基于菲涅耳聚光的平板自然循環(huán)太陽能中高溫集熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于菲涅耳聚光的平板自然循環(huán)太陽能中高溫集熱裝置。它包括蒸汽換熱器、第一真空抽氣閥、上升蒸汽主管、蒸汽支路管、蒸汽截止閥、第二真空抽氣閥、菲涅耳二次反射平板聚光器、第一冷凝水截止閥、冷凝水支路管、聚光器支架、第三真空抽氣閥、第二冷凝水截止閥、蒸汽換熱器支架、主冷凝水管。本發(fā)明通過將平板太陽能與菲涅耳高倍聚光特點(diǎn)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)滿足高倍聚光產(chǎn)生中高溫蒸汽和與建筑物相適應(yīng)的要求，特別適合在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)對(duì)中高溫蒸汽需求較大但土地資源成本較高的地區(qū)。本發(fā)明引入熱管技術(shù)，提高了系統(tǒng)的換熱效果，減少了高溫泵等強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)力部件，降低了系統(tǒng)的成本，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利說明】基于菲涅耳聚光的平板自然循環(huán)太陽能中高溫集熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能熱利用技術(shù)，尤其涉及一種基于菲涅耳聚光的平板自然循環(huán)太陽能中高溫集熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國環(huán)保問題的日益突出，發(fā)展清潔可持續(xù)能源技術(shù)成為我國當(dāng)前能源發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措。光熱太陽能技術(shù)作為可持續(xù)能源發(fā)展戰(zhàn)略中的核心內(nèi)容之一，在國家的相關(guān)規(guī)劃中有明確提及。平板太陽能熱水技術(shù)目前已成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，并在全球形成千億級(jí)的產(chǎn)業(yè)鏈。然而，由于受到技術(shù)限制，傳統(tǒng)平板太陽能熱水技術(shù)產(chǎn)生的溫度最高也只達(dá)到120°C左右，無法滿足中高溫蒸汽需求。此外，中高溫蒸汽可廣泛用于空調(diào)制冷、采暖、紡織、印染、造紙、食品加工、海水淡化等領(lǐng)域。因此，利用光熱太陽能技術(shù)產(chǎn)生高溫蒸汽替代傳統(tǒng)中小工業(yè)鍋爐，不僅具有很好的市場(chǎng)需求和前景，而且能夠減小中小鍋爐帶來的環(huán)境問題。于此同時(shí)，高倍聚光技術(shù)(槽式，線性菲涅耳、塔式和碟式)為太陽能中高溫技術(shù)提供了一種新的技術(shù)途徑。其中，針對(duì)中高溫蒸汽系統(tǒng)，中國專利2011 I 0004634.0和中國專利2009I 0099363.4分別提出了利用槽式聚光產(chǎn)生中高溫蒸汽的自然循環(huán)集熱系統(tǒng)。然而，由于槽式系統(tǒng)相對(duì)比較笨重，風(fēng)載也大，無法實(shí)現(xiàn)與建筑物融合，而且投資成本相對(duì)較高。因此，高倍聚光太陽能中高溫集熱系統(tǒng)在滿足分布式供能特點(diǎn)、與建筑物相結(jié)合、降低系統(tǒng)投資成本方面還有進(jìn)一步提升和優(yōu)化的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)，提供一種基于菲涅耳聚光的平板自然循環(huán)太陽能中高溫集熱裝置。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
