太阳能光热应用技术

1、1太阳能光热应用技术太阳能光热应用技术广东五星太阳能股份有限公司广东五星太阳能股份有限公司 袁家普袁家普2013年年11月月2袁家普袁家普广东五星太阳能股份有限公司广东五星太阳能股份有限公司 技术总监技术总监 高级工程师高级工程师 一级建造师一级建造师 注册监理师注册监理师 中国太阳能热利用专家委员会委员中国太阳能热利用专家委员会委员34目目 录录一、太阳能在印染行业的应用一、太阳能在印染行业的应用二、太阳能干燥二、太阳能干燥三、太阳能热发电三、太阳能热发电四、太阳能空调四、太阳能空调五、太阳能海水淡化五、太阳能海水淡化六、太阳能在油田的应用六、太阳能在油田的应用七、太阳能沼气应用七、太阳能沼

2、气应用八、太阳能温水养殖八、太阳能温水养殖九、太阳能热水清洗九、太阳能热水清洗饮料行业饮料行业十、太阳能泳池加温十、太阳能泳池加温十一、太阳能采暖十一、太阳能采暖5一、平板太阳能在印染企业应用一、平板太阳能在印染企业应用6纺织印染热利用现状纺织印染热利用现状1、印染企业是高能耗行业，能源成本占到整个生产成本的三分之一。、印染企业是高能耗行业，能源成本占到整个生产成本的三分之一。2、印染企业在生产过程中需要在、印染企业在生产过程中需要在50130的温度下热水对加工物进行的温度下热水对加工物进行退浆、煮炼、漂白及丝光后水洗炼，退浆、煮炼、漂白及丝光后水洗炼，3、经过加工后的热水就作为废水被排放，这

3、些废水的温度还有、经过加工后的热水就作为废水被排放，这些废水的温度还有4090，约占总水量三分之一。约占总水量三分之一。4、来自印染过程中的废水除了含有染料污染和布料中纤维外还有大量、来自印染过程中的废水除了含有染料污染和布料中纤维外还有大量的热能被白白浪费。这些被污染的热水在污水处理池中慢慢地冷却，导的热能被白白浪费。这些被污染的热水在污水处理池中慢慢地冷却，导致了大量热能浪费，致了大量热能浪费，7广东三水佳利达印染厂车间广东三水佳利达印染厂车间8新昌印染厂车间新昌印染厂车间9新昌印染厂车间新昌印染厂车间10解决方案：解决方案：1、平板太阳能热水系统提供热水、平板太阳能热水系统提供热水2、进

4、行废水的余热回收、进行废水的余热回收11杭州达利印染厂杭州达利印染厂13000平米太阳能平米太阳能12新昌达利印染厂新昌达利印染厂5000太阳能太阳能13广东三水佳利达印染厂广东三水佳利达印染厂3000太阳能太阳能14杭州达利印染厂杭州达利印染厂13000太阳能抗冻考验太阳能抗冻考验15可拆卸板式换热器可拆卸板式换热器16二、太阳能干燥应用二、太阳能干燥应用17太阳能干燥太阳能干燥 太阳能干燥就是使被干燥的物料通过太阳集太阳能干燥就是使被干燥的物料通过太阳集热器所加热的空气进行对流换热而获得热能，继热器所加热的空气进行对流换热而获得热能，继而再经过物料表面与物料内部之间的传热、传质而再经过物料

5、表面与物料内部之间的传热、传质过程，使物料中的水分逐步汽化并扩散到空气中过程，使物料中的水分逐步汽化并扩散到空气中去，最终达到干燥的目的。去，最终达到干燥的目的。18太阳能干燥系统组成太阳能干燥系统组成 太阳能空气集热器太阳能空气集热器 辅助热源辅助热源 温湿度控制系统温湿度控制系统 烤房箱体烤房箱体 热风循环热风循环 排湿系统排湿系统1920太阳能干燥需要了解的参数：太阳能干燥需要了解的参数： 干燥需要的能量干燥需要的能量Q： 21烟叶的干燥烟叶的干燥22烟草干燥工艺分析烟草干燥工艺分析烤烟三段式烘烤技术简图烤烟三段式烘烤技术简图23烘干时间：140小时最高温度：65-68使用面积：10-1

6、5亩烤房尺寸：102.83.3 m一次性入料：3000公斤，装烟杆数约300杆配置32组空气集热器；辅助空气源配置：输入功率：7.35千瓦，制热功率：28千瓦 项目案例项目案例24葡萄干烘干葡萄干烘干25太阳能干燥果品原理太阳能干燥果品原理26中储粮仓太阳能干燥中储粮仓太阳能干燥27太阳能干燥粮食谷物原理太阳能干燥粮食谷物原理28农产品干燥农产品干燥29太阳能污泥烘干设备太阳能污泥烘干设备30 传统的污泥处理技术：浓缩、稳定化、脱水、干传统的污泥处理技术：浓缩、稳定化、脱水、干燥。浓缩和脱水只能将污泥含水率由燥。浓缩和脱水只能将污泥含水率由99降至降至80%左右，挤压技术仅可降低到左右，挤压技

