CN104654609A - 固体粒块塔式太阳能加热传热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供固体粒块塔式太阳能加热传热系统，用于300-1500度的温度的传热。由塔式太阳能采集系统、光热转换器、保温管、传送器件、固体粒块、蓄热器、循环动力装置组成一组太阳能聚焦热能采集系统；由保温管道与光热转换器进行连接并形成一个传送管道，光热转换器件设置在塔式太阳能焦点区域内，传送器件设置在传送管道内部，并由循环动力装置提供动力实现运动，采用固体粒块取代熔融盐和空气，将固体粒块设置在传送器件上，由循环动力装置驱动在传送管道内部运动，将太阳能塔式太阳能镜采集的热能加热固体粒块，并通过传输器件将固体粒块传输到蓄热器内，完成热能的采集和传热。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能热能利用，特别是利用塔式太阳能加热及传热和利用。
背景技术
在太阳能领域，采用熔融盐蓄热，虽然熔融盐可以实现高温的储存，但是由于其需要从固态转变为液体，因而需要热能将其加热，同时熔融盐的毒性、经济型、安全性也存在问题，因而熔融盐蓄热的使用受到限制。
在太阳能领域，也采用空气或其他气体进行蓄热，但其热熔小，无法实现大规模的热能存储。
对于塔式太阳能聚焦系统，通常采用熔融盐进行传热，但是由于熔融盐温度的限制，尽可以提供600度温度，为了实现高温采用空气进行传热，但是，空气的热容很小，很难传递大量的热能。
发明内容
本发明的目的是提供固体粒块塔式太阳能加热传热系统，采用固体粒块取代熔融盐和空气，将固体粒块设置在传送器件上，传送器件设置在保温管内，将太阳能塔式太阳能镜采集的热能加热固体粒块，并通过传输器件将固体粒块传输到蓄热器内，完成热能的采集和传热。
本发明另外一个目的是提供一种用于高温传热的固体粒块线，将多个固体粒块进行连接成为一个固体粒块线，连接后每个固体粒块之间可以相互运动，用于300-1500度的温度的传热。
具体发明内容如下：
固体粒块塔式太阳能加热传热系统，包括固体粒块，太阳能塔式采集系统，保温材料等，其特征是：
由塔式太阳能采集系统、光热转换器、保温管、传送器件、固体粒块、蓄热器、循环动力装置组成一组太阳能聚焦热能采集系统；
由保温管道与光热转换器进行连接并形成一个传送管道，光热转换器件设置在塔式太阳能焦点区域内，传送器件设置在传送管道内部，并由循环动力装置提供动力实现运动，固体粒块设置在传送器件上，由循环动力装置驱动在传送管道内部运动；
光热转换器内设置有多个相互联通的管道，管道进行并联或者串联或组成曲面管道形状，外部可以太阳光照射被部位上设置有太阳能涂层，固体粒块由传热器件传送到处于塔式太阳能焦点部位的光热转换器内，并在光热转换器内的多个管道之间进行移动，从而吸收处于光热转换器内部由光热转换器将太阳能转换的热能，被加热的固体粒块通过保温管道进入到设置在地面的蓄热器内，对所采集的热能进行储存；
在蓄热器内的固体粒块由换热器进行换热，实现热能的使用；
被换热的固体粒块再次由传送器件输送到光热转换管内被加热后重复使用。
所述的循环动力装置为选择下列的一种或多种泵、电机、电磁泵、空压机。
所述的传送器件选择下列一种或多种：传送带、料斗、传送车、滑轨、固体粒块的连接器件。
对于传送器件选用传送带、料斗、传送车时，将固体粒块放置在传送带、料斗、传送车上，通过传送带、料斗、传送车的运动带动固体粒块进行运动；
对传送器件选用固体粒块的连接器件，采用在每个固体粒块上设置有相互连接器件，相互连接器件将多个固体粒块连接后组成一个固体粒块连接线，通过电机驱动实现固体颗粒块的循环，固体粒块连接线在光热转换管内部进行运动；
对于传送器件选用滑轨时，将固体粒块上设置一个吊钩，吊钩可以在滑轨上运动，动力设备驱动吊钩或者滑轨带动固体粒块进行运动。
光热转换器件外部设置有透光器件，透光器件对光热转换器件进行透光和保温，透光器件可以为玻璃管、内部抽真空玻璃管、石英管、微晶管的一种。
所述的固体粒块为由金属或非金属或其混合物组成的颗粒或者/和砖块，或者自然界存在的沙粒、鹅卵石、小石块，固体粒块的形状为圆形、多边形、菱形、扇形、不规则现状。
