CN102803723B - 用于太阳能收集和自然通风冷却的塔 - Google Patents

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Abstract

太阳能收集装置设置在塔上，其中塔的使用不仅仅等同于非常高的接收装置，而且还可作为一个自然通风冷却系统。塔是中空的，且具有一个高度可能超过200m的双曲面部，在塔体的不同方向上的空腔中容置有接收饱和或过热蒸汽的装置。本发明的装置可以动态的控制调节日光反射装置，以便日光反射装置可以将太阳辐射集中到不同的焦点上，从而产生电能、工业用热、太阳能燃料或应用于热化学过程。

Description

用于太阳能收集和自然通风冷却的塔
技术领域
本发明涉及一种将太阳能收集设备设置在具有自然通风系统的塔上的技术，且与蒸发设备和过热设备物理地分隔开来，还可动态地控制调节日光反射装置，以生产电能、工业用热、太阳能燃料，或应用于热化学过程中。
背景技术
在高的太阳能收集设备中会使用斯特灵圆盘、槽型集光器和其中涉及的技术，中央接收技术。
中央接收系统包括日光反射装置，日光反射装置由具有较大表面积(每单位40-125m2)的被称作太阳追踪反射装置的反光镜制作而成，日光反射装置将直接日辐射反射到一个或多个设置在高塔的最高部分上的中央接收装置中。这些接收装置通常设置在塔体上“挖掘”出的空腔中。
接收到的太阳辐射可加热接收装置中的流体，而这些热能随后又可以用于发电。
目前，现有接收系统中水/蒸汽技术是最常用的，即用饱和、过热蒸汽作为传热介质。
为了减少传统热电厂中的电能消耗，称作自然通风冷却或双曲线冷却的技术被使用。
流过自然通风塔的空气量主要取决于流入的冷空气和流出的热空气之间的密度不同，因此需要使用电风扇消除。这种塔具有较低的维护成本，且强力建议冷却大量的水。
自然通风塔必须很高且必须具有比较大的横截面，以便促进上升空气的流动。
发明内容
本发明讨论了一种在高的热电太阳能收集设备中作为自然通风冷却塔使用的太阳能塔，其中收集器的原理是一个日光反射装置通过安装在所述塔的最高部分上的几个接收装置收集太阳辐射。
所述收集装置中产生的蒸汽被泵送到汽轮机中，用于产生电能。
为了促进自然通风效果，本发明中的塔也是双曲线和中空的结构设计，以这样的方式使上升气流在流动过程中能通过自然对流的方式冷却蒸汽。
用太阳能塔作为冷却塔，具有双重功能：在必要的高度上容置接收装置以收集太阳辐射和作为一个冷却塔。
日光反射装置中的塔应具有必要的高度以收集被日光发射装置反射到位于塔的最高部分上的中心或焦点上的太阳能，从而尽量减少余弦效应损失(在入射线和反射装置的法线之间形成的角度，完全的遮蔽住阳光)。我们提到的塔的高度超过100m，所述高度可充分促进塔的自然通风的冷却效果。
自然循环也因热焦点的存在而被促进，例如塔的最高部分上的接收装置。
本发明中的塔为作为自然通风塔使用而做的中空设计迫使我们需要想出安放接收装置的其他方式，以便他们不会中断空气的向外流动，现有技术的塔采用将接收装置安放在内腔中的方案，这明显地会妨碍到空气的流出。
为了这个目的，使用露台或悬臂的方式被设计出来，露台或悬臂上包括有不同的空腔或接收装置，由此设备将不会中断自然通风效果，从而获得一个完全中空的塔的使用效果。
这种接收装置可以是饱和、过热蒸汽接收装置或其他传热介质的接受装置，接收装置单独设置在不同的露台或悬臂上，且包含有与水/蒸汽接收装置连接的槽。塔还可以被设计成以这样的方式在相同的空腔内容置多个接收装置。
为了使设备能生产出商业利益好的高输出电压(大约50兆瓦)，这种类型的高输出设备需要在工作区域内配置有大量的日光反射装置。
然而，在塔的不同方向上具有三或四个焦点的方案取决于空腔的数量选择。
附图说明
为了完整地描述和更好地理解本发明，下面将结合一组附图对本发明的非限制实施方式进行说明：
图1为具有塔式中央接收装置的太阳能收集设备的原理示意图；
图2为本发明的塔的主视图；
图3为本发明的塔的后视图；
图4为本发明的塔的侧视图；
图5为本发明的塔的俯视图。
图中的参考标记：
(1)塔
(2)日光反射装置
(3)太阳辐射
(4)塔座
(5)塔的双曲面部
(6)悬臂或露台
(7)接收装置
(8)空腔
(9)空腔
(10)空腔
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面将描述塔的设计方案和几何结构。
图1显示了具有塔式中央接收装置的太阳能收集设备的常见结构。太阳能收集设备包括塔体(1)，塔体(1)的最高部分上安装有接收装置(3)，接收装置(3)接收由日光反射装置(2)反射来的太阳辐射，日光反射装置(2)被定位在不同的位置上，以便获得要求的输出热量和使每一个接收装置都收集到太阳辐射。
图2显示了塔体(1)几何形状的细节。塔体(1)具有直径约为50m的中空的圆形塔座(4)。塔体(1)具有高度可能超过200m的双曲面部(5)，根据太阳能收集设备的要求，这些尺寸可以改变。
三个或四个矩形的悬臂(6)或露台设置在塔的最高部分上，悬臂(6)或露台的位置取决于日光反射装置(2)的分布。所述悬臂(6)的尺寸是宽24m、高50m，但是所述尺寸根据设计要求可以改变。
每个悬臂(6)包含一个具有外开口的空腔(8，9，10)，空腔(8，9，10)的尺寸约为宽20m、高17m，空腔(8，9，10)中容纳有太阳能接收装置。
接收装置(7)可以是饱和或过热蒸汽接收装置，接收装置(7)被单独地安装在不同的露台或悬臂(6)上，接收装置(7)中包含有连接各接收装置的槽。
塔体(1)的制作材料可以是混凝土、金属或等效材料，邻近空腔(8，9，10)上的外开口的部分除外，该部分用隔热板保护，以免混凝土受到太阳辐射。
空腔内部没有被太阳能接收装置(7)占用的部分也要采用隔热材料保护。
对于日光反射装置(2)，这种类型的高输出设备要求在工作区域内的不同方向上配置有大量的日光反射装置(2)。然而，本发明的热电太阳能设备中的塔体(1)上具有三个或四个不同方向的焦点的方案，取决于空腔数量的选择。
此外，为了控制蒸汽的产生和确保在没有日光时的可用性，该设备可包括有以水/蒸汽罐或熔盐为基础的存储系统。
如前所述，塔的选择主要取决于太阳能发电装置使用一个现有结构：塔，而减少内部耗电量和用水量的可能性。塔因此具有了双重功能：它增强了太阳能接收装置和使基于空气的自然冷却系统成为可能。这个冷却系统替代了常规的基于水的冷却系统，因此减少了装置内部的耗电量和用水量。

