CN102625895A

CN102625895A - 集热元件的支撑元件

Info

Publication number: CN102625895A
Application number: CN2010800253895A
Authority: CN
Inventors: Y.什瓦茨曼
Original assignee: Siemens Concentrated Solar Power Ltd
Current assignee: Siemens Concentrated Solar Power Ltd
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2030-06-08
Also published as: US9057537B2; EP2486344B1; WO2010142666A3; AU2010257519B2; BRPI1013110A2; MA33338B1; US20120117968A1; IL216232A0; EP2486344A2; CL2011002914A1; AU2010257519A1; IL216232A; CN102625895B; WO2010142666A2

Abstract

本发明提供了一种被配置成用于支撑太阳能热电厂中的太阳能聚集器的集热元件（HCE）的支撑元件。所述支撑元件包括被配置成用于枢转地铰接到HCE支柱的顶部的柱接合部分，以及被配置成用于将所述HCE保持在其中的HCE接合部分。

Description

集热元件的支撑元件

技术领域

本发明涉及太阳能集热系统，并且特别涉及随其使用的支撑元件。

背景技术

在对全球变暖的关注、非再生能源的消耗和上涨的电力需求的预测中，能源供应商越来越寻求可替代的原生能源。一种这样的能源是太阳能，使用太阳能的一种途径是利用太阳能热电厂。

一种类型的太阳能发电厂包括利用“辐射聚集器集热器”的太阳场，“辐射聚集器集热器”通过例如使用反射面或透镜将太阳辐射聚焦到更小区域来聚集太阳辐射。在该系统中，典型为抛物面状的反射器接收进入的太阳辐射并将其反射（聚焦）到辐射吸收器，该辐射吸收器被形成为管。管辐射吸收器由处理过的玻璃罩管同中心地围绕，以限制热损耗。集热器系统进一步包括跟踪太阳的装置。

管辐射吸收器由具有涂层的金属制成，该涂层具有高的太阳辐射吸收系数，以使从反射器反射的太阳辐射发出的能量传递最大化。典型为诸如油的液体的传热流体（HTF）在管辐射吸收器内流动。

热能由HTF传递，以将能量提供到例如热电厂来驱动一个或更多发电系统，从而以传统方式，例如通过将涡轮的每一个的轮轴联结到发电机来产生电。一个这样的热电厂示例为火力发电厂，该火力发电厂使用对其提供的热能产生蒸汽来驱动其涡轮，涡轮又驱动发生器，从而产生电。

整个太阳场中，HTF在管内流动，该管部分地由管辐射吸收器构成。管的整个长度应被设计成限制来自其中的热损耗。沿着其大部分的长度，由管或者更大直径的导管围绕，其间的空间被抽空，以限制由于对流引起的热损耗。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种被配置成用于支撑太阳能热电厂中的太阳能聚集器的集热元件（HCE）的支撑元件，所述支撑元件包括：

· 被配置成用于枢转地铰接到HCE支柱的顶部的柱接合部分；以及

· 被配置成用于将所述HCE保持在其中的HCE接合部分。

所述HCE接合部分可包括具有区段的底座，区段的边缘均被配置成在单个点接触所述HCE。所述边缘可为直线形的，即，形成为直线。

所述底座可包括至少三个所述区段，它们被设置成使得所述HCE同时接触所有三个区段。

所述底座中的至少部分和所述柱接合部分可由单独一块材料形成。

所述柱接合部分可包括两个半部，每个所述半部可由单独一块弯曲金属板形成。

每个所述半部可包括至少两个孔，所述半部被设置成使得，当所述柱接合部分被装配时，所述孔彼此同轴布置。所述支撑元件可进一步包括被配置成被接纳在所述孔内的杆，由此将所述半部紧固在一起。所述杆可被进一步配置成将所述元件附接到所述HCE支柱的顶部。

所述HCE接合部分可包括铰链式铰接到所述柱接合部分的两个扣紧件。所述扣紧件中的每一个可包括形成有向内指向的凹坑的弧形部分，所述向内指向的凹坑的底表面沿着具有的半径基本上与所述HCE的半径相同的弧展开。所述扣紧件中的每一个可由单独一块弯曲金属板形成。

