CN106052384B - 太阳能冶金装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冶金装置，包括接收塔，聚光系统，冶金装置，其中以所述接收塔为圆心，所述聚光系统阵列呈扇形布置在定日镜场地；所述定日镜由旋转控制装置控制转动的，所述旋转控制装置安装在所述支撑架上。本发明提供一种太阳能冶金装置，通过将冶金容器置于太阳能接收塔的顶端，且位于定日镜的聚光镜的反射焦点上，实现了将太阳能直接用于冶金技术，提高了太阳能的利用率，简化了设备，易于得到极高温度，且无杂质污染、无环境污染。

Description

太阳能冶金装置
技术领域
本发明涉及太阳能冶金领域，更具体地说，本发明涉及一种太阳能冶金装置。
背景技术
现有技术中的冶金技术的能源一般是电源，通过将50Hz交流电转化为中频(300Hz以上到20kHz)的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成同流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流，利用电磁感应原理加热金属。
中频电炉利用中频电源建立中频磁场，使铁磁材料内部产生感应涡流并发热达到加热材料的目的。中频电炉采用200-2500Hz中频电源进行感应加热，熔炼保温，传统方法电解冶金耗电量大，并且电能很大一部分转化为热量形式散发出去，造成电能利用率不高。
目前太阳能在冶金工业中的应用，主要是利用太阳能产生电能，再将电能用于冶金，这样使得太阳能的利用率不高，太阳能发电及冶金设备复杂，操作工艺繁琐，且不容易迅速的获得高温热源，对于制取极纯材料、难熔材料以及高温单晶材料等存在不足，限制了太阳能在冶金工艺中的进一步发展。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种太阳能冶金装置，通过将冶金容器置于太阳能接收塔的顶端，且位于定日镜的聚光镜的反射焦点上，实现了将太阳能直接用于冶金技术，提高了太阳能的利用率，简化了设备，易于得到极高温度，且无杂质污染、无环境污染。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：一种太阳能冶金装置，包括
接收塔，
聚光系统，其包括底座、设置在底座上的竖转轴，设置在竖转轴上端的支撑架，设置在支撑架上的横转轴以及固定连接在横转轴中部的定日镜；
冶金装置，其位于接收塔顶端，所述冶金装置底壁的外侧面上连接有喇叭状聚光板；
其中，以所述接收塔为圆心，所述聚光系统阵列呈扇形布置在定日镜场地；
所述定日镜由旋转控制装置控制转动的，所述旋转控制装置安装在所述支撑架上。
优选的是，所述旋转控制装置包括步进电机，一个主动轮和若干个从动轮，所述步进电机直接驱动所述主动轮转动，在所述主动轮转动的带动下，带动若干个所述从动轮转动，进而带动所述定日镜旋转。
优选的是，所述喇叭状聚光板的轴线与所述冶金装置的轴线重合，且该喇叭状聚光板的底部大圆端的外径大于所述冶金装置的外径。
优选的是，所述定日静的凹面设置反射面为弧面的聚光镜。
优选的是，所述冶金装置位于定日镜的聚光镜的反射焦点上。
优选的是，所述冶金装置是石墨坩埚。
优选的是，所述石墨坩埚为中空结构，其内腔添加导电熔融盐。
优选的是，所述定日镜边角上安装有用于检测太阳光的太阳方位角跟踪装置，所述太阳方位角跟踪装置与所述旋转控制装置连接。
优选的是，所述聚光系统阵列布置在所述接收塔北侧、东侧和西侧的定日镜场地。
本发明至少包括以下有益效果：
1)太阳能光热利用效率高，自动跟踪系统保证太阳全天直射；高温利用范围广；且该太阳能冶金装置设备简单、安装方便，使用寿命长，维护成本低；清洁环保，符合低碳、环保、节约的原则；
2)本发明考虑到太阳源的间歇性，可见性，不能全时照射，所以在冶金容器——石墨坩埚采用中空结构，在其内腔内添加导电熔融盐来保持衡温，当温度快速升高时，熔融盐融化，导热对坩埚做工，当阳光突然消失，熔融盐开始固化释放热量，以达到保持坩埚的温度，而达到冶金的效果；
3)本发明冶金装置底壁的外侧面上连接有喇叭状聚光板，可以高效的吸收太阳光，提高了太阳光线的利用率；
4)本发明扩大了聚光系统阵列布置的范围，在原因接收塔的北侧镜场的基础上，将定日镜的布置范围扩充至接收塔东侧和西侧，从而提高了定日镜能够辐射的太阳能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的太阳能冶金装置结构示意图；
图2为本发明所述的太阳能冶金装置聚光系统位置的示意图；
图中，1-接收塔，2-底座，3-竖转轴，4-支撑架，6-定日镜，7-冶金装置，8-喇叭状聚光板，9-旋转控制装置,10-太阳方位角跟踪装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本发明提供一种太阳能冶金装置，包括
接收塔1，
聚光系统，其包括底座2、设置在底座2上的竖转轴3，设置在竖转轴4上端的支撑架4，设置在支撑架4上的横转轴(图中未示出)以及固定连接在横转轴部的定日镜6；
