CN101929744A - 线塔式太阳能聚光集热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种线塔式太阳能聚光集热系统，包括集热塔基以及设置在集热塔基上的集热器，在集热塔基的一侧设置至少一个左定日镜场，在集热塔基的另一侧设置至少一个右定日镜场，集热器包括至少一个装有热传输工质的吸热管，吸热管通过输送储热工质的管道及设置在管道上的循环水泵与储热装置相连接。本发明线塔式太阳能聚光集热系统采用线式吸热管和塔式光跟踪定日镜场相结合，集热效率高、成本低、可满足超大型化太阳能热发电设备的供热需求。

Description

线塔式太阳能聚光集热系统
技术领域
本发明涉及一种太阳能聚光集热系统，尤其是涉及一种线式吸热管和塔式光跟踪镜场相结合的线塔式太阳能聚光集热系统。
背景技术
太阳能热发电技术是利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即所收集的太阳能可以储存在巨大的储热容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。
一般情况下，太阳能热发电形式主要有槽式，塔式，碟式三种系统，而规模化的太阳能热发电形式主要有槽式，塔式两种。
槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，加热工质，产生高温蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。如专利号为ZL200710065697.0的发明专利就公开了一种槽式聚光太阳能热电联供复合系统，该系统由置于旋转轴上的太阳聚光反射镜面、供热水箱、通过管道与供热水箱连接的循 环水泵、与管道一端连接的热电复合接收器、从热电复合接收器输 出电能的电极、由太阳辐射出来的太阳光线、支撑热电复合接收器 于地面支撑架上的连接杆、带动太阳聚光反射镜面转动并固定于地面 支撑架上的旋转轴组成。具有这种结构的槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，聚光比较小，太阳方位角损失较大，发电效率低。
太阳能塔式发电是应用的塔式系统。塔式系统又称集中式系统。它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜，通常称为定日镜，每台都各自配有跟踪机构准确的将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接受器上。接受器上的聚光倍率可超过1000倍。在这里把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给工质，经过蓄热环节，再输入热动力机，膨胀做工，带动发电机，最后以电能的形式输出。主要由聚光子系统、集热子系统、蓄热子系统、发电子系统等部分组成。如申请号为200710175970.5的发明专利申请就公开了一种带有双级蓄热的塔式太阳能热发电系统，该系统至少包括光热转换子系统、双级蓄热子系统和动力子系统。具有这种结构的太阳能热发电系统，聚光比较大，集热器的材料成本高，不方便进行一次热功转换。
太阳能碟式发电也称盘式系统。主要特征是采用盘状抛物面聚光集热器，其结构从外形上看类似于大型抛物面雷达天线。由于盘状抛物面镜是一种点聚焦集热器，其聚光比可以高达数百到数千倍，因而可产生非常高的温度。但是这种碟式太阳能发电系统属于小型系统，不易于大型化。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术中的不足，提供一种线式吸热管和塔式光跟踪镜场相结合、集热效率高、可大型使用的线塔式太阳能聚光集热系统。
为解决现有技术中的问题，本发明采用了如下的技术方案：系统包括集热塔基以及设置在集热塔基上的集热器，在所述集热塔基的一侧设置至少一个左定日镜场，在所述集热塔基的另一侧设置至少一个右定日镜场，所述集热器包括至少一个装有热传输工质的吸热管，所述吸热管通过输送储热工质的管道及设置在所述管道上的循环水泵与储热装置相连接。
进一步，所述集热器上下两端沿其垂直轴线分别设置镜面均朝向集热器方向的左上反射镜、右上反射镜和左下反射镜及右下反射镜。
进一步，所述左上反射镜和右上反射镜与水平方向的仰角均为30°～60°。
进一步，所述左下反射镜和右下反射镜与水平方向的倾角均为10°～40°。
进一步，所述吸热管通过输送其产生的高温蒸汽的管道与汽轮发电机相连接。
进一步，所述吸热管内的热传输工质为水。
本发明线塔式太阳能聚光集热系统的优点是：
1）采用线式吸热管和塔式光跟踪定日镜场相结合，因此系统兼容了槽式线聚光的特点又具备了塔式合适的高聚光度，从而大大提高了光场效率；
2）吸热管的上下两端设置镜面朝向吸热管的左上反射镜、右上反射镜和左下反射镜及右下反射镜，当入射光经过一次反射偏离吸热管时则会落在左上反射镜或右上反射镜或左下反射镜或右下反射镜上，然后被二次反射至吸热管上，减少了光能源损失，提高了系统的集热效率；
3）由于吸热管内的热传输工质为水，水的单位体积热流密度较大，价廉、无毒、化学性质稳定，过热蒸汽工作温度可达600℃，热电效率可超过45%，可方便进行一次热功转换，大幅降低换热投资，储热装置也可相应较小，因此可作超大型化设计。