根据本发明的另一方面，提供一种用在太阳能热电厂中的集热元件（HCE）组件，所述HCE组件包括：

· 用于携载传热流体的管状HCE，所述传热流体通过所述管状HCE内聚集的太阳辐射来加热；

· 被配置成用于将所述HCE保持在预定位置的多个HCE支柱；以及

· 多个HCE支撑元件，被配置成用于将所述HCE支撑在所述HCE支柱上；

其中每个所述HCE支撑元件包括：

· 被配置成用于枢转地铰接到所述HCE支柱中的一个的顶部的柱接合部分；以及

· 被配置成用于将所述HCE保持在其中的HCE接合部分。

所述HCE接合部分可包括具有区段的底座，区段的边缘每一个均被配置成在单个点接触所述HCE。所述边缘可为直线形的，即，形成为直线。

所述HCE接合部分可包括铰链式铰接到所述柱接合部分的两个扣紧件。所述扣紧件中的每一个包括形成有向内指向的凹坑的弧形部分，所述凹坑的底表面沿着具有的半径基本上与所述HCE的半径相同的弧展开。所述扣紧件中的每一个可由单独一块弯曲金属板形成。

所述HCE支柱可被配置成在所述HCE延伸所沿的方向上围绕所述HCE支柱的底端枢转，并且每一个支撑元件被配置成在相同方向上围绕所述每一个支撑元件相关的HCE支柱的顶端枢转。

根据本发明的进一个方面，提供一种包括如上所述的支撑组件和/或HCE组件的太阳能热电厂。

附图说明

为了理解本发明并明白本发明在实践中可能如何被实施，现仅通过非限制示例、参照附图描述实施例，其中：

图1A是作为太阳能热电厂一部分的典型太阳能聚集器的透视图；

图1B是图1A所示太阳能聚集器的集热元件（HCE）组件的示意性侧视图；

图2是HCE沿图1A中的线II-II截取的横截面图；

图3是根据本发明的HCE支撑元件的一个示例的透视图；

图4是图3所示HCE支撑元件的分解图；

图5是图3所示HCE支撑元件的柱接合部分的半部的透视图；

图6是图3所示HCE支撑元件的HCE接合部分的扣紧件的透视图；以及

图7是在图1A所示的太阳能聚集器的集热元件（HCE）组件的示意性侧视图，被图示为在使用期间经受热膨胀。

具体实施方式

如图1A所示，提供了总体上由100标示的太阳能聚集器。太阳能聚集器100是太阳能热电厂（未图示）的一部分，并包括反射表面102，该反射表面102可包括多个聚光装置（LCD）104。反射表面102可直线式地和/或沿着曲线路径延伸几十米，并具有抛物状横截面。同样，跟踪机构（未图示）被提供以确保反射表面102面向太阳，由此将照射到其上的太阳辐射朝其几何焦点聚集。集热元件（HCE）106被沿着反射表面102的抛物线的焦点提供，因而接收聚集的太阳辐射。

如图2所示，HCE 106包括管辐射吸收器（TRA）110，传热流体流动通过该管辐射吸收器110，管辐射吸收器110沿着其长度被玻璃管112围绕。用于加热单环路中的工作流体以驱动发电循环的传热流体在TRA内流动。传热流体被聚集的太阳辐射加热。TRA 110与玻璃管112之间的空间被抽空，以使由于TRA内的传热流体因对流而冷却引起的热损耗最小。玻璃管112的每一端可被柔性的外部防护构件（未图示）密封。

HCE 支柱108被例如沿着HCE的长度以均匀间隔提供，以将HCE 106的位置保持在或靠近反射表面102的抛物线的焦点处。HCE支柱108被设计成在HCE延伸所沿的方向上围绕HCE支柱108的底端108a枢转。

如图1B中更清楚地示出的，HCE 组件105被提供，其包括HCE 106、其相关的HCE 支柱108以及被配置成用于将HCE支撑在HCE 支柱上的支撑元件200。在使用期间，HCE 106在被加热时沿着其长度在箭头A的方向上延伸。HCE 支柱因而被设计成随着HCE由于热膨胀引起的偏转而枢转。

如图3所示，提供了总体上由200标示的HCE 支撑元件。支撑元件200被配置成用于枢转地（即铰链式地）附接到HCE 支柱108的顶端108b，并用于将HCE 106保持在其中。同样，支撑元件200包括：柱接合部分202，其被配置成用于铰链式地铰接到HCE 支柱108的顶端；以及HCE接合部分203，被配置成用于接纳HCE 106并将HCE 106保持在其内。闭合机构206，例如螺母/螺栓组合体，被提供以将扣紧件紧固在一起。

如图4最佳所示，两个半部208被提供，每一个包括柱接合部分202的一部分。杆210被进一步提供，其用途将在下文描述。如图5所示，每一个半部208包括具有两个装配翼部214的底板212、制动部216以及与其附接的HCE支撑部分218。每一个半部208被配置成使得间隙220保留在装配翼部214与制动部216之间，间隙220具有的厚度将相应半部208的装配翼部接纳在其中。附接到底板212的所有元件可与底板212整体形成，即由同一块材料形成。这允许每一个半部208例如由单独适当成型的一块金属板形成，这方便其简单制造以及HCE 支撑元件200的装配。