在固体粒块上加工有凹或/和凸部位，或者在固体粒块上设置有用于相互连接或者与其他器件连接的连接装置；两个固体粒块之间的凹或/和凸部位可以构成一个通道；用于流体进行流通；所构成的通道为柱体、多面体、菱形、抛物线体、旋转抛物线体的一种或其组合，流体可以在流道内流动并被压缩或膨胀；在固体粒块内设置有空腔，在空腔内设置有蓄热材料。
所述的蓄热器为一个设置有一个或者多个子室的容器，每子室内设置有至少设置有一组固体颗粒进口与出口，每个子室内可以存放固体粒块，容器的外部有保温材料，每个塔式太阳能采集系统与其中的一个子室进行连接，将不同的塔式太阳能采集系统加热后的固体粒块可以运输到一个蓄热器内不同的子室内，实现热能的储存。蓄热器被设置一个可以移动的设备上，可以带动蓄热器移动到其他区域，以便将高温固体粒块进行集中利用。
还设置有智能控制系统，采用计算机芯片、传感器、软件、执行部件实现对固体粒块温度、动力装置运动的控制。
一种固体路粒块加热传热系统线球，上述的固体粒块相互连接后组成一个固体粒块线，固体粒块采用柔性连接使得连接后的固态粒块之间可以相对运动，固体粒块线在驱动部件驱动下实现运动，运动中固体粒块被进行加热到300-1500度的高温，再经蓄热器蓄热或换热器换热后实现热能利用。
还设置有智能控制系统，采用计算机芯片、传感器、软件、执行部件实现对固体粒块温度、动力装置运动的控制。
采用本发明的技术方案可产生如下的有益效果：
1、 采用固体粒块实现塔式太阳能的采集，本发明提供可以实现高温、无压的热采集和传递的技术方法；
2、 本发明安全可靠，经济使用；
3、 本发明可以应用于工业余热、太阳能、地热、生物质等多种应用。
附图说明
图1是固体粒块塔式太阳能加热传热系统示意图。
图2是固体粒块塔式太阳能加热传热系统示意图。
图3是固体粒块球线示意图。
图中标号含义：
1、塔式太阳能镜、2、光热转换器、3、传送器件、4、固体粒块、5、蓄热器、6、动力装置，7、太阳能转换涂层、8、保温管、9、挂钩、10、固体粒块线。
具体实施方式
实施例1、固体粒块塔式太阳能加热传热系统
图1所示的固体粒块塔式太阳能加热传热系统，由塔式太阳能镜1、光热转换器2、传送器件3，固体粒块4，蓄热器5，动力装置6组成一组太阳能聚焦热能采集系统。
光热转换器在塔式太阳能镜的太阳能照射焦点部位，保温管8设置在塔式太阳能镜非照射部位，光热转换器与保温管进行连接，传送器件设置在光热转换器或保温管内，固体粒块设置在传送器件，固体粒块为沙粒，沙粒由运送设备料斗装载到光热转换器的顶部，注入到顶部的并联连接管中，沙粒由并联管中由重力驱动进入到每一个并联管中被加热，后由重力进入到底端的管道中，再进一步由重力进入到下端的蓄热器5中，实现热能的采集。
沙粒进入到蓄热器后经与换热器的换热，将热能进行利用。利用完毕的沙粒可以再次的进入到蓄热器，实现热能的重复采集和利用。
实施例2、固体粒块塔式太阳能加热传热系统
图2、3所示的固体粒块塔式太阳能加热传热系统，由塔式太阳能镜1、光热转换器2、传送器件3，固体粒块4，蓄热器5，动力装置6组成一组太阳能聚焦热能采集系统。
光热转换器在塔式太阳能镜的太阳能照射焦点部位，保温管8设置在塔式太阳能镜非照射部位，光热转换器与保温管进行连接，传送器件设置在光热转换器或保温管内，固体粒块设置在传送器件，固体粒块为相互连接的陶瓷球，陶瓷球由运送设备泵驱动，从蓄热器中开始进入到保温管，由保温管进入到光热转换器中，光热转换器的管道为一个回旋的管道，经多次循环进入到外部的保温管中，再次从保温管进入到蓄热器，实现热能的采集以及传递和蓄热。
陶瓷球线可以与换热器的换热，将热能进行利用。利用完毕的陶瓷球线可以再次的进入到蓄热器，实现热能的重复采集和利用。
实施例3、固体粒块线
图3所示的固体粒块线为陶瓷球线，固体粒块采用柔性连接，每个固体粒块与另外一个采用挂钩相互连接而成，挂钩采用耐高温金属制造，也可以采用每个蓄热粒块上设置一个万向轴承，一个固体粒块与另外一个固体粒块之间采用耐高温金属将两个万向轴承进行连接，使得连接后的固态粒块之间可以相对运动，固体粒块线在驱动部件驱动下实现运动，运动中固体粒块被进行加热到300-1500度的高温，再经蓄热器蓄热或换热器换热后实现热能利用。
将热能进行利用。利用完毕的陶瓷球线可以再次的进入到蓄热器，实现热能的重复采集和利用。
根据本发明的原理及结构，可以设计其他的实施案例，只要符合本发明的原理及结构，都属于本发明的实施。
