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中國科學院電工研究所與廣東五星太陽能股份有限公司聯(lián)合自主研發(fā)的“儲熱型水工質(zhì)太陽能蒸鍋系統(tǒng)”已完成示范驗證，成果可直接產(chǎn)業(yè)化應用。

  據(jù)悉，儲熱型水工質(zhì)太陽能蒸鍋系統(tǒng)是基于廣東省引進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊項目“大功率太陽能中高溫鍋爐研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”而開發(fā)，旨在解決目前導熱油工質(zhì)的太陽能蒸汽系統(tǒng)應用于餐廚領域中食品安全風險大和成本高的問題。

五星公司建造的大功率太陽能中高溫鍋爐   

   該系統(tǒng)以水為儲熱、傳熱工質(zhì)，基于CPC集熱和定壓集熱技術實現(xiàn)高效集熱與儲熱，采用閃蒸技術直接產(chǎn)出清潔蒸汽，用于公共食堂廚房炊事、消毒等。系統(tǒng)采用雙重電輔助加熱控制，通過合理的系統(tǒng)設計，能夠快速、高效、穩(wěn)定的產(chǎn)生蒸汽蒸飯、燒開水和餐具消毒，同時確保食品衛(wèi)生的安全性；也解決目前導熱油太陽能蒸鍋系統(tǒng)易泄露、換熱效率低、結構復雜、制造成本高的問題。系統(tǒng)設備模塊化設計，根據(jù)設計容量裝配于不同尺寸的標準集裝箱中，集成度高，便于運輸、安置與管理。

   系統(tǒng)涉及的關鍵技術主要有：高效集熱與儲熱技術、自動定壓技術、儲熱閃蒸集成技術、防凍技術、運行控制等。

大功率太陽能中高溫鍋爐驗證實景

區(qū)別于已有的導熱油型太陽能蒸鍋系統(tǒng)，團隊創(chuàng)新性地開發(fā)以軟水為傳熱、儲熱工質(zhì)的太陽能蒸鍋系統(tǒng)。設計大聚光比非跟蹤聚光型CPC太陽能集熱器陣列實現(xiàn)高效低成本集熱，研發(fā)了自動定壓技術，提升系統(tǒng)壓力抑制集熱過程中汽化、氣蝕，增強換熱。研發(fā)出了儲熱閃成技術，實現(xiàn)儲熱器內(nèi)直接閃蒸產(chǎn)生清潔蒸汽，無需二次換熱，產(chǎn)蒸汽效率高，結構緊湊。

   為了保證炊事的高等級食品安全性，水工質(zhì)中杜絕加入任何防凍添加劑；而在北方冬季容易發(fā)生水工質(zhì)凍結，造成不可逆性破壞。為此，團隊針對系統(tǒng)結構開發(fā)了物理防凍技術，在此基礎上實現(xiàn)高效、低成本集熱、儲熱、放熱，保證冬季系統(tǒng)安全運行。

     運行原理

    太陽能集熱器陣列接受太陽輻射能量而升溫，當?shù)谝粶囟葌鞲衅髋c第二溫度傳感器的溫度差超過設定上限值時，控制器啟動循環(huán)泵使儲熱器中的軟水在集熱回路中循環(huán)，當?shù)谝粶囟葌鞲衅髋c第二溫度傳感器的溫度差低于設定下限值時，控制器關閉循環(huán)泵。在太陽輻照好的條件下，軟水逐步被集熱器陣列加熱至飽和態(tài)，形成高溫高壓的飽和水儲存在儲熱器中。

當需要蒸飯時，把需要蒸制的食物置入蒸箱后關好蒸箱門，當儲熱器中的水溫高于設定上限值時，通過控制器使壓力調(diào)節(jié)閥開啟，儲熱器內(nèi)部壓力降低，飽和水因壓力降低而閃蒸出大量飽和蒸汽，蒸汽經(jīng)過蒸汽管輸入至蒸箱進行蒸飯，蒸箱中多余的蒸汽由排汽閥排至大氣。

控制器通過控制壓力調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)輸入蒸箱的飽和蒸汽壓力。在太陽輻照差的條件下，當?shù)诙囟葌鞲衅鳒y得儲熱器內(nèi)水溫低于設定溫度上限值時，控制器完全開啟壓力調(diào)節(jié)閥并啟動第一電加熱器產(chǎn)生蒸汽輸入至蒸箱蒸飯。

當?shù)诙囟葌鞲衅鳒y得儲熱器內(nèi)水溫低于設定溫度下限值時，開啟電磁閥使儲熱器中的熱水經(jīng)熱水管進入到蒸箱的水槽中，控制器再開啟第二電加熱器加熱水槽中的水產(chǎn)生蒸汽蒸飯。當液位傳感器監(jiān)測到儲熱器中的水位低于設定下限值時，控制器通過補水管為儲熱器補充軟水，當液位傳感器監(jiān)測到儲熱器中的水位達到設定上限值時，停止軟水補充。

信息來源：太陽能光熱產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