两个装配翼部214被基本上垂直于底板212并彼此平行地设置。每一个包括贯穿孔222，其与相对装配翼部上的相应贯穿孔同轴对齐，且具有的直径能接纳贯穿其中的杆210。两个半部208可被形成为使得每一个半部上的装配翼部彼此距离相同距离，或者使得半部208其中一个的装配翼部的向内朝向表面214a之间的距离与另一半部的向外朝向表面214b之间的距离相同或者略大。这个的重要性将在下文中变得清晰。另外，装配翼部214延伸超过制动部216的向外朝向边缘224，例如距底板212大约两倍远。

每个半部208均包括向上朝向的底座226的一些部分，该底座226构成HCE接合部分203的一部分。底座包括三个直线形（即笔直）边缘228a、228b、228c（在下文中总体上由228标示）及其相对侧上的两个贯穿孔230。边缘228被设置成使得HCE支撑元件200被配置所使用的HCE同时接触所有三个边缘，即边缘被设置成使得边缘中的每一个同时与HCE的直径圆相切。该构造限制HCE支撑元件200与HCE之间的物理接触面积，由此减少通过传导（即，HCE与底座226之间的接触）经由HCE支撑元件的热损耗的量。

最佳在图6中可见，扣紧件204中的每一个被形成为包括拱形部分232、在其一端上的朝上凸缘234以及位于其相对端处的侧向向上（即在朝向拱形部分的方向上）延伸的两个翼部236。

拱形部分232被形成为具有向内指向的凹坑238，凹坑238被形成为使得其底表面240沿着与HCE基本具有相同半径的弧展开。通过这种方式，当扣紧件204将HCE夹持在其中时，只有凹坑238的底表面240直接接触HCE，这进一步降低了HCE支撑元件200与HCE之间的接触面积，并进一步减少了通过传导经由HCE支撑元件的热损耗的量。

凸缘234被形成为具有贯穿孔242，该贯穿孔242被配置成用于将闭合机构206接纳在其中。

翼部236中的每一个具有的高度允许其通过HCE支撑部分218的贯穿孔230的其中一个而被接纳，同时允许在其内旋转。

应该认识到每一个扣紧件204可例如由单独适当成型的一块金属板形成，这方便其简单制造以及HCE支撑元件200的装配。

在使用时，两个半部208被聚集到一起，使得制动部216的向外朝向边缘224互相面对。如果半部208被构造成使得每一个半部上的装配翼部214距离彼此相同距离，则半部中的第一个的装配翼部被接纳在第二个的相应间隙220内，并且半部中的第二个的装配翼部被接纳在第一个的相应间隙内。如果半部208被构造成使得半部中的第一个的装配翼部的向内朝向表面214a之间的距离与第二个半部的向外朝向表面214b之间的距离相同或者略大，则第二个半部的每一个装配翼部214被接纳在第一个的相应间隙220内。

同时，扣紧件204的翼部236被接纳在HCE支撑部分218的孔230内。由于翼部236向上延伸，它们远离半部208突出，从而有助于将半部208结合（即锁定）到一起。另外，扣紧件204经由翼部236和柱接合部分202之间的松散连接降低了HCE支柱与HCE之间的接触面积，这进一步减少了通过传导经由HCE支撑元件的热损耗的量。杆210被插入通过柱接合部分202的贯穿孔222。如果HCE支柱108被适当地构造，即，在其顶部包括贯穿孔，则HCE支撑元件200可被放置为使得柱接合部分202的贯穿孔222与HCE支柱的孔同轴对齐，并且杆210另外也被插入通过这些孔。

随着杆210的插入，HCE支撑元件200以简单的方式被紧固在一起，这可由单个用户在不需要专用工具的情况下完成。

随后，HCE被放置到向上朝向的底座226上，扣紧件204在HCE周围被闭合，并且闭合机构206被接合以将扣紧件204锁定在HCE周围的闭合位置，从而将其紧固在HCE支撑元件200内。

HCE支撑元件200经由杆被附接到相应的HCE支柱108的顶端108b。这在HCE支柱108随着HCE 106因其增大的温度引起的膨胀而枢转时便于HCE支撑元件200的自由枢转。该布置允许HCE在其上或在对其进行支撑的任一元件（即，HCE支撑元件、HCE支柱等）上不施加过度应力膨胀，如图7所示。

