CN108275701A - 一种太阳能光伏发电与制盐综合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能光伏发电与制盐综合系统，旨在提供一种既能够利用太阳能聚光发电，又能够制盐，从而实现太阳能的综合利用，提高能源利用率的制盐系统。在盐田上有烟囱和透明集热棚，烟囱上有冷凝换热装置；透明集热棚下方有聚光光伏系统；聚光光伏系统由多块聚光模块、聚光光伏电池、电池冷却管道和支架组成，聚光光伏电池的背面与电池冷却管道紧贴，聚光光伏电池的正面与空气接触；电池冷却管道与地上换热管、地下换热管和循环泵依次连接组成封闭的冷却换热循环管路；透明集热棚边缘与盐田之间形成集热棚入口。本发明的系统大幅提升了系统的光伏发电效率，同时，强化盐田水分蒸发，提升了盐田制盐效果。
Description
技术领域
本发明涉及制盐技术领域，更具体的说，是涉及一种太阳能光伏发电与制盐综合利用系统。
背景技术
随着全球城市化与工业化的不断发展，我国及部分国家的能源与水资源短缺愈发得到凸显，对国民经济发展造成严重影响。盐是人类生活中不可或缺的。我国拥有漫长海岸线，利用海水制盐在我国具有悠久的历史。但是，目前制盐技术还主要是通过晒盐的方法制盐。近年来，通过太阳能温室制盐的方法和工艺逐渐得到重视和发展。太阳能温室制盐方法主要是建立合格的封闭的温室大棚，通过封闭的大棚提高温室内的卤水温度，加快水分的蒸发，以提高制盐速度，但是，太阳能温室制盐也存在一些利用问题，如太阳能利用率整体较低，夜间无法进行制盐等问题，导致太阳能制盐技术工程应用的整体经济效益较低，限制了这一技术的进一步发展。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种既能够利用太阳能聚光发电，又能够制盐，从而实现太阳能的综合利用，提高能源利用率的太阳能聚光制盐系统。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种太阳能光伏发电与制盐综合系统，其特征在于，在盐田上设置有烟囱和透明集热棚，所述烟囱上设置有冷凝换热装置；所述透明集热棚下方设置有聚光光伏系统；所述聚光光伏系统由多块聚光模块、聚光光伏电池、电池冷却管道和支架组成，所述聚光光伏电池的背面与电池冷却管道紧贴，所述聚光光伏电池的正面与空气接触；所述电池冷却管道与地上换热管、地下换热管和循环泵依次连接组成封闭的冷却换热循环管路；所述支架支撑所述透明集热棚及多块聚光模块，所述透明集热棚边缘与所述盐田之间形成集热棚入口；所述冷凝换热装置的一侧设置有导风口，所述导风口通过三通阀分别与排风管道和回热管道入口连接，所述回热管道的出口与所述透明集热棚内部连通。
所述冷凝换热装置由冷凝换热管束和环形翅片构成，所述冷凝换热管束穿过所述环形翅片，所述冷凝换热管束的一端与空气连通，所述冷凝换热管束的另一端与所述导风口连通；所述烟囱上设置有与所述冷凝换热管束相配合的安装孔。
所述冷凝换热装置的下端设置有集水盘。
所述烟囱内部位于所述冷凝换热装置的上部设置有风力发电机。
所述集水盘的出水口与水箱连接，所述水箱与用于清洗透光集热棚表面的喷水器阵列连接。
所述透明集热棚的边缘向下倾斜设置形成坡顶，所述透明集热棚的倾斜角度≤45°。
所述聚光模块为菲涅尔聚光器。
所述三通阀与导风口之间安装有导流风机。
所述集水盘包括环形集水槽，所述环形集水槽通过连接耳与所述烟囱连接固定，所述集水槽的中部及所述集水槽与烟囱内壁之间分别设置有导流通孔，所述集水槽底部设置有排水孔。
所述排风管道的出口敞开。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的太阳能聚光制盐系统，白天利用聚光电池进行发电，大幅提升系统的光伏发电效率，同时，未转化为电能的废热，一方面通过对流、辐射和导热与透明集热棚内空气及其下方的盐田进行换热，在电池的加热及集热棚温室效应作用下，集热棚内产生高速气流，高速气流可维持盐田与空气之间的传质势差，强化盐田水分蒸发，提升了盐田制盐效果。同时，高速流动的热空气在冷凝换热装置的作用下，通过与外界冷空气进行换热，烟囱底部的冷凝换热装置可产生大量可供工业和生活用的淡水，产生的淡水还可沿清洗管道流下，对透明集热棚表面进行清洗和冷却，确保聚光模块长期维持较高效率。在夜间还可通过回热管道回收冷凝换热装置的余热，大幅提高了能源的利用率。
