发明内容

本发明针以上太阳能燃气轮机及具有石英玻璃的承压高温空气吸热器的缺点，提出了一种太阳能回热布雷顿循环系统，避免了具有石英玻璃的承压高温空气吸热器的应用，提高了系统可靠性，降低成本，促进产业化。

本发明的具体方案如下：

一种太阳能回热布雷顿循环发电系统，其特征在于包括高温空气吸热器、储热装置、压气机、透平、空气回热器，当太阳光照条件良好时，低温环境空气流入所述高温空气吸热器，被聚光太阳能加热，加热后的高温空气进入所述储热装置，将热量传递给储热装置，从储热装置流出的空气进入所述透平膨胀做功，从透平出来的低压空气，流经所述空气回热器高温侧，冷却后的空气经过所述压气机压缩升压，所排出口空气流经所述空气回热器的冷侧，加热后再流入高温空气吸热器；当太阳光照不足或者没有太阳光时，从所述空气回热器冷侧出来的空气流入所述高温空气吸热器或者直接流入所述储热装置进口，储热装置将热量传递给空气，被加热后的空气进入所述透平膨胀做功，再进入空气回热器热侧，冷却后的空气经过所述压气机压缩升压，所排出口空气流经所述空气回热器的冷侧，从所述空气回热器冷侧出来的空气再流入所述高温空气吸热器或者直接流入所述储热装置进口，形成循环。

进一步，在所述透平后增加高温空气冷却器，从所述透平排出的空气，流经所述高温空气冷却器，冷却后的空气再进入空气回热器的热侧。作为优选，所述高温空气冷却器的冷却工质为水工质，利用所述透平出来的高温空气产生高温高压水蒸汽，水蒸汽再进入蒸汽轮机做功，提高系统效率。

作为优选，增设低温空气冷却器，从所述空气回热器热侧出来的空气，流经低温空气冷却器，进一步冷却之后再进入压气机，该低温空气回热器降低了压气机的空气进口温度，从而降低了压缩耗功，提高了系统效率。

所述高温空气吸热器为敞开式空气吸热器，与大气环境直接相通，即工作压力为大气压，低温环境空气可直接流入高温空气吸热器，避免了采用承压式高温空气吸热器，提高吸热器可靠性，大幅降低成本。

所述的高温空气吸热器其内部填充有固体吸热介质。当太阳光照充足时，该固体吸热介质吸收聚焦太阳光，提高温度进而加热流过的空气，因此在高温空气吸热器中能流的传递方向为聚焦太阳光到吸热器中的固体吸热介质再到空气，所述储热装置则利用高温空气加热储热装置中的储热介质；当太阳光不足或者没有时，即空气温度低于储热装置中的储热介质温度时，能流传递方向为储热介质到空气，即利用储热介质加热空气。高温空气吸热器的吸热介质为蜂窝陶瓷、泡沫陶瓷、泡沫金属、金属丝网中的一种或者多种；所述储热装置的储热介质为蜂窝陶瓷、泡沫陶瓷、泡沫金属、金属丝网、堆积砂砾、相变材料、热化学储热材料中的一种或者多种。由于高温空气吸热器与储热装置内部填充的都为具有空气流道的介质，因此，作为改进方案，所述高温空气吸热器与所述储热装置布置成一个整体，空气依次流过所述高温空气吸热器与储热装置，减少热损失。

此外，本发明提出一种太阳能回热布雷顿循环发电系统，其特征在于包括高温空气吸热器、储热装置、压气机、透平、高温空气冷却器、低温空气冷却器、空气回热器，所述高温空气吸热器进口直接与大气相通，高温空气吸热器出口与所述储热装置进口相连，储热装置出口与所述透平进口相连，透平出口与高温空气冷却器进口相连，高温空气冷却器出口与空气回热器热侧进口相连，空气回热器热侧出口与低温空气冷却器进口相连，低温空气冷却器进口与所述压气机进口相连，所述压气机出口与空气回热器冷侧进口相连。作为优选，所述空气回热器冷侧出口布置在所述高温空气吸热器进口或者所述空气回热器冷侧出口与所述储热装置进口相连。

作为优选，将所述储热装置分成2个及以上的独立储热装置，每个储热装置串联，即第一个储热装置的进口与所述高温空气吸热器出口相连，第二个储热装置的进口与第一个储热装置的出口相连，依次类推，最后一个储热装置的出口与所述储热装置的进口相连，并且从第二个储热装置起，其进口通过旁通管路与所述高温空气吸热器出口相连，并在旁通管路上设置相应的旁通阀。实际运行过程中，储热装置内的储热介质的储/放热条件不相同，因而其温度并不相同。当太阳辐照变化或者空气流量变化时，高温空气吸热器出口温度将引起变化。通过调节旁通阀，使得高温空气吸热器出口空气入对应温度的储热装置内部，提高储热效率，降低㶲损。

所述压气机是指能够提供压缩气体的装置；所述透平是指利用高温压力气体做功的装置；储热装置是指利用显热、潜热或者化学能将热量暂时存储的装置；所述高温空气吸热器是指利用聚焦太阳能将空气加热的装置；所述空气回热器是指能够利用其热侧的高温空气加热冷侧的低温空气的换热装置，即将高温空气工质的热量传递给低温空气工质。