本领域中与本发明有关的技术人员应易于理解，在不背离本发明的范围的情况下，如作适当的变动，可进行众多变化、变型和修改。

Claims

1.一种被配置成用于支撑太阳能热电厂中太阳能聚集器的集热元件HCE的支撑元件，所述支撑元件包括：

· 柱接合部分，其被配置成用于枢转地铰接到HCE支柱的顶部；以及

· HCE接合部分，其被配置成用于在其中保持所述HCE。

2.根据权利要求1所述的支撑元件，其中所述HCE接合部分包括具有区段的底座，各个区段的边缘均被配置成在单个点接触所述HCE。

3.根据权利要求2所述的支撑元件，其中所述底座包括至少三个所述区段，它们被设置成使得所述HCE同时接触所有三个区段。

4.根据权利要求2和3中任一项所述的支撑元件，其中所述边缘为直线形的。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的支撑元件，其中所述底座中的至少部分和所述柱接合部分由单独一块材料形成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的支撑元件，其中所述柱接合部分包括两个半部。

7.根据权利要求6所述的支撑元件，每个所述半部由单独一块弯曲金属板形成。

8.根据权利要求6和7中任一项所述的支撑元件，每个所述半部包括至少两个孔，所述半部被设置成使得，当所述柱接合部分被装配时，所述孔彼此同轴布置。

9.根据权利要求8所述的支撑元件，进一步包括被配置成被接纳在所述孔内的杆，由此将所述半部紧固在一起。

10.根据权利要求9所述的支撑元件，其中所述杆被进一步配置成将所述元件附接到所述HCE支柱的顶部。

11.根据前述权利要求中任一项所述的支撑元件，所述HCE接合部分包括铰链式铰接到所述柱接合部分的两个扣紧件。

12.根据权利要求11所述的支撑元件，其中所述扣紧件中的每一个包括形成有向内指向的凹坑的弧形部分，所述向内指向的凹坑的底表面沿着具有的半径基本上与所述HCE的半径相同的弧展开。

13.根据权利要求11和12中任一项所述的支撑元件，每个所述扣紧件由单独一块弯曲金属板形成。

14.一种用在太阳能热电厂中的集热元件HCE组件，所述HCE组件包括：

· 用于携载传热流体的管状HCE，所述传热流体通过所述管状HCE内聚集的太阳辐射加热；

· 多个HCE支柱，其被配置成用于将所述HCE保持在预定位置；以及

· 多个HCE支撑元件，其被配置成用于将所述HCE支撑在所述HCE支柱上；

其中每个所述HCE支撑元件包括：

· 柱接合部分，其被配置成用于枢转地铰接到所述HCE支柱中一个支柱的顶部；以及

· HCE接合部分，其被配置成用于将所述HCE保持在其中。

15.根据权利要求14所述的HCE组件，其中所述HCE接合部分包括具有区段的底座，各个区段的边缘均被配置成在单个点接触所述HCE。

16.根据权利要求15所述的HCE组件，其中所述底座包括至少三个所述区段，它们被设置成使得所述HCE同时接触所有三个区段。

17.根据权利要求15和16中任一项所述的支撑元件，其中所述边缘为直线形的。

18.根据权利要求16至17中任一项所述的HCE组件，其中所述底座中的至少部分和所述柱接合部分由单独一块材料形成。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的HCE组件，其中所述柱接合部分包括两个半部。

20.根据权利要求19所述的HCE组件，每个所述半部由单独一块弯曲金属板形成。

21.根据权利要求19至20中任一项所述的HCE组件，每个所述半部包括至少两个孔，所述半部被设置成使得，当所述柱接合部分被装配时，所述孔彼此同轴布置。

22.根据权利要求21所述的HCE组件，进一步包括被配置成被接纳在所述孔内的杆，由此将所述半部紧固在一起。

23.根据权利要求22所述的HCE组件，其中所述杆被进一步配置成将所述元件附接到所述HCE支柱的顶部。

24.根据权利要求14至23中任一项所述的HCE组件，所述HCE接合部分包括铰链式铰接到所述柱接合部分的两个扣紧件。

25.根据权利要求24所述的HCE组件，其中所述扣紧件中的每一个包括形成有向内指向的凹坑的弧形部分，所述凹坑的底表面沿着具有的半径基本上与所述HCE的半径相同的弧展开。

26.根据权利要求24和25中任一项所述的HCE组件，所述扣紧件中的每一个由单独一块弯曲金属板形成。

27.根据权利要求14至26中任一项所述的HCE组件，其中所述HCE支柱被配置成在所述HCE延伸所沿的方向上围绕所述HCE支柱的底端枢转，并且其中每一个支撑元件被配置成在相同方向上围绕所述每一个支撑元件相关的HCE支柱的顶端枢转。

28.一种太阳能热电厂，其包括根据权利要求1至13中任一项所述的支撑组件。

29.一种太阳能热电厂，其包括根据权利要求14至27中任一项所述的HCE组件。