2.本发明的太阳能聚光制盐系统中，未转化为电能的部分聚光电池废热可通过换热器被冷却工质强制带走，确保了聚光光伏电池的运行安全，同时通过地上换热管道和地下换热管道加热盐田并进行蓄热，蓄热能够用于夜间加热气流，系统可连续不断的运行
3.本发明太阳能聚光制盐系统中，烟囱中流动的高速气流还可推动风力发电机进行发电，进一步提升了系统的发电效率和能源利用率。
附图说明
图1所示为本发明一种太阳能光伏发电与制盐综合系统的结构示意图；
图2所示为图1中的A部放大图；
图3所示为烟囱、冷凝换热装置和接水盘的结构分解示意图。
具体实施方式
本发明一种太阳能光伏发电与制盐综合系统的示意图如图1-图3所示，在盐田1上设置有烟囱17和透明集热棚18，所述烟囱17上设置有冷凝换热装置6。所述透明集热棚18下方设置有聚光光伏系统。所述聚光光伏系统由多块聚光模块19、聚光光伏电池3、电池冷却管道20和支架13组成，所述聚光光伏电池3的背面与电池冷却管道20紧贴，所述聚光光伏电池3的正面与空气接触。所述电池冷却管道20与地上换热管22、地下换热管23和循环泵21依次连接组成封闭的冷却换热循环管路。所述支架13支撑所述透明集热棚18及多块聚光光伏模块19，所述透明集热棚18边缘与所述盐田1之间形成集热棚入口2。本实施例中，所述透明集热棚18的边缘最好为向下倾斜设置形成坡顶，所述透明集热棚18的倾斜角度≤45°。所述冷凝换热装置6的一侧设置有导风口8，所述导风口8通过三通阀10分别与排风管道11和回热管道12入口连接，所述回热管道12的出口与所述透明集热棚18内部连通。为了提高效率，所述三通阀10与导风口8之间安装有导流风机9。所述排风管道10的出口敞开。
为了更好的利用进入烟囱内部的气流，所述烟囱17内部位于所述冷凝换热装置6的上部设置有风力发电机5。
本实施例中，所述冷凝换热装置6由冷凝换热管束6-2和环形翅片6-3构成，其示意图如图2-图3所示，所述冷凝换热管束6-2穿过所述环形翅片6-3，所述冷凝换热管束6-2的一端与空气连通，所述冷凝换热管束的另一端与所述导风口8连通。所述烟囱17上设置有与所述冷凝换热管束相配合的安装孔6-1。所述冷凝换热管束6-2为交叉排列的直管束阵列，也可为平行排列的直管束、交叉排列的非直管束或平行排列的非直管束。所述冷凝换热装置6通过烟囱上预留的冷凝换热装置安装孔6-1与所述烟囱17安装固定。
为了便于收集冷凝换热装置产生的冷凝水，所述冷凝换热装置6的下部设置有集水盘7，用于收集冷凝换热装置产生的冷凝水。所述集水盘7的结构示意图如图2-图3所示，所述集水盘7包括环形集水槽7-2，所述环形集水槽7-2通过连接耳7-1与所述烟囱17连接固定，所述集水槽7-2的中部及所述集水槽7-2与烟囱17内壁之间分别设置有导流通孔7-3，通过所述导流通孔7-3以引导气流并减小集水槽7-2对气流产生的阻碍。所述集水槽7-2底部设置有排水孔7-4。
为便于冷凝水的储存，所述排水孔7-4与水箱14连接，将冷凝换热装置6产生的冷凝水进行收集和储存。
为了减小浮尘堆积于所述透光集热棚18表面带来的光伏发电效率降低，所述透光集热棚18上表面周向安装有喷水器阵列15，所述喷水器阵列15通过水管16与水箱14连接。
所述聚光模块19优选为菲涅尔聚光器，多块菲涅尔聚光器按照一定的角度(0-45°)相互紧密连接而成构成聚光光伏电池3的汇聚光源来源。
本发明的工作原理如下：
白天，三通阀10连通导风口8与排风管道11。所述透明集热棚18受到太阳辐射照射，太阳辐射穿透透明集热棚18经过聚光模块19的汇聚照射在所述聚光光伏电池3上转化为电能；而聚光光伏电池3中未转为电能的太阳能转化为热能被电池自身所吸收；所述聚光光伏电池3吸收的热量通过两种途径散失，一部分在所述循环泵的作用下被所述电池冷却管道20中的冷却工质吸收，并通过地上换热管22加热所述盐田以及通过地下换热管23加热土壤进行蓄热，另一部分热量通过对流、辐射及导热的方式经所述聚光光伏电池9的上表面散失并加热所述集热棚内的空气；同时，未被所述聚光光伏电池3利用的其余太阳能也通过辐射、对流及导热的传热方式将热量传递给所述盐田1以及所述盐田1与所述透明集热棚18之间的空气；被所述盐田1吸收的热量用于加热所述盐田1并通过土壤的蓄热进行储存；经过上述加热过程后，所述集热棚内的空气由于吸收热量而密度降低，密度降低后的热空气在浮升