基于菲涅耳聚光的平板自然循環(huán)太陽能中高溫集熱裝置包括蒸汽換熱器、第一真空抽氣閥、上升蒸汽主管、蒸汽支路管、蒸汽截止閥、第二真空抽氣閥、菲涅耳二次反射平板聚光器、第一冷凝水截止閥、冷凝水支路管、聚光器支架、第三真空抽氣閥、第二冷凝水截止閥、蒸汽換熱器支架、主冷凝水管；菲涅耳二次反射平板聚光器包括二次反射鏡、菲涅耳反射鏡、集熱管、保溫層、聚光器外框架、基座冷凝水管道孔、聚光器基座、外框玻璃、支撐擋板、鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)軸，支撐擋板包括可拆裝活動(dòng)件、集熱管安裝孔、轉(zhuǎn)動(dòng)軸承孔，蒸汽換熱器包括排汽口、排汽截止閥、補(bǔ)水口、補(bǔ)水截止閥、換熱器外筒、冷凝換熱管；集熱管與蒸汽支路管、上升主蒸汽管、冷凝換熱管、主冷凝水管和冷凝水支路管順次連接構(gòu)成封閉回路；上升主蒸汽管頂端裝有第一真空抽氣閥，蒸汽支路管與集熱管之間依次裝有蒸汽截止閥和第二真空抽氣閥，冷凝水支路管和集熱管之間裝有第一冷凝水截止閥，冷凝水支路管和主冷凝水管之間依次裝有第三真空抽氣閥和第二冷凝水截止閥，菲涅耳二次反射平板聚光器安裝在聚光器支架上，二次反射鏡安裝在聚光器外框架的兩個(gè)頂角處，，聚光器基座上設(shè)有基座冷凝水管道孔，基座冷凝水管道孔周圍填充有保溫層，冷凝水支路管安裝在基座冷凝水管道孔內(nèi)，聚光器外框架與聚光器基座相連，聚光器外框架的左、右、上三面上安裝有外框玻璃；聚光器外框架前后兩面裝有兩支撐擋板，兩支撐擋板上端兩個(gè)頂角處分別設(shè)有集熱管安裝孔、可拆裝活動(dòng)件，支撐擋板的下端設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承孔，菲涅耳反射鏡與鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連，鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)軸經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承孔與支撐擋板相連，支撐擋板的前支撐擋板上集熱管安裝孔與轉(zhuǎn)動(dòng)軸承孔之間裝有外框玻璃，冷凝換熱管安裝在蒸汽換熱器的換熱器外筒內(nèi)，換熱器外筒分別設(shè)有排汽口和補(bǔ)水口；排汽口上裝有排汽截止閥，補(bǔ)水口上裝有補(bǔ)水截止閥。
[0005]所述的聚光器外框架的截面為等腰梯形，每個(gè)聚光器外框架內(nèi)安裝的集熱管數(shù)量為2個(gè)。所述的菲涅耳二次反射平板聚光器包括半圓和復(fù)合拋物面兩種形式。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明通過將平板太陽能與菲涅耳高倍聚光特點(diǎn)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)滿足高倍聚光產(chǎn)生中高溫蒸汽和與建筑物相適應(yīng)的要求，特別適合在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)對(duì)中高溫蒸汽需求較大單土地資源成本較高的地區(qū)。
[0007]2、本發(fā)明將熱管技術(shù)引入系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的換熱效果，減少了高溫泵等強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)力部件，降低了系統(tǒng)的成本，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是基于菲涅耳聚光的平板自然循環(huán)太陽能中高溫集熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的菲涅耳二次反射平板聚光器的A-A截面圖；
圖3是本發(fā)明的菲涅耳反射鏡結(jié)構(gòu)簡圖；
圖4是本發(fā)明的聚光器外框架結(jié)構(gòu)簡圖；
圖5是本發(fā)明的支撐擋板結(jié)構(gòu)簡圖；
圖中:汽換熱器1、排汽口 2、排汽截止閥3、第一真空抽氣閥4、上升蒸汽主管5、蒸汽支路管6、蒸汽截止閥7、第二真空抽氣閥8、二次反射鏡9、菲涅耳反射鏡10、菲涅耳二次反射平板聚光器11、集熱管12、保溫層13、聚光器外框架14、第一冷凝水截止閥15、冷凝水支路管16、基座冷凝水管道孔17、聚光器基座18、聚光器支架19、第三真空抽氣閥20、第二冷凝水截止閥21、蒸汽換熱器支架22、主冷凝水管23、補(bǔ)水口 24、補(bǔ)水截止閥25、換熱器外筒26、冷凝換熱管27、外框玻璃28、支撐擋板29、可拆裝活動(dòng)件30、集熱管安裝孔31、轉(zhuǎn)動(dòng)軸承孔32、鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)軸33。
【具體實(shí)施方式】