综上所述，本发明线塔式太阳能聚光集热系统采用线式吸热管和塔式光跟踪定日镜场相结合，集热效率高、成本低、可满足超大型化太阳能热发电设备的供热需求。
附图说明
图1 为本发明线塔式太阳能聚光集热系统的结构示意框图。
图2 为本发明线塔式太阳能聚光集热系统的光场示意图。
图3为图2中集热器的结构放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明线塔式太阳能聚光集热系统包括集热塔基1，在集热塔基1的左侧设置一个左定日镜场21、右侧设置一个右定日镜场22，在集热塔基的上端设置有集热器3，集热器3通过管道4及循环水泵5与储热装置6相连接。
如图3所示，在本实施例中，集热器3包括自上而下水平摆放在框形支架31内的吸热管301、吸热管302、吸热管303和吸热管304，框形支架31内设有支撑吸热管301的工字型支撑横梁311，吸热管301与其支撑横梁311之间的两端各设置一组滑动支撑轮312，吸热管302、吸热管303和吸热管304在框性支架31内的结构和吸热管301的相同。
如图2、图3所示，在吸热管301的上端沿其垂直轴线分别设置镜面均朝向吸热管301方向的左上反射镜71和右上反射镜72，在吸热管304的下端沿其垂直轴线分别设置镜面均朝向吸热管304方向的左下反射镜73及右下反射镜74，为了取得较高的反射率，在本实施例中，所述左上反射镜71和右上反射镜72与水平方向的仰角均为30°～60°，所述左下反射镜73和右下反射镜74与水平方向的倾角均为10°～40°。
在本实施例中，所述左定日镜场21和右定日镜场22均配有光跟踪机构，能够全自动跟踪太阳轨迹运动，使反射光尽可能多地照射到吸热管301和/或吸热管302和/或吸热管303和/或吸热管304上，提高系统的集热效率。
在本实施例中，所述吸热管301、吸热管302、吸热管303和吸热管304均以水作为热传输工质，水的单位体积热流密度较大，价廉、无毒、化学性质稳定，过热蒸汽工作温度可达600℃，热电效率可超过45%，过热蒸汽可直接输送给汽轮发电机进行一次热功转换，大幅降低换热投资，储热装置也可相应较小，因此可作超大型化设计。
如图2所示，本发明线塔式太阳能聚光集热系统的光路传输过程是：左定日镜场21和右定日镜场22自动跟踪太阳轨迹运动，并将辐射到定日镜表面的太阳光反射到集热器3，在定日镜进行光反射的过程中，一部分光直接反射到吸热管301和/或吸热管302和/或吸热管303和/或吸热管304；另一部分光反射到吸热管301上端两侧的左上反射镜71和右上反射镜72，由于左上反射镜71和右上反射镜72 的镜面均朝向吸热管301的方向并且与水平方向的仰角均为30°～60°，因此反射到左上反射镜71和右上反射镜72的光会再次反射到吸热管301和/或吸热管302和/或吸热管303和/或吸热管304上；还有一部分光反射到吸热管304下端的左下反射镜73和右下反射镜74，由于左下反射镜73和右下反射镜74镜面均朝向吸热管304的方向并且与水平方向的倾角均为10°～40°，因此反射到左下反射镜73和右下反射镜74的光会再次反射到吸热管301和/或吸热管302和/或吸热管303和/或吸热管304上，从而保证了集热器3的最大集热效率。集热器3吸收太阳的能量，使吸热管301、吸热管302、吸热管303和吸热管304内的水不断加热，然后将太阳辐射能量转化为热能，循环水泵5通过输送储热工质的管道4将热量输送到储热装置储存起来，同时吸热管301、吸热管302、吸热管303和吸热管304所产生的过热蒸汽输送给汽轮发电机（图中未示）发电实现一次热功转换。
总之，本发明的实施例公布的是其较佳的实施方式，但并不限于此。本领域的普通技术人员极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种线塔式太阳能聚光集热系统，包括集热塔基以及设置在集热塔基上的集热器，在所述集热塔基的一侧设置至少一个左定日镜场，在所述集热塔基的另一侧设置至少一个右定日镜场，其特征在于，所述集热器包括至少一个装有热传输工质的吸热管，所述吸热管通过输送储热工质的管道及设置在所述管道上的循环水泵与储热装置相连接。
2.根据权利要求1所述的线塔式太阳能聚光集热系统，其特征在于，所述集热器上下两端沿其垂直轴线分别设置镜面均朝向集热器方向的左上反射镜、右上反射镜和左下反射镜及右下反射镜。
3.根据权利要求2所述的线塔式太阳能聚光集热系统，其特征在于，所述左上反射镜和右上反射镜与水平方向的仰角均为30°～60°。
4.根据权利要求2所述的线塔式太阳能聚光集热系统，其特征在于，所述左下反射镜和右下反射镜与水平方向的倾角均为10°～40°。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的线塔式太阳能聚光集热系统，其特征在于，所述吸热管通过输送其产生的高温蒸汽的管道与汽轮发电机相连接。
6.根据权利要求1所述的线塔式太阳能聚光集热系统，其特征在于，所述吸热管内的热传输工质为水。
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