冶金装置7，其位于接收塔1顶端，所述冶金装置7底壁的外侧面上连接有喇叭状聚光板8，该喇叭状聚光板的内表面设有反光镜(图中未示出)，该喇叭状聚光板8可以将定日镜6反射的太阳光再次进行汇聚对冶金装置7进行加热，显然，这种结构设计能够显著提高太阳光线的利用效率；
其中，以所述接收塔1为圆心，所述聚光系统阵列呈扇形布置在定日镜场地；
所述定日镜6由旋转控制装置9控制转动的，所述旋转控制装置9安装在所述支撑架4上。
进一步的是，所述旋转控制装置9包括步进电机，一个主动轮和若干个从动轮，所述步进电机直接驱动所述主动轮转动，在所述主动轮转动的带动下，带动若干个所述从动轮转动，进而带动所述定日镜6旋转。
进一步的是，所述喇叭状聚光板8的轴线与所述冶金装置7的轴线重合，且该喇叭状聚光板8的底部大圆端的外径大于所述冶金装置7的外径，这种结构设计可以更好的吸收定日镜反射的太阳光。
进一步的是，所述定日静的凹面设置反射面为弧面的聚光镜。
进一步的是，所述冶金装置7位于定日镜6的聚光镜的反射焦点上。
进一步的是，所述冶金装置7是石墨坩埚，石墨坩埚具有良好的热导性和耐高温性，在高温使用过程中热涨膨胀系统小，对急热、急冷具有一定的抗应变性能、且对酸、碱性溶液的抗腐蚀性较强、具有良好的稳定性，可以对多种金属进行冶炼，可以应用于铸造、机械、化工等行业。
进一步的是，所述石墨坩埚为中空结构，其内腔添加导电熔融盐，由于太阳源的间歇性，可见性，不能全时照射，所以我们在坩埚冶金的基础上增加中空内腔，添加特制融盐来保持衡温。当温度快速升高时，融盐融化，导热对坩埚做工，当阳光突然消失，融盐开始固化释放热量，以达到保持坩埚的温度，而达到冶金的效果。
进一步的是，所述定日镜6边角上安装有用于检测太阳光的太阳方位角跟踪装置10，所述太阳方位角跟踪装置10与所述旋转控制装置9连接，所述太阳方位角跟踪装置10是通过成像定位装置和光敏电阻串接而成的电路，太阳方位角的变化改变太阳光入射角度，引起光敏电阻的阻值改变，改变电路中的电流来确定太阳方位角，步进电机根据太阳能方位角跟踪装置确定的太阳能方位角来控制主动轮转动，在主动轮转动的带动下，带动若干个从动轮转动，进而带动所述定日镜旋转，改变定日镜的俯仰角度和水平角度，从而时刻对准太阳，保证太阳光垂直照射在定日镜中心所在的平面，太阳能定日镜所接受的太阳光最多，充分利用太阳能资源。
进一步的是，如图2所示，所述聚光系统阵列布置在所述接收塔1北侧、东侧和西侧的定日镜场地，为了提高定日镜能够辐射的太阳能，本发明扩大了聚光系统阵列布置的范围，在原有接收塔的北侧镜场的基础上，将定日镜的布置范围扩充至接收塔东侧和西侧，同时也扩大了围绕接收塔的定日镜阵列的扇形夹角，时扇形夹角大于180°且小于360°。
本发明天提供的太阳能冶金装置，通过聚光系统的定日镜反射太阳光线，让位于接受塔上的石墨坩埚吸收热量，石墨坩埚采用中空结构，在其内腔内添加导电熔融盐来保持衡温。当温度快速升高时，融盐融化，导热对坩埚做工，当阳光突然消失，融盐开始固化释放热量，以达到保持坩埚的温度，而达到冶金的效果，采用旋转控制装置和太阳方位角跟踪装置对太阳光进行追踪，最大程度的利用太阳能资源，采用喇叭状聚光板对定日镜反射的太阳光进行再次汇聚，提高了太阳能的利用率。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种太阳能冶金装置，其特征在于，包括
接收塔，
聚光系统，其包括底座、设置在底座上的竖转轴，设置在竖转轴上端的支撑架，设置在支撑架上的横转轴以及固定连接在横转轴中部的定日镜；
冶金装置，其位于接收塔顶端，所述冶金装置底壁的外侧面上连接有喇叭状聚光板；
其中，以所述接收塔为圆心，所述聚光系统阵列呈扇形布置在定日镜场地；
所述定日镜由旋转控制装置控制转动的，所述旋转控制装置安装在所述支撑架上；
所述冶金装置是石墨坩埚；所述石墨坩埚为中空结构，其内腔添加导电熔融盐。
2.如权利要求1所述的太阳能冶金装置，其特征在于，所述旋转控制装置包括步进电机，一个主动轮和若干个从动轮，所述步进电机直接驱动所述主动轮转动，在所述主动轮转动的带动下，带动若干个所述从动轮转动，进而带动所述定日镜旋转。
3.如权利要求1所述的太阳能冶金装置，其特征在于，所述喇叭状聚光板的轴线与所述冶金装置的轴线重合，且该喇叭状聚光板的底部大圆端的外径大于所述冶金装置的外径。
4.如权利要求1所述的太阳能冶金装置，其特征在于，所述定日静的凹面设置反射面为弧面的聚光镜。
5.如权利要求1所述的太阳能冶金装置，其特征在于，所述冶金装置位于定日镜的聚光镜的反射焦点上。
6.如权利要求1所述的太阳能冶金装置，其特征在于，所述定日镜边角上安装有用于检测太阳光的太阳方位角跟踪装置，所述太阳方位角跟踪装置与所述旋转控制装置连接。
7.如权利要求1所述的太阳能冶金装置，其特征在于，所述聚光系统阵列布置在所述接收塔北侧、东侧和西侧的定日镜场地。
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