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1、太阳能光热应用技术,广东五星太阳能股份有限公司 袁家普 2013年11月,袁家普,广东五星太阳能股份有限公司 技术总监 高级工程师 一级建造师 注册监理师 中国太阳能热利用专家委员会委员,目 录,一、太阳能在印染行业的应用 二、太阳能干燥 三、太阳能热发电 四、太阳能空调 五、太阳能海水淡化 六、太阳能在油田的应用 七、太阳能沼气应用 八、太阳能温水养殖 九、太阳能热水清洗饮料行业 十、太阳能泳池加温 十一、太阳能采暖,一、平板太阳能在印染企业应用,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。 2、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
2、行退浆、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，这些废水的温度还有4090，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，,广东三水佳利达印染厂车间,新昌印染厂车间,新昌印染厂车间,解决方案：,1、平板太阳能热水系统提供热水 2、进行废水的余热回收,杭州达利印染厂13000平米太阳能,新昌达利印染厂5000太阳能,广东三水佳利达印染厂3000太阳能,杭州达利印染厂13000太阳能抗冻考验,可拆卸板式换热器,二、太阳能干燥应用,太阳能干燥,太阳能干燥就是
3、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，继而再经过物料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去，最终达到干燥的目的。,太阳能干燥系统组成,太阳能空气集热器 辅助热源 温湿度控制系统 烤房箱体 热风循环 排湿系统,太阳能干燥需要了解的参数： 干燥需要的能量Q：,烟叶的干燥,烟草干燥工艺分析烤烟三段式烘烤技术简图,烘干时间：140小时 最高温度：65-68 使用面积：10-15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,
4、项目案例,葡萄干烘干,太阳能干燥果品原理,中储粮仓太阳能干燥,太阳能干燥粮食谷物原理,农产品干燥,太阳能污泥烘干设备,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99降至80%左右，挤压技术仅可降低到50%。 解决方案：使用空气集热器60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。,三、太阳能热发电,太阳能热力发电,太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。,目前主要热力发电装置： 槽式 塔式 碟（盘）式,槽式太阳能热电系统,抛物柱面槽式反射器将阳光聚焦到管状的接收器上，将管内的传热工质加热，产
5、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,槽式太阳能热电厂,产能64兆瓦，可为14000个家庭提供足够的电能。 由西班牙阿希奥纳集团负责建造，占地面积250英亩，拥有18.2万块凹面镜。,“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。,槽式太阳能热电厂,加利福尼亚州KramerJunctionSEGSIII太阳能热发电项目,塔式太阳能热电系统,塔式太阳能热发电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,塔式太阳能热电厂,塔式太阳能热
6、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。,碟（盘）式太阳能热电系统,碟式系统由许多镜子组成的抛物面反射镜组成，接收器在抛物面的焦点上，通过加热接收器内的传热工质，驱动电机发电。,碟式太阳能热电系统原理,碟式太阳能热电装置,四、太阳能空调,利用太阳能供热与制冷的技术途径,太阳能吸收式制冷系统 吸收式制冷是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来运行的。这两种物质在同一压强下有不同的沸点，其中高沸点的组分称为吸收剂，低沸点的组分称为制冷剂。 吸收式制冷就是利用溶液的浓度随其温度和压力变化而变化这一物理性质，将制冷剂与溶液分离，通过制冷剂的蒸发
7、而制冷，又通过溶液实现对制冷剂的吸收。,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、冷凝和节流降压在蒸发器中由液体汽化吸热实现制冷，之后制冷剂蒸汽被吸收器中的吸收溶液吸收，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，完成一个制冷循环。,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。,太阳能氨水吸收式制冷系统,由于这种制冷方式利用吸收剂的质量分数变化来完成制冷剂循环，所以被称为吸收式制冷。 常用的吸收剂制冷剂组合有两种： 一种是溴化锂-水，通常适用于大中型中央
8、空调； 另一种是水-氨，适用于小型家用空调。,太阳能驱动溴化锂-水吸收式系统,制冷原理,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后，溶液中的水不断汽化；随着水的不断汽化，发生器内的溴化锂溶液浓度不断升高，（压力也较高）进入吸收器； 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； 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，(有相变或部分相变产生)并在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；,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，大幅度降低运行费用，但
9、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。 (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。,为了提高吸收式制冷机的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
10、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。,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
11、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。,五、太阳能海水淡化,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。 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。,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； 其二是利用太阳能发
12、电以驱动渗析过程。,太阳能直接平板蒸馏法虽然成本低廉，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。,多级闪蒸MSF和多效蒸馏MED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,太阳能多级闪蒸,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。,六、太阳能在油田的应用,油井单体储罐应用太阳能加温装置,大型储罐
13、太阳能原油加热,利用太阳能集热器、蓄热水箱、热交换装置、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。,油井（空心杆）太阳能加温装置,工艺流程,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,导热流体沿杆中管向下循环的过程中, 能将热量尽可能多地带入井下; 在其沿杆中管和空心抽油杆的环空上返的过程中, 再通过空心杆壁与空心杆-油管环空中的流体发生热交换, 同时, 原油沿油管自地下流向地面, 完成采油工艺，导热流体经杆管环空向上流动经泵升压, 将导热流体置于热交换器中, 提高热流体温度, 由
14、此形成闭路循环系统。从而达到较理想的降粘目的。,原理图,七、太阳能沼气应用,八、太阳能温水养殖,常规能源加温养殖池,太阳能温水养殖 太阳能集热,养殖池,太阳能温水养殖,九、太阳能热水清洗 饮料行业,CIP清洗系统,CIP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、果浆、果酱、酒类等机械化程度较高的食品饮料生产企业中。就地清洗是指不用拆开或移动装置，即采用高温、高浓度的洗净液，对设备装置加以强力作用，把与食品的接触面洗净,对卫生级别要求较严格的生产设备的清洗、净化。,CIP 系统,以饮料行业为例，其清洗程序如下： 1洗涤35分钟，常温或60以上
15、的热水；碱洗1020分钟，1%2%溶液，6080；中间洗涤510分钟，60以下的清水；最后洗涤35分钟，清水。 2洗涤35分钟，常温或60以上的热水；碱洗510分钟，1%2%溶液，6080，中间洗涤510分钟，60以下的清水，杀菌1020分钟，90以上的热水。,太阳能提供清洗用热水,十、太阳能泳池加温,太阳能泳池加温系统特点： 太阳能加温系统提供泳池日常的热量需求，维持泳池的温度不下降。 太阳能加温系统能够和常规能源结合，解决天气不好时的热量需求。 系统优先采用太阳能加温，能最大限度节省能源。 泳池的初次加温和后期整体换水后的加温还需要常规能源解决。 泳池的水不直接进入集热器，而是通过板式换热器进行热交换。,十一、太阳能采暖,