Claims (10)
1.固体粒块塔式太阳能加热传热系统，包括固体粒块，太阳能塔式采集系统，保温材料等，其特征是：
由塔式太阳能采集系统、光热转换器、保温管、传送器件、固体粒块、蓄热器、循环动力装置组成一组太阳能聚焦热能采集系统；
由保温管道与光热转换器进行连接并形成一个传送管道，光热转换器件设置在塔式太阳能焦点区域内，传送器件设置在传送管道内部，并由循环动力装置提供动力实现运动，固体粒块设置在传送器件上，由循环动力装置驱动在传送管道内部运动；
光热转换器内设置有多个相互联通的管道，管道进行并联或者串联或组成曲面管道形状，外部太阳光被照射部位上设置有太阳能涂层，固体粒块由传热器件传送到处于塔式太阳能焦点部位的光热转换器内，并在光热转换器内的多个管道之间进行移动，从而吸收处于光热转换器内部由光热转换器将太阳能转换的热能，被加热的固体粒块通过保温管道进入到设置在地面的蓄热器内，对所采集的热能进行储存；
在蓄热器内的固体粒块由换热器进行换热，实现热能的使用；
被换热的固体粒块再次由传送器件输送到光热转换管内被加热后重复使用。
2.根据权利要求1所述的固体粒块塔式太阳能加热传热系统，其特征是：所述的循环动力装置为选择下列的一种或多种泵、电机、电磁泵、空压机。
3.根据权利要求1所述的固体粒块塔式太阳能加热传热系统，其特征是：所述的传送器件选择下列一种或多种：传送带、料斗、传送车、滑轨、固体粒块的连接器件。
4.根据权利要求3所述的固体粒块塔式太阳能加热传热系统，其特征是：
对于传送器件选用传送带、料斗、传送车时，将固体粒块放置在传送带、料斗、传送车上，通过传送带、料斗、传送车的运动带动固体粒块进行运动；
对于传送器件选用固体粒块的连接器件，采用在每个固体粒块上设置有相互连接器件，相互连接器件将多个固体粒块连接后组成一个固体粒块连接线，通过电机驱动实现固体颗粒块的循环，固体粒块连接线在光热转换管内部进行运动；
对于传送器件选用滑轨时，将固体粒块上设置一个吊钩，吊钩可以在滑轨上运动，动力设备驱动吊钩或者滑轨带动固体粒块进行运动。
5.根据权利要求1所述的固体粒块塔式太阳能加热传热系统，其特征是：光热转换器件外部设置有透光器件，透光器件对光热转换器件进行透光和保温，透光器件可以为玻璃管、内部抽真空玻璃管、石英管、微晶管的一种。
6.根据权利要求1所述的固体粒块塔式太阳能加热传热系统，其特征是：所述的蓄热器为一个设置有一个或者多个子室的容器，每子室内设置有至少设置有一组固体颗粒进口与出口，每个子室内可以存放固体粒块，容器的外部有保温材料，每个塔式太阳能采集系统与其中的一个子室进行连接，将不同的塔式太阳能采集系统加热后的固体粒块可以运输到一个蓄热器内不同的子室内，实现热能的储存；蓄热器被设置一个可以移动的设备上，可以带动蓄热器移动到其他区域，以便将高温固体粒块进行集中利用。
7.根据权利要求1所述的固体粒块塔式太阳能加热传热系统，其特征是：还设置有智能控制系统，采用计算机芯片、传感器、软件、执行部件实现对固体粒块温度、动力装置运动的控制。
8.根据权利要求1所述的固体粒块塔式太阳能加热传热系统，其特征是：所述的固体粒块为由金属或非金属或其混合物组成的颗粒或者/和砖块，或者自然界存在的沙粒、鹅卵石、小石块，固体粒块的形状为圆形、多边形、菱形、扇形、不规则现状。
9.根据权利要求1所述的固体粒块塔式太阳能加热传热系统，其特征是：在固体粒块上加工有凹或/和凸部位，或者在固体粒块上设置有用于相互连接或者与其他器件连接的连接装置；两个固体粒块之间的凹或/和凸部位可以构成一个通道；用于流体进行流通；所构成的通道为柱体、多面体、菱形、抛物线体、旋转抛物线体的一种或其组合，流体可以在流道内流动并被压缩或膨胀；在固体粒块内设置有空腔，在空腔内设置有蓄热材料。
10.根据权利要求8或9所述的固体粒块塔式太阳能加热传热系统，其特征是：所述的固体粒块相互连接后组成一个固体粒块线，固体粒块采用柔性连接使得连接后的固态粒块之间可以相对运动，固体粒块线在驱动部件驱动下实现运动，运动中固体粒块被进行加热到300-1500度的高温，再经蓄热器蓄热或换热器换热后实现热能利用。
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