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【PPT下载】许国 : 太阳能光热行业工程系统新概念
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2月27日,以“合力取势,智创未来”为主题的2017太阳能行业发展峰会暨IMSIA国际金属太阳能产业联盟2016年会在京成功召开。此次会议由国际铜业协会和国际金属太阳能产业联盟主办,北京四季沐歌太阳能技术集团有限公司、山东力诺瑞特新能源有限公司、江苏迈能高科技有限公司等单位大力支持。国家部门有关领导,银行证券等金融机构大咖、行业专家以及企业代表、新闻媒体记者近200人就太阳能等新能源行业的政策与金融、技术和市场等主题进行了交流与探讨。

 

 

教授级工程师  许国

 

淮海工学院客座教授许国为大家分享了精彩的太阳能工业热利用案例
 

创新工程系统的必要性

 

经过20多年发展,中国光热市场保有量达到4.6亿平米,按照国家能源“十三五”规划到2020年要实现8亿平方米的宏伟目标看起来是件好事。但如果还是停留在热水层面,完成这个目标还有很大的困难。行业必须在短时间内完成创新,设计出更加切实可行的系统。如必须在短时间内努力创新,争分夺秒设计出切实可行的光热系统,如:太阳能光热发电、太阳能中央空调、太阳能蒸汽锅炉、太阳能蒸发卤水制盐、太阳能采暖烘干等等大型太阳能光热系统设备;等光热集热器系统。适合各需求的高、中、低温应用的热水系统,同样的集热设备组合不同系统及不同安装方式对该系统的产热效率偏差很大,所以,采用科学、合理、实用的技术非常必要。

 

创新工程系统的意义及原则

 

创新工程系统以优化系统组合、优化系统结构、提高系统效率为关键突破点展开,从而达到降低系统投资成本、施工成本和运营成本的目的。

 

创新设计及施工原则:①太阳能集热器光照最大化利用;②提高集热器系统升温速度;③减少集热器系统循环热损;④加大系统运行温差提高换热效率;⑤控制系统(智能PLC+继电器逻辑电路+远程数据传输+热能计量+碳排放计算)自动化。

 

创新工程系统策略的实施办法

 

1.深化设计光热系统与复合能源的运行工艺

 

以太阳能集热器光照最大化、提高集热器系统升温速度、减少集热器系统循环热损、加大集热器系统温差量为设计原则;以定温循环+温差循环+余热回收+复合能源为运行工艺;以规范施工、减少循环管道热桥效应、合理组合管径管件走向保温为关键;打造出行业创新系统基础优势。

 

2.光热工程串联系统的优点

 

与普通系统相比,普通系统的屋面排列必须坡面朝南,串联系统屋面平铺排列无需方向限制;普通系统的循环管道用量是集热器排列长度的3倍,串联系统的循环管道用量为普通集热器排列的1/10,普通系统与串联系统的升温关系如图:

 

 

目前,全国热水工程约90%为并联系统,热效率低。因此弄清楚系统的连接方式很重要。同样的集热器系统因连接方式不同,热效率差异很大。减少多少系统热损失就等同于提高系统多少热效率,这是肯定的。

 

3.系统应用案例

 

3.1平板太阳能集热器的串联系统

 

平板集热器的应用范围越来越广,这缘于平板太阳能易安装、系统承压,在南方地区应用直接换热效率高的特点,但同时也有保温性能差的劣势。会天看气的平板集热器系统就是对平板集热系统在无光照的情况下排空。以往的平板工程系统有两种换热方式:一种是集热器系统内直接走水换热,条件是环境温度不能低于0℃,优点为换热效率高;另一种是在环境温度低于0℃时,集热器系统内必须注入防冻液,水温升高靠间接换热完成,缺点是热效率低。新型排空系统防冻,既降低了系统投资成本又提高了系统的换热效率。

 

实际工程案例图纸:

 

实际工程案例图片:

 

3.2真空管太阳能空气集热器的串联系统

 

众所周知:以水为介质的太阳能集热器在晴好天气下,上午升温到60度基本需要2.5h,空气集热器只需要0.5h就能达到60℃;对于采暖、烘干项目来说,系统需要提前2h进入运行状态,而且在冬季最冷的地方无需风道维修。因系统无水,应用范围非常广,适用于100℃以下所有烘干项目、采暖项目。

 

3.3真空管太阳能集热器与溴化锂机组中央空调系统

 

中央空调就是满足大型场所冬季采暖、夏季制冷需求的室内恒温系统。利用真空管太阳能集热器与溴化锂机组相结合是很好的节能项目,溴化锂机组的制冷方式是吸收式制冷原理,即该系统冬季太阳能集热+溴化锂的直热机组互补组合成供暖系统,夏季太阳能集热+溴化锂制冷机组组成供冷系统,还可以为一年四季提供热水。

 

3.4太阳能光热工程与卤水蒸发制盐系统

 

太阳能大型集热系统的热利用潜在价值很高,在盐,钙、镁、钾等诸多化工原料的生产工艺中有广泛的应用,克服以上产品在生产过程中对环境的污染。

 

3.5太阳能光热系统常压、承压、多种介质集成换热器

 

太阳能光热系统在工农业应用中,经常遇到常压、承压、多种介质的组合情况,过去这些系统都是采用多单元分体组合设备,如板式换热器、容积式换热器、管壳式换热器等等,这些设备的组合都需要双倍强制循环独立动力源,消耗大量电能、热能,而且投资大、效率低。采用太阳能光热系统常压、承压、多种介质集成换热器以上问题就可以有效避免。

 

3.6太阳能集热与游泳池换热应用、与化工行业应用、与石油工业的应用、与纺织印染行业应用、与大型海水淡化系统应用、与太阳能跨季蓄能采暖系统应用中都离不开常压、承压、多种介质集成换热器。该设备组成系统可以简化运行系统组合数量,减少设备投资,降低运行故障率,降低施工工期,节约设备占用面积;降低设备运行耗电量、降低系统循环管道热损、提高系统运行效率,提高设备使用寿命,降低系统运营成本。

 

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