Claims (4)

1.用于太阳能收集和自然通风冷却的塔，具有中空的圆形塔座(4)和双曲面部(5)，其特征在于，包括塔体(1)，具有足够的高度以使余弦效应最小化，塔体(1)最高部分的不同方向上设置有多个矩形的露台或悬臂(6)；每一个所述露台或悬臂(6)上包含有具有外开口的空腔(8，9，10)，空腔(8，9，10)中容置有一个或多个太阳能接收装置(7)，塔体(1)的材料是混凝土、金属或等效材料，邻近空腔(8，9，10)上的外开口的部分除外，该部分用隔热板保护，同样，空腔(8，9，10)内部没有被太阳能接收装置(7)占用的部分也用隔热板保护；该塔还包括有以水/蒸汽罐或熔盐为基础的存储系统。
2.根据权利要求1所述的用于太阳能收集和自然通风冷却的塔，其特征在于，接收装置(7)是饱和或过热蒸汽接收器，接收装置(7)被单独地安装在不同的露台或悬臂(6)上，接收装置(7)中包括有连接各接收装置的槽。
3.根据权利要求1所述的用于太阳能收集和自然通风冷却的塔，其特征在于，塔的高度超过100m。
4.根据权利要求1所述的用于太阳能收集和自然通风冷却的塔，其特征在于，中空的圆形塔座(4)具有约50m的直径，塔的高度超过200m，悬臂(6)的尺寸约宽24m、高50m，空腔(8，9，10)具有一个约宽20m、高17m的外开口，空腔(8，9，10)中容置有太阳能接收装置。
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