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合自主研發的“儲熱型水工質太陽能蒸鍋系統”已完成示范驗證，成果可直接產業化應用。

  據悉，儲熱型水工質太陽能蒸鍋系統是基于廣東省引進創新創業團隊項目“大功率太陽能中高溫鍋爐研發及產業化”而開發，旨在解決目前導熱油工質的太陽能蒸汽系統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   

   該系統以水為儲熱、傳熱工質，基于CPC集熱和定壓集熱技術實現高效集熱與儲熱，采用閃蒸技術直接產出清潔蒸汽，用于公共食堂廚房炊事、消毒等。系統采用雙重電輔助加熱控制，通過合理的系統設計，能夠快速、高效、穩定的產生蒸汽蒸飯、燒開水和餐具消毒，同時確保食品衛生的安全性；也解決目前導熱油太陽能蒸鍋系統易泄露、換熱效率低、結構復雜、制造成本高的問題。系統設備模塊化設計，根據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

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

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

     運行原理

    太陽能集熱器陣列接受太陽輻射能量而升溫，當第一溫度傳感器與第二溫度傳感器的溫度差超過設定上限值時，控制器啟動循環泵使儲熱器中的軟水在集熱回路中循環，當第一溫度傳感器與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，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節閥開啟，儲熱器內部壓力降低，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節閥的開度來調節輸入蒸箱的飽和蒸汽壓力。在太陽輻照差的條件下，當第二溫度傳感器測得儲熱器內水溫低于設定溫度上限值時，控制器完全開啟壓力調節閥并啟動第一電加熱器產生蒸汽輸入至蒸箱蒸飯。

當第二溫度傳感器測得儲熱器內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生蒸汽蒸飯。當液位傳感器監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：太陽能光熱產業技術創新戰略聯盟