7、术仅可降低到50%。 解决方案：使用空气集热器解决方案：使用空气集热器60左右的空气和生左右的空气和生物发酵结合，使之脱水速度加快，含水率降低。物发酵结合，使之脱水速度加快，含水率降低。3132三、太阳能热发电三、太阳能热发电33太阳能太阳能热力热力发电发电 太阳能热发电是利用太阳能热发电是利用集热器集热器将太阳辐射能转换成将太阳辐射能转换成热能热能并并通过通过热力循环热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。目前主要热力目前主要热力发电装置：发电装置：槽式槽式塔式塔式碟（盘）式碟（盘）式34槽式太阳能热电系统槽式太阳能热电系统 抛物柱面槽式反射器

8、将阳光聚焦到管状的接收器上，将管内的传热工质加热，产生高温水蒸气，推动汽轮发电机发电。 槽式太阳能热电系统原理图35槽式太阳能热电厂槽式太阳能热电厂 产能产能64兆瓦，可为兆瓦，可为14000个家庭提供足个家庭提供足够的电能。够的电能。 由西班牙阿希奥由西班牙阿希奥纳集团负责建造，占纳集团负责建造，占地面积地面积250英亩，拥英亩，拥有有18.2万块凹面镜。万块凹面镜。“内华达太阳能一号”槽式太阳能热电厂，位于美国内华达州柏德市。36槽式太阳能热电厂槽式太阳能热电厂加利福尼亚州KramerJunctionSEGSIII太阳能热发电项目 37塔式太阳能热电系统塔式太阳能热电系统 塔式太阳能热发电

9、系统的基本型式是利用一组独立跟踪太阳的定日镜，将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上，用以产生高温，进而产生水蒸气或高温气体，推动汽轮发电机发电。塔式太阳能热电系统原理38塔式太阳能热电厂塔式太阳能热电厂39塔式太阳能热电厂塔式太阳能热电厂 2009年4月，西班牙在安达卢西亚（Andalucian）沙漠中建成当时全球最大太阳能电站。40碟（盘）式太阳能热电系统碟（盘）式太阳能热电系统 碟式系统由许多镜子组成的碟式系统由许多镜子组成的抛物面反射镜抛物面反射镜组成，接收器组成，接收器在抛物面的在抛物面的焦点焦点上，通过加热接收器内的传热工质，驱动上，通过加热接收器内的传热工质，驱动电机发电。电机发

10、电。碟式太阳能热电系统原理41碟式太阳能热电装置碟式太阳能热电装置4243四、太阳能空调四、太阳能空调44利用太阳能供热与制冷的技术途径利用太阳能供热与制冷的技术途径45太阳能太阳能吸收式吸收式制冷系统制冷系统 吸收式制冷是利用两种物质所组成的吸收式制冷是利用两种物质所组成的二元溶液二元溶液作为工质来运行的。这两种物质在同一压强下有作为工质来运行的。这两种物质在同一压强下有不同的沸点，其中不同的沸点，其中高沸点的组分称为吸收剂，低高沸点的组分称为吸收剂，低沸点的组分称为制冷剂。沸点的组分称为制冷剂。 吸收式制冷就是利用吸收式制冷就是利用溶液的浓度溶液的浓度随随其其温度温度和和压压力力变化而变化

11、这一物理性质变化而变化这一物理性质，将制冷剂与溶液分，将制冷剂与溶液分离，通过制冷剂的离，通过制冷剂的蒸发而制冷蒸发而制冷，又通过溶液实现，又通过溶液实现对制冷剂的吸收。对制冷剂的吸收。46太阳能吸收式制冷的工作原理：太阳能吸收式制冷的工作原理： 利用太阳能集热器采集热量加热热水；再以利用太阳能集热器采集热量加热热水；再以热水加热发生器中的溶液产生冷凝蒸汽，制冷剂热水加热发生器中的溶液产生冷凝蒸汽，制冷剂经过冷却、冷凝和节流降压经过冷却、冷凝和节流降压在蒸发器中由液体汽在蒸发器中由液体汽化吸热实现制冷化吸热实现制冷，之后制冷剂蒸汽被吸收器中的，之后制冷剂蒸汽被吸收器中的吸收溶液吸收，吸收完成后