[0009]如圖1-圖5所示，基于菲涅耳聚光的平板自然循環(huán)太陽能中高溫集熱裝置包括蒸汽換熱器1、第一真空抽氣閥4、上升蒸汽主管5、蒸汽支路管6、蒸汽截止閥7、第二真空抽氣閥8、菲涅耳二次反射平板聚光器11、第一冷凝水截止閥15、冷凝水支路管16、聚光器支架19、第三真空抽氣閥20、第二冷凝水截止閥21、蒸汽換熱器支架22、主冷凝水管23 ;菲涅耳二次反射平板聚光器11包括二次反射鏡9、菲涅耳反射鏡10、集熱管12、保溫層13、聚光器外框架14、基座冷凝水管道孔17、聚光器基座18、外框玻璃28、支撐擋板29、鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)軸33，支撐擋板29包括可拆裝活動(dòng)件30、集熱管安裝孔31、轉(zhuǎn)動(dòng)軸承孔32，蒸汽換熱器I包括排汽口 2、排汽截止閥3、補(bǔ)水口 24、補(bǔ)水截止閥25、換熱器外筒26、冷凝換熱管27 ;集熱管12與蒸汽支路管6、上升主蒸汽管5、冷凝換熱管27、主冷凝水管23和冷凝水支路管16順次連接構(gòu)成封閉回路；上升主蒸汽管5頂端裝有第一真空抽氣閥4，蒸汽支路管6與集熱管12之間依次裝有蒸汽截止閥7和第二真空抽氣閥8，冷凝水支路管16和集熱管12之間裝有第一冷凝水截止閥15，冷凝水支路管16和主冷凝水管23之間依次裝有第三真空抽氣閥20和第二冷凝水截止閥21，菲涅耳二次反射平板聚光器11安裝在聚光器支架19上，二次反射鏡9安裝在聚光器外框架14的兩個(gè)頂角處，聚光器基座18上設(shè)有基座冷凝水管道孔17，基座冷凝水管道孔17周圍填充有保溫層13，冷凝水支路管16安裝在基座冷凝水管道孔17內(nèi)，聚光器外框架14與聚光器基座18相連，聚光器外框架14的左、右、上三面上安裝有外框玻璃28 ;聚光器外框架14前后兩面裝有兩支撐擋板29，兩支撐擋板29上端兩個(gè)頂角處分別設(shè)有集熱管安裝孔31、可拆裝活動(dòng)件30，支撐擋板29的下端設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承孔32，菲涅耳反射鏡10與鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)軸33相連，鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)軸33經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承孔32與支撐擋板29相連，支撐擋板29的前支撐擋板上集熱管安裝孔31與轉(zhuǎn)動(dòng)軸承孔32之間裝有外框玻璃28，冷凝換熱管27安裝在蒸汽換熱器I的換熱器外筒26內(nèi)，換熱器外筒26分別設(shè)有排汽口 2和補(bǔ)水口 24 ;排汽口 2上裝有排汽截止閥3，補(bǔ)水口 24上裝有補(bǔ)水截止閥25。
[0010]所述的聚光器外框架14的截面為等腰梯形，每個(gè)聚光器外框架14內(nèi)安裝的集熱管12數(shù)量為2個(gè)。所述的菲涅耳二次反射平板聚光器11包括半圓和復(fù)合拋物面兩種形式。
[0011]本發(fā)明的工作過程如下:關(guān)閉蒸汽截止閥、第一冷凝水截止閥和第二冷凝水截止閥從第一真空抽氣閥、第二真空抽氣閥和第三真空抽氣閥對(duì)系統(tǒng)熱管回路進(jìn)行分段抽真空，隨后打開以上三個(gè)截止閥。入射太陽光透過外框玻璃照射到經(jīng)菲涅耳反射鏡上，菲涅耳反射鏡通過跟蹤太陽光角度，將入射太陽能有效地反射到二次反射鏡并聚焦到集熱管上，集熱管吸收太陽能光加熱管內(nèi)工質(zhì)，工質(zhì)沸騰后，從集熱管經(jīng)蒸汽支路管匯合到上升主蒸汽管，然后流入冷凝換熱管與換熱器外筒內(nèi)的水工質(zhì)進(jìn)行換熱產(chǎn)生蒸汽。冷凝換熱管內(nèi)冷凝水經(jīng)主冷凝水管后分配到冷凝水支路管流入集熱管，構(gòu)成了整個(gè)循環(huán)換熱的回路。開始產(chǎn)生蒸汽后，根據(jù)太陽能強(qiáng)度和排汽量，從補(bǔ)水口適時(shí)補(bǔ)入等量冷水。
[0012]本發(fā)明通過將平板太陽能與菲涅耳高倍聚光特點(diǎn)相結(jié)合很好地解決了與建筑物相適應(yīng)的高倍聚光產(chǎn)生中高溫蒸汽的太陽能系統(tǒng)需求，同時(shí)在聚光系統(tǒng)中引入自然循環(huán)替代強(qiáng)制循環(huán)；達(dá)到了降低系統(tǒng)成本，滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)太陽能系統(tǒng)應(yīng)用的土地資源制約問題，提高了系統(tǒng)的換熱效果。
