[發明專利]一種中高溫太陽能集熱裝置

有效

• 申請號: 201310037282.8
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103090558A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 曾令倫
• 申請（專利權）人: 曾令倫
• 主分類號: F24J2/08
• 分類號: F24J2/08;F24J2/13;F24J2/38;F24J2/40;F24J2/34;F24J2/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種中高溫太陽能集熱裝置，廣泛應用于清潔能源發展、太陽能光熱發電產業、太陽能多元化利用等技術領域。

背景技術

目前，太陽能集熱器主要包括平板集熱器、真空管集熱器、槽式集熱器、塔式集熱器和碟式集熱器等類型。其中，能用于太陽能熱發電的主要有槽式、塔式和碟式集熱器等中高溫集熱技術。但槽式、塔式和碟式集熱器，不僅需要精準復雜的對日跟蹤系統，而且需要龐大的定日鏡、反射鏡等，占地面積過大。如2012年10月，由華能集團自主研發的太陽能光熱發電項目在海南三亞投產，利用太陽能產生400-450℃的過熱蒸氣，但其集熱系統占地10000m²左右(見北極星太陽能光伏網《首條線聚焦直接蒸汽式光熱發電投產》，2012年11月7日發布)；2012年8月，由中科院電工所牽頭研發的延慶塔式太陽能熱發電站調試成功，可產生400℃高溫蒸氣，推動1.5兆瓦汽輪發電機運行，但系統包括一個119米高的集熱塔、在塔的南側地面上呈扇型分布著100面巨大的玻璃鏡(定日鏡)，每面鏡子100平方米(見中國科技網訊《我國首座太陽能熱發電站穩定運行》，記者李大慶，2012年12月14日發布)。如此龐大的設備，建設成本高、占地面積廣，難以大規模推廣應用，尤其是在太空無法應用。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種中高溫太陽能集熱裝置，主要包括吸熱裝置、輸工質管道、太陽跟蹤系統、工質儲熱器。吸熱裝置有1套或1套以上，每套吸熱裝置包括1個大球狀透射鏡(圖18)、兩面半球形反射鏡(10、11，或30、31，或37、38，或41、42)、1個透明球形太陽能吸熱器(圖11)和1個工質儲熱器(圖3)。其中，大球狀透射鏡(圖18)為1個大型球形框架，下端設有圓孔，被1根中空圓錐體(12，或50)由下至上穿至中央，并被該錐體支撐固定；框架球表面鑲嵌若干面菲涅耳透鏡，各個菲涅耳透鏡呈梯形凹面(2)、最上方呈圓形凹面(1)，齒紋面朝外、面向陽光，聚光焦距較長，焦點均落在球形框架中央的太陽能吸熱器(36)中，確保四面八方光線都能聚集到吸熱器中。太陽能吸熱器為1個小型透明的球形玻璃容器(圖11)，設在球形框架中央，其殼體為雙層石英坡璃，內層厚(176)、外層薄(179)，中間夾層為真空(177)，夾層間用一些小玻璃塊(178)連接襯墊，使內外殼連為一體，外殼上套裝一張透明球形網(180)；吸熱器內置一張四瓣形吸熱板(175)，外接一條輸水管道(173)、一條輸蒸氣管道(182)；吸熱器被1根中空圓錐體截體(12)的上端截口支撐固定，兩條工質管道(6，14)均安裝在該柱體中。工質儲熱器為一個大型中空圓柱體(圖3)，內層采用特種結構防水陶瓷(23)、中層采用不銹鋼殼體(24)、外層采用保溫材料(25)。在大球狀透射鏡外圍，安裝一面大型半球形反射鏡(11，或31，或38，或42)、一面小型半球形反射鏡(10，或30，或37，或41)，兩面反射鏡以中空圓錐體(12，或50)為中心，面面相對，底端連為一體，并有凹形曲面(29，或39)與圓錐體(12，或50)相接，它們的半徑均為大球狀透射鏡(圖18)半徑的2倍，下端固定在一個圓環形轉盤上(45)，轉盤上設有角架(43，44)將兩面反射鏡(41，42)支撐，轉盤(45)可圍繞轉軸(47)旋轉360°。在承載小型反射鏡的正中下方，將一條半封閉矩形永磁體(46，或52)掛接在轉盤底板下，口部朝下，沿轉盤半徑輻射線分布；轉盤下端由一個中空圓柱形轉軸(47)支撐，轉軸下端架設在一張圓環型底盤上(48)，底盤(48)又架設在一個中空圓柱形大轉軸上(49)，并設有插銷可固定人轉軸。中空圓錐體(50)由下至上，分別穿過底盤下大轉軸(49)、圓環形底盤(48)、轉盤下轉軸(47)、圓環形轉盤(45)、兩面半球形反射鏡(41，42)、大球狀透射鏡(圖18)，上方支撐球形吸熱器(圖11)。

太陽跟蹤系統設計