CN101251247A - 太阳能供热装置和蒸汽集中装置及其发电方式 - Google Patents
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Abstract
在一个太阳追踪系统上安装一个聚光器，在聚光器的焦点，放一个蒸汽锅炉；聚光器与蒸汽锅炉通过铆接或者焊接固定成为一个构件。这种太阳能供热装置单独作用，可以作为供暖装置的热源。也可以作为其他小规模热利用装置的高温热源，例如烘干机，小型酒精蒸馏装置等。这时，供热装置使用高沸点工质，可以将工质加热到390摄氏度以上，它的用途非常广泛。使用一个由分级管道组成的蒸汽集中装置使蒸汽高度集中。可以建造低成本的巨型太阳能发电站。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚光式太阳能供热装置和蒸汽集中装置与及由其组成的太阳能发电系统。属于太阳能利用领域与太阳能发电领域。综合属于新能源领域。
背景技术
能源是国民经济发展和人民生活水平提高的物质基础，随着我国经济的持续高速增长，化石能源对环境的污染等问题越来越突出。污染问题成了我国经济飞速发展的主要制约因素，同时也是世界上最大的经济制约因素。随着全球变暖的加剧，人类使用化石能源已经成为一场环境灾难。这时，利用各种新能源，特别是核能、太阳能、生物质能等新能源，就成为人类的急迫任务。太阳能是永不枯竭并且清洁无污染的资源，发展太阳能利用技术，特别是太阳能热能利用和太阳能发电，就成为解决这一问题的办法之一，而且是最彻底的解决办法。但是太阳能受光照条件的限制，并不能够单独担负起提供能源的重任，而核能与生物质能等则可以调整发电时间，补充太阳能的不足。
多年来，利用太阳能发电与太阳能热能利用一直是人类努力的目标，但是由于太阳追踪技术的落后，一直难以如愿。前段时间发明人已经完成了一项全新的太阳追踪系统技术，以及一项全新的全自动太阳能热水器技术，并且都另外申请了专利。这里我们将利用前者廉价的太阳追踪系统，制造能够廉价利用太阳能中的热能的新装置，从而为人类利用太阳能进行热能利用和太阳能发电提供技术支持。
发明内容
本发明的目的：生产一种利用太阳光聚焦技术与太阳追踪技术生产的、廉价的、基座位置固定的、高度稳定的聚光太阳能供热装置；同时建造一种蒸汽集中装置；并且建造利用其提供热能的发电系统。
本发明中的太阳能供热装置可用于建造利用太阳能的高度集中的高温热源，其蒸汽的温度可以达到390摄氏度以上，集中度可以达到数千千瓦，数万千瓦，数十万千瓦甚至数百万千瓦。可以用来作为海水淡化装置，酒精蒸馏装置，干燥装置和发电装置等等各种利用高温热源的装置的热源。本发明能大幅度降低太阳能热能利用和太阳能发电的成本，大幅度提高其集约程度，从而加快其推广速度。
一、太阳能供热装置
在一个聚光器的焦点，放置一个蒸汽锅炉，聚光器与蒸汽锅炉通过支架铆接或者焊接固定成为一个构件，从而使聚光器的焦点永远对正蒸汽锅炉；聚光器安装在一个太阳追踪系统上，从而使蒸汽锅炉能够最大限度地利用太阳光。该聚光器可以是使用现有技术的太阳灶，当然可以按比例放大或者缩小其尺寸；也可以是使用玻璃或其他反射材料制造的凹面镜形的太阳能聚光器；还可以是用各种反射材料的平面镜面或有一定弧度的镜面按一定形状安装的接近凹面镜形的太阳能聚光器。
为了使聚光器能够抗风，聚光器应该使用钢结构或者其他支架结构进行加固。在安装点用混凝土或者其它材料建造一个基座，太阳追踪系统就安装在基座上，从而使整个供热装置非常稳固。
所说的太阳灶技术，及利用上述其它技术的聚光器都是非常成熟的技术，可以直接使用市售产品，也可以委托现有技术的厂家代工生产，还可以自己生产，由于太阳灶等技术已经有超过30年的历史了，一般都没有专利权需要授权。太阳追踪系统同样也是一种成熟的技术，可以直接使用海外开发的市售产品，但是现在两方国家生产的太阳追踪系统都是用电脑控制的，依赖于使用时间与纬度等事先输入的参数，不够灵敏并且价格非常昂贵；还可以使用发明人的另一项专利技术(一种太阳追踪系统)(刚刚申请专利尚未有申请号)来进行生产，当然，以这个太阳追踪系统的成本较低，效果较好。所述的蒸汽锅炉也是一种十分成熟的技术，只是在本发明中的太阳能供热装置使用太阳光作为能源，所以在它的蒸汽发生的蒸汽锅炉底部及周围涂上吸光材料。由于该太阳能供热装置是对现有成熟技术的综合统筹利用，达到大幅度提高效率，大幅度降低成本的目的，并且让它们有了一种全新的用途，所以它也是一项重大科技突破。
