太阳能热利用方案

一、背景概述

石林彝族自治县位于云南省东部，昆明市东南部，海拔1500m —1900m之间，年平均气温18℃，年降雨量913.9mm，属亚热带低纬度高原山地季风气候，太阳能资源丰富，年平均日辐照量15551kJ/㎡。针对贵公司生产车间中热风滚筒式干燥机、电热干燥箱、多功能动态提取/升膜浓缩机组、制酒设备等工序，充分利用太阳能资源，综合集成太阳能热利用技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术，实现设备最大化的节能减排，同时降低设备运行成本。

二、系统介绍

我公司根据长期太阳能热利用系统的设计安装经验，针对工业环境及条件，为贵公司设计实施符合工业应用的太阳能热利用系统，在原有设备的基础上，实现节能减排。

热风系统所用的空气集热器采用我公司自主设计研发的真空管式空气集热器，具有风温高、集热强的特点，与传统空气集热器相比，利于日常维护，二次升级扩容方便及集热效率高的特点。

系统采用目前应用于工业环境的PLC可编程控制器，控制程序根据用户实际情况“个性化”定制，可满足复杂的程序编写，实现复杂的自动化控制。控制器稳定性、抗干扰性强，配合高精度的温度、压力传感器，实现系统的精确控制。同时，我公司对控制器进行功能扩展及远端计算机软件支撑，实现整个系统的远程监控操作，无需到现场，即可查看系统运行情况，并进行操作调整。

本着“系统与建筑结合”的理念，在集热器列阵设计方面，系统对集热器列阵支架采用一体化设计，即支架根据屋面实际场地情况及建筑风格，进行整体的设计制作，整个列阵支架为一个整体结构，力求达到与建筑的协调、统一。

三、设计方案

1、热风滚筒式干燥机太阳能热风系统

按提供设备参数，电加热干燥产量为100kg/h，而电加热功率为20KW，即每小时要达1000kg/h，制热功率应达到200KW，根据石林年平均日辐照量15551kJ/㎡计算，每天日照时间按7小时计算，每小时平均日辐照量为2221.57 kJ/㎡，集热效率按55%，系统热损按20%，由此计算，每平方米每小时热量输出977.49 kJ。

每小时制热功率达200kw，即200kwh热量，200kwh= 720000kJ 720000kJ÷977.49 kJ/㎡=736.58㎡

由此可知，集热面积应为736.58㎡，折合真空管4492支。由于可安装面积所限，可安装真空管数量为4000支，折合面积656㎡。

即安装太阳能功率为（656㎡×977.49 kJ/㎡）÷3600=178.12kw 其中的电热干燥箱由于可安装面积所限，设计与热风滚筒式干燥

机共用太阳能热风系统。

2、电热干燥箱太阳能热风系统

根据每平方米每小时集热系统热量输出977.49 kJ，折合0.27KW，即每平方米0.27KW。按功率为45KW计，则需165.73㎡，折合真空管1010支。

考虑可安装面积及空气集热器规格，设计安装真空管数量1000支，即在天气条件达到年平均辐照量时，平均每小时提供44.28KWh 热量，用于电热干燥箱的物料干燥，减少常规电能消耗。

3、多功能动态提取/升膜浓缩机组太阳能预热系统

机组加热系统通过电加热加热罐体夹层内导热油，达到物料增温的目的。可通过安装太阳能增温预热系统，对导热油进行预先的增温加热，达到降低机组能耗与运行成本的目的。

根据机组运行需要，保证最大化的减少常规能源消耗，设计真空管数量为200支，折合面积32.8㎡，储热油箱设计容积为500L。

导热油按密度为0.85kg/L,比热容为2.8kJ/kg，基础油温为20℃，增温至120℃计算，系统每小时提供120℃油量为

｛32.8㎡×977.49 kJ/㎡｝÷｛2.8kJ/（kg℃）×100℃×0.7｝=163.58kg，折合192.45 L，即每小时192.45 L导热油，在天气条件良好时，能够充分满足机组热量需求。

4、制酒设备太阳能预热系统

根据蒸锅尺寸估算，蒸锅水仓容量约为600L，水的汽化热按2253kJ/kg计，若太阳能提供100℃水，设备自身汽化水所需热量为1351800 kJ。折合375.5KWh，若电加热功率为20kw，蒸发完600kg，需19小时。也就是说，每天一台设备的太阳能预热新系统设计热水量为600kg以上。

公司拥有制酒设备2套，则每天设计热水量按2000kg计，集热面积为：

｛2000kg×4.18KJ/(kg•℃)×80℃×0.7｝÷｛15551kJ/㎡×0.55×0.8｝=468160KJ÷6842.44KJ/㎡=68.42㎡,折合真空管417支。考虑最大化节约电能消耗，设计安装真空管数量800支。

四、材料选用

1、集热器采用Ф58×1800真空管式太阳能集热器，太阳能全玻璃真空管集热器因其保温性能好、涂层太阳吸收比大、发射比小、热效率高等优点。真空管集热器选用太标Φ58×1800mm紫金真空太阳集热管。其真空管性能参数如下表：

指标内容国家标准本项目产品

真空管太阳吸收比≥0.860.95

真空管半球发射比≤0.090.05

真空管空晒性能参数≥175m2℃/kW 244.1m2℃/kW

真空管闷晒太阳曝辐量≤3.8MJ/ m2 2.83MJ/ m2

真空管热损系数≤0.9 W/m2℃0.81 W/m2℃

真空管联集器采用50支/架双边横插联集器及我公司自主研发设计的空气集热型联集器，内胆采用0.4mm厚304-2B不锈钢制作。保温层聚氨酯发泡50㎜保温,外层采用彩色钢板或铝板作装饰保护层。联集器在屋顶制作集热平台，整体支架结构。

太阳能储热水箱及油箱内胆采用 1.2mm304-2B不锈钢制作，50mm聚氨酯发泡保温，彩钢板作为外饰保护层。

控制系统采用正泰、德力西等知名品牌电气元件，核心控制器采用工业标准的PLC工业控制器，稳定性高，适应工业环境的应用。整套系统实现自动化控制，无需人工干预，并可通过计算机进行远程管理。

系统所有温度水位采集，采用变送器进行，与传统的传感器相比，具备精度高、传输距离长、抗干扰的特点，能够保证系统的精确控制。

系统所需的控制阀门，均采用电动蝶阀，与传统电磁阀相比具备耐高温、使用寿命长、稳定性高的特点。

五、系统价格