【權(quán)利要求】
1.一種基于菲涅耳聚光的平板自然循環(huán)太陽能中高溫集熱裝置，其特征在于包括蒸汽換熱器(I)、第一真空抽氣閥(4)、上升蒸汽主管(5)、蒸汽支路管(6)、蒸汽截止閥(7)、第二真空抽氣閥(8)、菲涅耳二次反射平板聚光器(11)、第一冷凝水截止閥(15)、冷凝水支路管(16)、聚光器支架(19)、第三真空抽氣閥(20)、第二冷凝水截止閥(21)、蒸汽換熱器支架(22)、主冷凝水管(23);菲涅耳二次反射平板聚光器(11)包括二次反射鏡(9)、菲涅耳反射鏡(10)、集熱管(12)、保溫層(13)、聚光器外框架(14)、基座冷凝水管道孔(17)、聚光器基座(18)、外框玻璃(28)、支撐擋板(29)、鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)軸(33)，支撐擋板(29)包括可拆裝活動(dòng)件(30)、集熱管安裝孔(31)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸承孔(32)，蒸汽換熱器(I)包括排汽口(2)、排汽截止閥(3)、補(bǔ)水口(24)、補(bǔ)水截止閥(25)、換熱器外筒(26)、冷凝換熱管(27);集熱管(12)與蒸汽支路管(6)、上升主蒸汽管(5)、冷凝換熱管(27)、主冷凝水管(23)和冷凝水支路管(16)順次連接構(gòu)成封閉回路；上升主蒸汽管(5)頂端裝有第一真空抽氣閥(4)，蒸汽支路管出)與集熱管(12)之間依次裝有蒸汽截止閥(7)和第二真空抽氣閥(8)，冷凝水支路管(16)和集熱管(12)之間裝有第一冷凝水截止閥(15)，冷凝水支路管(16)和主冷凝水管(23)之間依次裝有第三真空抽氣閥(20)和第二冷凝水截止閥(21)，菲涅耳二次反射平板聚光器(11)安裝在聚光器支架(19)上，二次反射鏡(9)安裝在聚光器外框架(14)的兩個(gè)頂角處，聚光器基座(18)上設(shè)有基座冷凝水管道孔(17)，基座冷凝水管道孔(17)周圍填充有保溫層(13)，冷凝水支路管(16)安裝在基座冷凝水管道孔(17)內(nèi)，聚光器外框架(14)與聚光器基座(18)相連，聚光器外框架(14)的左、右、上三面上安裝有外框玻璃(28);聚光器外框架(14)前后兩面裝有兩支撐擋板(29)，兩支撐擋板(29)上端兩個(gè)頂角處分別設(shè)有集熱管安裝孔(31)、可拆裝活動(dòng)件(30)，支撐擋板(29)的下端設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承孔(32)，菲涅耳反射鏡(10)與鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)軸(33)相連，鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)軸(33)經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承孔(32)與支撐擋板(29)相連，支撐擋板(29)的前支撐擋板上集熱管安裝孔(31)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸承孔(32)之間裝有外框玻璃(28)，冷凝換熱管(27)安裝在蒸汽換熱器(I)的換熱器外筒(26)內(nèi)，換熱器外筒(26)分別設(shè)有排汽口⑵和補(bǔ)水口(24);排汽口⑵上裝有排汽截止閥(3)，補(bǔ)水口(24)上裝有補(bǔ) 水截止閥(25)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于菲涅耳聚光的平板自然循環(huán)太陽能中高溫集熱裝置，其特征在于所述的聚光器外框架(14)的截面為等腰梯形，每個(gè)聚光器外框架(14)內(nèi)安裝的集熱管(12)數(shù)量為2個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于菲涅耳聚光的平板自然循環(huán)太陽能中高溫集熱裝置，其特征在于所述的菲涅耳二次反射平板聚光器(11)包括半圓和復(fù)合拋物面兩種形式。
【文檔編號(hào)】F24J2/24GK103939873SQ201410116850
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】張良, 華蒙, 余超, 胡榕榕, 李丕強(qiáng), 張曉鵬, 王雪, 范利武, 俞自濤, 胡亞才 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)