[發(fā)明專利]一種二級(jí)曲面菲涅爾反射式太陽(yáng)能腔體集熱裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710723647.0
• 申請(qǐng)日: 2017-08-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107314556A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余雷;楊嵩;王軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京索樂(lè)優(yōu)節(jié)能科技有限公司
• 主分類號(hào): F24J2/10
• 分類號(hào): F24J2/10
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能集熱裝置，特別是一種二級(jí)曲面菲涅爾反射式太陽(yáng)能腔體集熱裝置，屬于太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能的商業(yè)化開(kāi)發(fā)和利用是可再生能源領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)際能源署(IEA)預(yù)計(jì)，到2040年太陽(yáng)能發(fā)電將占世界電力供應(yīng)的20%以上。聚光式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)作為太陽(yáng)能利用的一種重要方式，已成為國(guó)際太陽(yáng)能技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。中國(guó)《可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》中也明確提出，要在內(nèi)蒙古鄂爾多斯高地沿黃河平坦荒漠、甘肅河西走廊平坦荒漠、新疆哈密地區(qū)、西藏拉薩或北京周邊選擇適宜地區(qū)，開(kāi)展太陽(yáng)能熱發(fā)電試點(diǎn)工作。

采用跟蹤聚光型太陽(yáng)能集熱器，可以獲得較高品質(zhì)的熱能。因此，利用聚焦技術(shù)可以提高太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換溫度，能夠?qū)崿F(xiàn)太陽(yáng)能在中高溫領(lǐng)域的應(yīng)用在太陽(yáng)能中高溫利用中。聚焦型太陽(yáng)能集熱器分為點(diǎn)聚焦和線聚焦兩類，點(diǎn)聚焦有碟式和塔式，線聚焦有線性菲涅爾反射式和槽式，能獲得較高熱能，是高品質(zhì)熱源，屬于中高溫應(yīng)用。在太陽(yáng)能中高溫利用中，目前的主要研究方向是中溫太陽(yáng)能工業(yè)加熱、太陽(yáng)能制冷與空調(diào)和太陽(yáng)能高溫?zé)岚l(fā)電技術(shù)。線性菲涅爾反射式和槽式屬于線性聚光，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。碟式和塔式屬于點(diǎn)聚焦，由于成本高且具有很高的技術(shù)難度一直處于示范階段。因此，線聚焦太陽(yáng)能集熱器在中高溫利用方面占有重要地位。

線性菲涅爾反射集熱裝置是一種線聚焦太陽(yáng)能集熱器。由多組水平布置的窄帶形平面鏡構(gòu)成，每組反射鏡都有一定的傾角，將入射的太陽(yáng)光反射到公共的焦線上，接收器安裝在反射鏡的公共交點(diǎn)處，吸收聚焦的太陽(yáng)能。該類裝置具有大聚光比、低風(fēng)載穩(wěn)定性以及占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，降低了單位峰值功率的投資成本和發(fā)電成本。線性菲涅爾反射集熱裝置可用于大型太陽(yáng)能熱發(fā)電、小型蒸汽發(fā)電工程、蒸汽式制冷工程等。

但是目前線性菲涅爾反射式太陽(yáng)能系統(tǒng)存在以下不足，影響了該系統(tǒng)的發(fā)展和推廣應(yīng)用：1、由于采用平面鏡，限制了該系統(tǒng)的聚光比，影響了太陽(yáng)能集熱器的適用溫度和集熱效率；2、集熱器固定在空中，影響了集熱器的穩(wěn)定性和安全性，不利于管道的布置及系統(tǒng)的安裝，同時(shí)具有較高的熱損失；3、光線反射到集熱器上的角度過(guò)大，增加了對(duì)跟蹤精度的要求。

腔體式太陽(yáng)能吸收器采用黑體的原理，進(jìn)入到腔體內(nèi)的太陽(yáng)光多次反射后被吸收而轉(zhuǎn)化為熱能，由于無(wú)需采用真空措施進(jìn)行保溫，可以有效地降低集熱器成本、也避免了真空管吸收器對(duì)玻璃和金屬封接技術(shù)的高要求，提高了裝置的可靠性，但是對(duì)入射光線角度和開(kāi)口尺寸有較高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有相關(guān)線性菲涅爾反射式太陽(yáng)能集熱裝置的缺陷，提供了一種聚光比大、集熱效率高、穩(wěn)定性好、成本低的線性菲涅爾反射式太陽(yáng)能集熱裝置。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利提供的技術(shù)方案為：

采用二級(jí)曲面菲涅爾反射式太陽(yáng)能腔體集熱裝置，包括一級(jí)反光鏡、一級(jí)反光鏡支撐環(huán)、二級(jí)反光鏡、二級(jí)反光鏡支撐桿、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、太陽(yáng)能集熱器；一級(jí)反光鏡由多個(gè)一級(jí)反光鏡單元構(gòu)成，每個(gè)一級(jí)反光鏡單元為長(zhǎng)條形凹面鏡，一級(jí)反光鏡單元的鏡面朝上，一級(jí)反光鏡單元的背部設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，一級(jí)反光鏡單元可以圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，多個(gè)一級(jí)反光鏡單元的轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行，轉(zhuǎn)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置連接，每個(gè)一級(jí)反光鏡單元上套有一級(jí)反光鏡支撐環(huán)，一級(jí)反光鏡的上方設(shè)有二級(jí)反光鏡，二級(jí)反光鏡由多個(gè)二級(jí)反光鏡單元構(gòu)成，每個(gè)二級(jí)反光鏡單元為長(zhǎng)條形凸面鏡，二級(jí)反光鏡單元鏡面朝下，多個(gè)二級(jí)反光鏡單元的長(zhǎng)邊平行，二級(jí)反光鏡通過(guò)二級(jí)反光鏡支撐桿固定到地面上，太陽(yáng)能集熱器位于二級(jí)反光鏡的下方，太陽(yáng)能集熱器固定在地面上。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括蝸輪、蝸桿、電機(jī)，蝸輪固定連接到一級(jí)反光鏡單元的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩端，多個(gè)蝸輪與蝸桿嚙合連接，蝸桿與電機(jī)連接。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的太陽(yáng)能集熱器采用腔體式集熱器，腔體式集熱器包括外殼、內(nèi)腔、喇叭形開(kāi)口、保溫層、介質(zhì)通道；外殼為長(zhǎng)方體狀、內(nèi)腔為圓柱腔體狀，內(nèi)腔通過(guò)喇叭形開(kāi)口連通到外部，內(nèi)腔上覆有吸熱層，介質(zhì)通道緊貼內(nèi)腔，介質(zhì)通道的截面為月牙狀，外殼、喇叭形開(kāi)口、介質(zhì)通道所構(gòu)成的封閉空間中填充有保溫層。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的一級(jí)反光鏡包含2~10個(gè)一級(jí)反光鏡單元，所述的二級(jí)反光鏡包含2~10個(gè)二級(jí)反光鏡單元，一級(jí)反光鏡單元和二級(jí)反光鏡單元的個(gè)數(shù)相同。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的一級(jí)反光鏡單元為圓弧面凹面鏡或拋物面凹面鏡，所述的二級(jí)反光鏡單元為圓弧面凸面鏡或拋物面凸面鏡。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的喇叭形開(kāi)口上覆有反光層。