力的作用下沿所述透明集热棚18流动并进入所述烟囱17，并通过所述烟囱出口4离开，形成拔风效应；在拔风效应的作用下，所述透明集热棚18外部的冷空气通过所述透明集热棚入口2进入，形成了所述透明集热棚18空气的连续流动；湿热空气通过所述冷凝换热装置6与其中流动的冷空气进行换热，产生冷凝水；冷凝换热后的空气仍具有较高流速可推动所述风力发电机5进行风力发电，并经所述烟囱出口4离开系统；而外界冷空气经导流风机9驱动经过冷凝换热后由所述三通阀10进入所述排风管道11并最终离开系统；而冷凝水经收集可供工业和生活用，也可对所述透明集热棚18的上表面进行清洗；流动的空气流过所述透明集热棚18的内表面时可带走所述聚光光伏电池3的热量，提升聚光电池的性能；同时，流动的空气可持续带走所述盐田1蒸发产生的水蒸气，使得所述盐田1与其上方气流始终维持较高的传质势差，强化了盐田制盐效果。
在夜间，三通阀10连接导风口与回热管道。夜间，蓄热后的土壤开始向外释放热量，加热所述盐田1以及所述透明集热棚18与所述盐田1之间的空气，使得系统在夜间仍具备进行制盐、制备淡水以及风力发电的能力。其中，湿热空气通过所述冷凝换热装置6与其中流动的冷空气进行冷凝换热，换热后的外界冷空气温度有所上升，经所述三通阀进入所述回热管道12，并回流至所述透明集热棚18内，可以起到热量再利用目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种太阳能光伏发电与制盐综合系统，其特征在于，在盐田上设置有烟囱和透明集热棚，所述烟囱上设置有冷凝换热装置；所述透明集热棚下方设置有聚光光伏系统；所述聚光光伏系统由多块聚光模块、聚光光伏电池、电池冷却管道和支架组成，所述聚光光伏电池的背面与电池冷却管道紧贴，所述聚光光伏电池的正面与空气接触；所述电池冷却管道与地上换热管、地下换热管和循环泵依次连接组成封闭的冷却换热循环管路；所述支架支撑所述透明集热棚及多块聚光模块，所述透明集热棚边缘与所述盐田之间形成集热棚入口；所述冷凝换热装置的一侧设置有导风口，所述导风口通过三通阀分别与排风管道和回热管道入口连接，所述回热管道的出口与所述透明集热棚内部连通。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电与制盐综合系统，其特征在于，所述冷凝换热装置由冷凝换热管束和环形翅片构成，所述冷凝换热管束穿过所述环形翅片，所述冷凝换热管束的一端与空气连通，所述冷凝换热管束的另一端与所述导风口连通；所述烟囱上设置有与所述冷凝换热管束相配合的安装孔。
3.根据权利要求2所述的太阳能光伏发电与制盐综合系统，其特征在于，所述冷凝换热装置的下端设置有集水盘。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的太阳能光伏发电与制盐综合系统，其特征在于，所述烟囱内部位于所述冷凝换热装置的上部设置有风力发电机。
5.根据权利要求3所述的太阳能光伏发电与制盐综合系统，其特征在于，所述集水盘的出水口与水箱连接，所述水箱与用于清洗透光集热棚表面的喷水器阵列连接。
6.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电与制盐综合系统，其特征在于，所述透明集热棚的边缘向下倾斜设置形成坡顶，所述透明集热棚的倾斜角度≤45°。
7.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电与制盐综合系统，其特征在于，所述聚光模块为菲涅尔聚光器。
8.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电与制盐综合系统，其特征在于，所述三通阀与导风口之间安装有导流风机。
9.根据权利要求3所述的太阳能光伏发电与制盐综合系统，其特征在于，所述集水盘包括环形集水槽，所述环形集水槽通过连接耳与所述烟囱连接固定，所述集水槽的中部及所述集水槽与烟囱内壁之间分别设置有导流通孔，所述集水槽底部设置有排水孔。
10.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电与制盐综合系统，其特征在于，所述排风管道的出口敞开。
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