这种太阳能供热装置单独作用，可以作为供暖装置的热源，在阳光较好时向供暖装置供热。在要求供暖装置稳定的地方，要同时安装其他热源，以作为在阳光不足时的补充，这种供暖需求的太阳能供热装置，当然一般使用水作为工质。
这种太阳能供热装置也可以作为其他小规模热利用装置的高温热源，例如烘干机，小型酒精蒸馏装置等。这时，供热装置使用高沸点工质，例如十一烷到二十二烷等烷烃，可以将工质加热到200摄氏度以上甚至390摄氏度以上，它的用途非常广泛。
发电：在太阳能供热装置中使用高沸点工质，发电装置中的动力锅炉使用低沸点工质例如水，通过让锅炉中的低沸点工质吸收高沸点工质蒸汽液化时释放的热能，汽化膨胀，产生高压蒸汽，推动汽轮机，再由汽轮机推动发电机发电。供热工质可以在释放出汽化热供热后液化为液体，通过另一条管道，重新添加到太阳能供热装置中。
当然，通过使用下面的蒸汽集中装置，更可以将这种供热规模扩大化，达到数千千瓦，数万千瓦，数十万千瓦甚至数百万千瓦的规模，可以用来发电。也可以用来做很多热利用装置的热源，用途非常广泛。
二、蒸汽集中装置
使用保温陶磁或者其他保温材料制造的保温管道，按小管道向大管道输送蒸汽的方式，一级级地集中蒸汽。以一个太阳能供热装置使用管道与地面的管道相连接作为一个单元，若干个单元的管道即第一级管道与一条较大的管道即第二级管道相连接，并向它输送蒸汽。若干条二级管道与一条更大的管道即第三级管道相连接，并向它输送蒸汽。如此若干个低级管道集中向上一级较大的管道，从而使蒸汽高度集中。
在各级管道向更大一级的管道连接处，使用压强控制阀门，以保证任何一条较小级的管道出故障或者停产检修时，不会使工作中断甚至危害整个装置。
太阳能供热装置使用高沸点工质，可以产生390摄氏度以上甚至450摄氏度或以上的高温蒸汽。通过集中数以千计，万计甚至十万计的太阳能供热装置，能够提供数千千瓦，数万千瓦，数十万千瓦甚至数百万千瓦的蒸汽热源。
工质蒸汽可以在释放汽化热供热后液化为液体，通过另一条保温管道，重新添加到太阳能供热装置中。
大规模太阳能发电
通过上述蒸汽集中装置，将高温蒸汽高度集中，太阳能供热装置中使用高沸点工质，发电装置中的动力锅炉使用低沸点工质例如水，通过让锅炉中的低沸点工质吸收高沸点工质中的热能，汽化膨胀，产生高压蒸汽，推动汽轮机，再由汽轮机推动发电机发电。
本发明的优点和效果
本发明使用廉价的太阳追踪系统为蒸汽锅炉追踪太阳，从而能够廉价利用太阳能中的热能，大幅度降低了太阳能的热能利用成本，另外，由于可以使用高沸点工质，提供的热能温度可以很高，甚至在390摄氏度以上，能够为海水淡化之类需要高温热源的耗热装置供热。
具体实施例
1在放置地点建造一个混凝土块做基座，在其上安装一个太阳追踪系统，其上安装一个受光面积为15平方米的太阳灶作为聚光器，在该聚光器的焦点，放置一个蒸汽锅炉，聚光器与蒸汽锅炉通过支架焊接固定成为一个构件，从而使聚光器的焦点永远对正蒸汽锅炉。为了使太阳能热水器能够抗风，用钢结构进行加同。
2.在放置地点建造一个混凝土块做基座，在其上安装一个太阳追踪系统，其上安装一个受光面积为12平方米的玻璃镜面做反射材料的凹面镜形的太阳能聚光器，在该聚光器的焦点，放置一个蒸汽锅炉，聚光器与蒸汽锅炉通过支架铆接固定成为一个构件，从而使聚光器的焦点永远对正蒸汽锅炉。为了使太阳能热水器能够抗风，用钢结构进行加固。
3.在放置地点建造一个混凝土块做基座，在其上安装一个太阳追踪系统，其上安装一个受光面积为30平方米的抛光镀铝板做反射材料的凹面镜形的太阳能聚光器，在该聚光器的焦点，放置一个蒸汽锅炉，聚光器与蒸汽锅炉由支架一端铆接而另一端焊接固定成为一个构件，从而使聚光器的焦点永远对正蒸汽锅炉。为了使太阳能热水器能够抗风，用钢结构进行加固。
4.在放置地点建造一个混凝土块做基座，在其上安装一个太阳追踪系统，其上安装一个受光面积为8平方米的抛光镀铝板做反射材料的按一定形状安装的接近凹面镜形的太阳能聚光器，在该聚光器的焦点，放置一个蒸汽锅炉，聚光器与蒸汽锅炉由支架铆接固定成为一个构件，从而使聚光器的焦点永远对正蒸汽锅炉。为了使太阳能热水器能够抗风，用钢结构进行加固。
5.在放置地点建造一个混凝土块做基座，在其上安装一个太阳追踪系统，其上安装一个受光面积为200平方米的有一定弧度的玻璃镜面做反射材料的按一定形状安装的接近凹面镜形的太阳能聚光器，在该聚光器的焦点，放置个蒸汽锅炉，聚光器与蒸汽锅炉由支架焊接固定成为一个构件，从而使聚光器的焦点永远对正蒸汽锅炉。为了使太阳能热水器能够抗风，用钢结构进行加固。