12、再由泵加压将含有制吸收溶液吸收，吸收完成后再由泵加压将含有制冷剂的溶液送入发生器进行加热蒸发，完成一个冷剂的溶液送入发生器进行加热蒸发，完成一个制冷循环。制冷循环。47 目前用作太阳能吸收式制冷的有以溴化锂为吸收剂的制冷机；另一类目前用作太阳能吸收式制冷的有以溴化锂为吸收剂的制冷机；另一类吸收式制冷机是氨吸收式制冷机。吸收式制冷机是氨吸收式制冷机。48太阳能氨水吸收式制冷系统太阳能氨水吸收式制冷系统4950 由于这种制冷方式利用由于这种制冷方式利用吸收剂的质量分数吸收剂的质量分数变化变化来完成制冷剂循环，所以被称为来完成制冷剂循环，所以被称为吸收吸收式制冷。式制冷。 常用的吸收剂制冷剂组合有两

13、种： 一种是溴化锂溴化锂-水水，通常适用于大中型中央大中型中央空调空调； 另一种是水水-氨氨，适用于小型小型家用空调。51太阳能驱动溴化锂太阳能驱动溴化锂-水吸收式系统水吸收式系统5253 在溴化锂吸收式制冷机运行过程中，当溴化锂水溶液在发生器内受到热媒水的加热加热后，溶液中的水不断汽化水不断汽化；随着水的不断汽化，发生器内的溴发生器内的溴化锂溶液浓度不断升高，（压力也较高）进入吸化锂溶液浓度不断升高，（压力也较高）进入吸收器收器； 水蒸气进入冷凝器，被冷凝器内的冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水高压低温的液态水； 当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时,因蒸发器内压力低，急速膨胀而汽化，压

14、力低，急速膨胀而汽化，(有相变或部有相变或部分相变产生分相变产生)并在并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的；媒水的热量，从而达到降温制冷的目的；54 太阳能空调在现阶段的局限性太阳能空调在现阶段的局限性 (1)虽然太阳能空调可以显著减少常规能源的消耗，大幅度降低运行虽然太阳能空调可以显著减少常规能源的消耗，大幅度降低运行费用，但由于现有太阳集热器的价格较高，造成费用，但由于现有太阳集热器的价格较高，造成太阳能空调系统的初太阳能空调系统的初始投资偏高始投资偏高。 (2)虽然太阳能空调可以无偿利用太阳能资源，但由于自然条件下的虽然太阳能空调

15、可以无偿利用太阳能资源，但由于自然条件下的太阳能辐照密度不高，使太阳集热器采光面积与空调建筑面积的配比太阳能辐照密度不高，使太阳集热器采光面积与空调建筑面积的配比受到限制，因此目前尚只适用于层数不多的建筑。受到限制，因此目前尚只适用于层数不多的建筑。 (3)虽然太阳能空调开始进入实用化示范阶段，愿意使用太阳能空调虽然太阳能空调开始进入实用化示范阶段，愿意使用太阳能空调的用户不断增多，但由于已经实现商品化的都是大型的溴化锂吸收式的用户不断增多，但由于已经实现商品化的都是大型的溴化锂吸收式制冷机，目前尚只适用于单位的中央空调。制冷机，目前尚只适用于单位的中央空调。555657 为了提高吸收式制冷机

16、的COP，必须相应地提高发生器的热源温度。对于单级、两级和三级太阳能溴化锂吸收式制冷系统，其需要的热源温度分别为85、130和220。为了提供这样的热源温度，单级吸收式制冷系统可以采用常规的平板集热器或真空管集热器，两级吸收式制冷系统需要采用带复合抛物面反射镜(CPC)的真空管集热器，而三级吸收式制冷系统则必须采用聚光型集热器。根据这三种集热器的典型热性能数据，可以估算出单级、两级和三级吸收式制冷系统每生产lkW制冷功率，所需的集热器面积分别为7.48m2、5.07m2和4.49m2。58 当然，从表面上看，使用两级和三级吸收式制冷机的COP值提高，生产相同制冷功率所需要的加热功率降低，而且所

17、需要的集热器面积也随之减少。但是，由于太阳集热器的成本在太阳能吸收式制冷系统的成本中占有较大的比重，而产生较高温度的带CPC真空管真空管集热器和聚光型集热器的成本都比常规平板集热器或真空管集热器的成本高很多，使两级和三级太阳能吸收式制冷系统的成本也比单级太阳能吸收式制冷系统的成本高很多。因此，降低高温太阳集热器的成本，将为使用高COP吸收式制冷系统铺平道路。59五、太阳能海水淡化五、太阳能海水淡化60太阳能海水淡化技术太阳能海水淡化技术 传统的海水淡化技术投资高，能源消耗过大，如果使用传统的化石能源，费用极高，而且会带来一系列环保问题。因此，寻求用丰富而清洁的太阳能来进行海水淡化再合适不过。

