合同能源管理
恒温游泳池
恒温游泳池1
恒温游泳池2
恒温游泳池3
恒温游泳池4
恒温游泳池5
恒温游泳池6
在线QQ客服
天气预报
友情链接
新闻详情

太阳能 工业加热系统介绍

   工业领 域消耗的能源在整个社会消耗的能源中占有很大的比重,在工业 化国家甚至已达到30%左右,成为国 民经济中能源消耗的第一大户。然而。目前国 内外开发利用的太阳能都主要集中在提供生活热水、建筑物采暖等,在工业 领域的应用还只局限在很小的范围。

太阳能 工业加热系统的特点

   太阳能 之所以为工业领域至今应用不多,究其根 本原因在于太阳能工业加热系统具有自身的特点。与太阳能热水系统、太阳能 采暖系统等相比,可以归 纳为以下几个方面:

   ①许多工 艺过程要求系统比较高的加热温度。在工业领域内,除了一 般清洗工艺及生产厂极采暧只需比较低的加热温度之外,许多工艺过程都需要80℃以上,有些工 艺过程甚至需要100~250℃,这就要 求太阳能系统必须采用中温太阳能集热器。

   ②要求太 阳能系统有可靠的运行。在所有 工业生产的企业,都必须 确保生产过程可靠、 连续,有的还 必须确保全天候运行,这就要 求太阳能系统不仅有可靠运行的太阳能集热器,还应与 常规能源加热设备配套,并有可靠的控制系统。

   ③要求太 阳能系统与生产工业过程集成,不同的 生产工艺过程有不同的加热需求,包括不同的时段、不同的温度、不同的功举等等,这就要 求太阳能系统必须与生产工艺过程集成,满足生产的实际需求。

   ④要求太 阳能系统有合理的投资回收期,凡是工业生产企业,总是把 经济效益放在第—位。所以所 有投资的太阳能系统都应有适当的成本及合理的回收期,这就要 求太阳能系统必须综合考虑技本经济指标。

太阳能 工业加热的潜在应用领域

   国际能 源署下属太阳能机构(IEA/SHC)发表的2005年度报告,公布了 世界各国已建成的85个太阳 能工业加热系统的调查结果。现将这 些调查结果连同已收集到我国以建成的几个实例起,涉及有 关太阳能 用热的潜在工业领域及工艺过程,如下表所示。

太阳能 用热的潜在工业领域及工艺过程


工业领域

工艺过程

温度范围/℃

食品饮料工业

干燥

30~90

热处理

40~60

清洗

40~80

消毒

80~110

煮沸

95~105

杀菌

110-150

纺织印染工业

清洗

40~80

漂白

60~100

印染

100~160



石油化学工业

原油加热

70~80

煮沸

95~105

蒸馏

110~300

各种化学过程

120~180


   从上表可知,太阳能 用热的潜在工业领域及工艺过程,不仅包 括食品饮料工业、纺 织印染工业、石油化学工业、交通运 输行业中有些工艺过程等,还包括 所有工业领域的厂房采暧和锅炉水预热等。

   上表还表明,除了淸洗、干燥和 热处理等一些工艺过程以外,厂房采 暖和锅炉水预热等也都只需要80℃以下的温度,采用普 通的低温太阳能集热器基本上可满足需求;但是,这些工 业领域的许多工艺过程,诸如消毐、煮沸、杀毒、漂白、印染,蒸馏、各种化 学过程及沥青熔化等都需要80℃以上的温度,有的甚至需要100~250℃的温度范围。

此外,IEA/SHC “太阳能工业用热”任务组在调查了85个以及 建成的太阳能工业加热系统的基础上,还分析 研究了这些太阳能加热系统与相关工艺过程的集成情况,将太阳 能工业加热系统归纳分成23种类型,传热介 质分别采用空气、甘油水溶液、加压水和水蒸气等,从而可 为今后设计同类系统提供借鉴。

中温太 阳能集热器的开发和利用

   从已调 查的太阳能工业加热领域来看,许多工艺过程都需要80℃以上,有些工 艺过程甚至需要100~250℃。这洋的 温度范围是低温太阳能集热器(如普通 的平板集热器和真空管集热器)所不能达到的,只有利 用中温太阳能集热器才能达到。从目前 研究开发的状況来看,中温太 阳能集热器主要可以通过以下三方面来实现:改进的平板集热器、聚焦的 平板集热器和小型拋物槽式真空管集热器。

   (1)改进的平板集热器

   提高平 板集热器性能的主要途径包括:选用低铁平板玻璃,提高透 明盖板的太阳透射比;在透明 盖板上应用减反射涂进一步提高其太阳透射比;采用双层透明盖板,尽可能 抑制透明盖板与吸热板之间的对流和辐射换热损失。

如果对 一台平板集热器同时采用上述三项措施,则可以 使改进后的平板集热器在不损失太多光学效率的前提下,大蝠度降低热损失,从而显 著提高运行温度。

国外以 及研制成功几种改进的平板集热器,采用了 具有减反射涂层的双层透明盖板,运行温度范围为80150℃,闷晒温度可达235℃。经检测,这种平 板集热器瞬时效率曲线(以采光 面积为计算依据)的截距为0.80,斜率为2.42.5W/(m2·K),已接近 于真空管集热器12 W/(m2·K)的斜率水平。

   (2)聚焦的平板集热器

   另一种 提高集热器运行温度的方法是,在平板 集热器的基础上,使太阳 辐射聚焦存吸热板上,从而相 对地减少了吸热板的散热面积,也就降 低了集热器的热损失。

国外已 研制成功几种聚焦的平板集热器,一般采用带有V形翅的 吸热板及聚光比为 1.51.7的CPC,如下图所示。




                 具有V形翅吸热板和CPC聚焦的平板集热器

   上图中,V形翅吸 热板之间有一定的距离,可两面吸收太阳辐射,CPC置于集热器壳体内V形翅吸热板的下面。这种聚 焦平板集热器不需要踉踪装置,运行温度范围为 80-120℃,闷晒温度对达220℃左右。经检测,聚焦平 板集热器瞬时效率曲线(以采光 面积为计算依据》的截距为0.71,斜率为2.7~3.0 W/(m2·K)。

为了进 一步降低集热器的对流和辐射换热损失,有的聚 焦平板集热器还在透明盖板与吸热板之间增加一层聚四氟乙烯(Teflon)薄膜,如上图(b)所示,或透明隔热材料 (TIM),如上图(c)所示,其瞬时 效率曲线的斜率可降为1.82.1W/(m2·K)。

〔3〕小型抛 物槽式真空管集热器

由真空 集热管和小型抛物槽式反射镜组成的集热器,可以将 运行温度提高到250℃,是中温 太阳能集热器中最具有发展前景的一种。

国外已研制出多种小型抛 物槽式真空管集热器。这些集热器尺寸不问,形式各异,但都带有跟踪装置。按真空管的安装位置,分为东 西向安装和南北向安装两类;按抛物 槽式反射镜的跟踪方向,可分为 高度角跟踪和方位角跟踪两类,这些小型抛 物槽式真空管集热器的运行温度般为100200℃,有的还可达钊250℃以上,但大多 数目前都尚未形成产品。

文章来源:本文章 摘自何梓年主编《太阳能 供热采暖应用技术手册》。