6.使用保温陶磁制造的保温管道，以一个实施例1的太阳能锅炉的蒸汽出口连接一条用特种钢生产的，在外面包裹一层绝热材料的保温管道，该管道再连接埋在地下的用陶磁制造的保温管道作为一个单元，若干个单元连接一条较大的使用保温陶磁制造的保温管道，再若干条这样的保温管道连接一条更大的保温管道，通过这样一级级地集中蒸汽，可以达到将高温蒸汽高度集中，即成为所述的蒸汽集中装置。
7.使用实施例6所述的蒸汽集中装置，使用19烷作为工质，提供热能加热一个发电锅炉内的工质，使工质汽化膨胀做功，推动汽轮机带动发电机发电。
8.使用保温陶磁制造的保温管道，以一个实施例2的太阳能锅炉的蒸汽出口连接一条用特种钢生产的，在外面包裹一层绝热材料的保温管道，该管道再连接埋在地下的用陶磁制造的保温管道作为一个单元，若干个单元连接一条较大的使用保温陶磁制造的保温管道，再若干条这样的保温管道连接一条更大的保温管道，通过这样一级级地集中蒸汽，可以达到将高温蒸汽高度集中，即成为所述的蒸汽集中装置。
9.使用实施例8所述的蒸汽集中装置，使用22烷作为工质，提供热能加热一个发电锅炉内的工质，使工质汽化膨胀做功，推动汽轮机带动发电机发电。
10.使用实施例3所述的太阳能供热装置，使用20烷作为工质，为酒精蒸馏提供热能。
11.使用实施例4所述的太阳能供热装置，使用18烷作为工质，为烘干机提供热能。
12.使用实施例5所述的太阳能供热装置，使用21烷作为工质，为海水淡化装置提供热能。
13.使用实施例5所述的太阳能供热装置，使用22烷作为工质，用其提供热能加热一个发电锅炉内的工质，使工质汽化膨胀做功，推动汽轮机带动发电机发电。
14.使用实施例3所述的太阳能供热装置，使用水作为工质，为反季节蔬菜种植大棚供热。
15.使用实施例5所述的太阳能供热装置，使用水作为工质，为养猪场保温。
16.使用实施例8所述的蒸汽集中装置，使用水作为工质，为工厂提供蒸汽。
Claims (7)
1.太阳能供热装置，其特征在于：在一个太阳追踪系统上安装一个聚光器，在聚光器的焦点，放一个蒸汽锅炉，聚光器与蒸汽锅炉通过支架铆接或者焊接固定而成为一个构件，从而使聚光器的焦点永远对正蒸汽锅炉。
2.权利要求1的太阳能供热装置，其特征在于：使用钢结构或者其他支架进行加固。
3.权利要求1，2的太阳能供热装置，其特征在于：使用混凝土做基座。
4.蒸汽集中装置，其特征在于：使用保温陶磁或者其他保温材料制造的保温管道，按小管道向大管道输送蒸汽的方式，一级级地集中蒸汽。以一个权利要求1，2，3的太阳能供热装置使用管道与地面的管道相连接作为一个单元，若干个单元的管道即第一级管道与一条较大的管道即第二级管道相连接，并向它输送蒸汽。如此若干个低级管道集中向上一级较大的管道，从而使蒸汽高度集中。
5.权利要求1，2，3，4的太阳能供热装置及集中装置，其用途是：使用水作为工质，向居民楼、办公楼等各种建筑供暖和为养殖业种植业供暖及为工厂提供蒸汽。
6.权利要求1，2，3，4的太阳能供热装置及集中装置，其用途是：使用高沸点工质，为海水淡化、酒精蒸馏、烘干机等利用高温热源的耗热装置供热。
7.权利要求1，2，3，4的太阳能供热装置及集中装置，其用途是：使用高沸点工质，为低沸点工质锅炉提供热能，用于发电。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN101968041A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-02-09 | 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 | 采用生物质锅炉作为辅助热源的太阳能发电方法及系统 |
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2008
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Cited By (1)
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| CN101968041A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-02-09 | 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 | 采用生物质锅炉作为辅助热源的太阳能发电方法及系统 |
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