18、太阳能海水淡化系统实际上是太阳能利用装置和传统的海水淡化装置的结合，用太阳能代替传统能源供给海水淡化装置所需能量。61利用太阳能进行海水淡化，其能量的利用方式无外乎两种。利用太阳能进行海水淡化，其能量的利用方式无外乎两种。其一是利用太阳能产生热能来驱动海水相变过程；其一是利用太阳能产生热能来驱动海水相变过程；其二是利用太阳能发电以驱动渗析过程。其二是利用太阳能发电以驱动渗析过程。太阳能利用方式太阳能利用方式适用水质适用水质淡化方式淡化方式光热海水多效蒸馏海水多级闪蒸海水/苦咸水直接平板蒸馏光伏海水/苦咸水反渗透海水电渗析62 太阳能直接平板蒸馏法虽然成本低廉，但效率太低，太阳能直接平板蒸馏法虽

19、然成本低廉，但效率太低，占地面积过大。而使用太阳能直接加热海水，通过多效蒸占地面积过大。而使用太阳能直接加热海水，通过多效蒸发、多级闪蒸等技术使其淡化，能源利用率则显著高于使发、多级闪蒸等技术使其淡化，能源利用率则显著高于使用太阳能直接蒸馏。用太阳能直接蒸馏。63 多级多级闪蒸闪蒸MSF和多效蒸馏和多效蒸馏MED海水淡化都是利用低品位海水淡化都是利用低品位余热能在多个有序排列的容器内，将海水加热蒸发产生水余热能在多个有序排列的容器内，将海水加热蒸发产生水蒸汽，蒸汽冷凝后得到高品质淡水。蒸汽，蒸汽冷凝后得到高品质淡水。 多级闪蒸采取降压扩容闪蒸的方法蒸发海水多级闪蒸采取降压扩容闪蒸的方法蒸发海水

20、太阳能多级闪蒸太阳能多级闪蒸64多效蒸馏则是用蒸汽直接加热海水蒸发出蒸汽多效蒸馏则是用蒸汽直接加热海水蒸发出蒸汽多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。6566六、太阳能在油田的应用六、太阳能在油田的应用67油井单体储罐应用太阳能加温装置油井单体储罐应用太阳能加温装置6869707172大型储罐太阳能原油加热大型储罐太阳能原油加热737475 利用太阳能集热器、蓄热水箱、热交换装置、利用太阳能集热器、蓄热水箱

21、、热交换装置、循环泵组、智能控制辅助加温装置、杆内管和空循环泵组、智能控制辅助加温装置、杆内管和空心抽油杆组成的导热介质的循环回路，实现对井心抽油杆组成的导热介质的循环回路，实现对井筒油流的加热，起到降低流油粘度、提高原油在筒油流的加热，起到降低流油粘度、提高原油在井筒内的流动能力。井筒内的流动能力。油井（空心杆）太阳能加温装置油井（空心杆）太阳能加温装置76工艺流程工艺流程 将太阳能集蓄热置换来的导热流体加压泵入空将太阳能集蓄热置换来的导热流体加压泵入空心杆内杆中管中心杆内杆中管中,导热流体沿杆中管向下循环的过导热流体沿杆中管向下循环的过程中程中, 能将热量尽可能多地带入井下能将热量尽可能多

22、地带入井下; 在其沿杆中在其沿杆中管和空心抽油杆的环空上返的过程中管和空心抽油杆的环空上返的过程中, 再通过空再通过空心杆壁与空心杆心杆壁与空心杆-油管环空中的流体发生热交换油管环空中的流体发生热交换, 同时同时, 原油沿油管自地下流向地面原油沿油管自地下流向地面, 完成采油工艺完成采油工艺，导热流体经杆管环空向上流动经泵升压，导热流体经杆管环空向上流动经泵升压, 将导将导热流体置于热交换器中热流体置于热交换器中, 提高热流体温度提高热流体温度, 由此形由此形成闭路循环系统。从而达到较理想的降粘目的。成闭路循环系统。从而达到较理想的降粘目的。77原理图原理图78七、太阳能沼气应用七、太阳能沼气应用798081828384八、太阳能温水养殖八、太阳能温水养殖85常规能源加温养殖池常规能源加温养殖池86太阳能温水养殖太阳能温水养殖 太阳能集热太阳能集热8788养殖池养殖池89太阳能温水养殖太阳能温水养殖90九、太阳能热水清洗九、太阳能热水清洗 饮料行业饮料行业919293CIP清洗系统清洗系统 CIP清洗系统俗称就地清洗系统（清洗系统俗称就地清洗系统（cleaning in place） ，被广泛的用于饮料、乳品、果汁、，被广泛的用于饮料、乳