收器的太阳光直接照射在热管上，再传给工作介质，也称为外部受光型接收器，这种接收器可四周受光，多用在大型太阳能系统中，其缺点是热管直接暴露而产生热量散失。能否像普通集热器那样加上玻璃外套抽真空，事实上很困难，因为接收器体积太大。 |
| 3.5 空腔型接收器 |
空腔型即腔体式吸热器，用耐高温材料制成的空腔，空腔一面开口装有透光好耐高温的石英玻璃，腔内壁有金属网以增大吸热与交换面积。腔内似绝对黑体，吸热性能很好，会聚的阳光透过石英玻璃窗口能在腔内产生很高温度，传热的工作介质（一般用高压空气）通过腔内被加热成1000多度的高温气体输出。 由于腔体有保温层，故热损失小，空气价格又便宜，但空气热容量小、导热系数低，如何高效传热是主要的技术问题。腔体式吸热器目前多是只有一面开窗的，故接受阳光的角度是有限的，一般不超过120度。 |
| 4. 热传输与交换系统 |
与槽式集热器不同的是塔式集热器的管路短，工作温度高，吸热器的传热流体通常采用熔融盐。熔融盐一般由硝酸钠和硝酸钾组成，凝固点为207度，液态时的流动性很好。 熔融盐在吸热器中加热到600余度输送到高温储热罐，熔液泵把高温熔盐液输送到蒸汽发生器，在蒸汽发生器将水加热成高温蒸汽，释放热量后的熔盐液进入低温储热罐（约280度）。熔液泵再把低温的熔盐液送入吸热器加热。水在蒸汽发生器中加热成高温蒸汽送到发电系统发电。 |
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| 图9 塔式太阳能热发电系统示意图 |
图10是在吸热器就近的地方安装热交换器，图中是在塔架上安装热交换器。高温熔盐在高温热交换器中把中间传热介质（传热油之类）加热到500余度，传热油在储热装置内储存并通过热交换器产生高温蒸汽。 |
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| 图10 塔式太阳能热发电系统示意图之二 |
另有一种方案是用空气做传热流体，在腔体式吸热器则直接把高压空气加热到1千多度去推动气轮机，推动气轮机后的气体仍有较高温度，再通过热交换器加热水生成蒸汽，水蒸气再去推动汽轮机，有效利用热量。 |
| 5. 发电系统 |
从热交换器输出的过热蒸汽推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电。从蒸汽轮机排出的水蒸气经冷凝器凝结为水，再由给水泵送往热交换器，再次产生蒸汽推动汽轮机。 下面请在线观看塔式太阳能热发电系统流程动画 |
| 塔式太阳能热发电系统流程动画 |
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