CN107120848A - 一种塔式太阳能聚热系统 - Google Patents

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孙继东
丁式平
何慧丽
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Abstract

一种塔式太阳能聚热系统，包括太阳能定日镜场和太阳能集热塔，所述太阳能定日镜场包括方位角调节装置、多个定日镜；所述方位角调节装置包括支撑台和转盘；所述转盘的底部转动安装在支撑台的上部；所述定日镜均包括支撑架、支撑横轴、聚热器安装座以及反射装置；所述支撑横轴的转动运动使所述反射装置的俯仰角发生变化；所述转盘的中心位置和对应的支撑台的中心位置设有一个贯穿的通孔，所述太阳能集热塔穿过通孔固定在地面上，所述太阳能集热塔包括太阳能集热塔支架和设置在支架顶端的太阳能集热器，所述太阳能集热器能够吸收太阳能定日镜场反射的太阳能。

Description

一种塔式太阳能聚热系统
技术领域
本发明属于太阳能热利用装置领域，特别涉及一种塔式太阳能聚热系统。
技术背景
太阳能塔式聚光系统主要由安装在场地上的大量定日镜以及安装在场地中央集热塔上的接收器两大部分组成；定日镜配有太阳跟踪机构，通过定日镜控制系统，对安装于定日镜的传动机构进行控制，进而调整定日镜的方位角和俯仰角，实现定日镜对太阳的精确跟踪，并将太阳光反射到接收器上。接收器将聚集的太阳辐射能转化为热能，然后再将热能传递给热力循环系统产生蒸汽，进而驱动汽轮机和发电机发电。
因此，对于太阳能塔式聚光系统，如何对定日镜的方位角和俯仰角进行控制，从而达到精确跟踪太阳，提高聚光精度和效率，具有重要意义。
现有技术中，对于镜场布置的大量定日镜，每个定日镜独立配置一套控制系统和定日镜传动机构，控制系统通过控制定日镜传动机构的动作，进而控制定日镜的方位角和俯仰角。该种布置方式存在的主要问题为：(1)由于定日镜控制系统和定日镜传动机构成本昂贵，因此，每个定日镜独立配置一套控制系统和定日镜传动机构，显著提高了太阳能塔式聚光系统的整体成本；(2)由于每个定日镜通过独立的控制系统和定日镜传动机构进行方位角和俯仰角的控制，增加了整个镜场对定日镜控制的复杂度，不利于高效率以及高精度的对定日镜控制。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种能有效降低运行成本、稳定性较高的一种塔式太阳能聚热系统。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种塔式太阳能聚热系统，其特征在于，包括太阳能定日镜场和太阳能集热塔，所述太阳能定日镜场包括方位角调节装置、安装在方位角调节装置上的多个定日镜；所述方位角调节装置包括支撑台和转盘；所述转盘的底部转动安装在支撑台的上部，所述转盘的平面转动运动来统一调整安装在方位角调节装置上的多个所述定日镜的方位角；每个所述定日镜均包括支撑架、支撑横轴、聚热器安装座以及反射装置；所述支撑架固定设置于所述转盘上，所述支撑架的顶端可转动安装所述支撑横轴；所述支撑横轴的上方通过所述聚热器安装座固定安装所述反射装置；所述支撑横轴的转动运动使所述反射装置的俯仰角发生变化；所述转盘的中心位置和对应的支撑台的中心位置设有一个贯穿的通孔，所述太阳能集热塔穿过通孔固定在地面上，所述太阳能集热塔包括太阳能集热塔支架和设置在支架顶端的太阳能集热器，所述太阳能集热器能够吸收太阳能定日镜场反射的太阳能。
进一步地，本发明塔式太阳能聚热系统还包括控制装置和驱动装置，所述驱动装置安装在方位角调节装置的支撑台上；所述控制装置与驱动装置电连接，来控制驱动装置的工作；驱动装置驱动转盘在支撑台上做圆周运动，来统一调节定日镜的追日方位角；驱动装置驱动支撑横轴的转动运动来调节所述定日镜的反射装置的俯仰角，实现反射装置的精确定焦点跟踪。
进一步地，所述转盘的底部铰链连接有N组同心的轮子组，每组的每个轮子距转盘中心的距离相等；所述支撑台上固定安装有与N组同心的轮子组对应的N组圆环凹槽，所述轮子放在对应的凹槽内，带动所述转盘沿凹槽做圆周运动；其中N为自然数。
进一步地，所述太阳能集热塔还包括工质输入管和工质输出管；所述工质输入管和工质输出管穿过太阳能集热塔支架的中心连接于太阳能集热器。
进一步地，所述方位角调节装置的支撑台是由混凝土筑造的支撑台。
进一步地，所述反射装置是平面反射镜、曲面反射镜或者菲涅尔反射镜。
进一步地，所述方位角调节装置的转盘的结构为方形、圆环或者多边形。
进一步地，所有所述定日镜在所述方位角调节装置的转盘上具有相同的焦点，都可以将太阳光反射到太阳能集热器上。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：本发明通过方位角调节装置、定日镜的设计，方位角调节装置的转盘通过旋转统一控制定日镜的方位角，定日镜的支撑横的转动运动使所述反射装置的俯仰角发生变化使控制更精确，可以实现高温聚光；另外，能够方便有效的应对大风、冰雹等恶劣的气候条件，耐候性得到增强，整个结构安装比较方便，降低了整套装置的成本。
附图说明
图1为本发明塔式太阳能聚热系统侧面结构示意图。
图中：1、支撑台，2、凹槽； 3、转盘；4、轮子；5、支撑架； 6、支撑横杆；7、聚热器安装座； 8、反射装置；9、太阳能集热器；10、工质输出管；11、工质输入管； 12、集热塔支架；13驱动装置。
具体实施方式
下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。
请参阅图1所示，本发明的一种一种塔式太阳能聚热系统，包括太阳能定日镜场和太阳能集热塔，所述太阳能定日镜场包括方位角调节装置、安装在方位角调节装置上的多个定日镜。
所述方位角调节装置包括支撑台1和转盘3；所述转盘3的底部转动安装在支撑台1的上部，所述转盘3的平面转动运动来统一调整安装在方位角调节装置上的多个所述定日镜的方位角；每个所述定日镜均包括支撑架5、支撑横轴6、聚热器安装座7以及反射装置8；所述支撑架5固定设置于所述转盘3上，所述支撑架5的顶端可转动安装所述支撑横轴6；所述支撑横轴6的上方通过所述聚热器安装座7固定安装所述反射装置8；所述支撑横轴6的转动运动使所述反射装置8的俯仰角发生变化；所述转盘3的中心位置和对应的支撑台1的中心位置设有一个贯穿的通孔，所述太阳能集热塔穿过通孔固定在地面上，所述太阳能集热塔包括太阳能集热塔支架12和设置在支架顶端的太阳能集热器9，所述太阳能集热器9能够吸收太阳能定日镜场反射的太阳能。
本发明塔式太阳能聚热系统还包括控制装置（图中未标记）和驱动装置13，所述驱动装置13安装在方位角调节装置的支撑台1上；所述控制装置与驱动装置13电连接，来控制驱动装置13的工作；驱动装置13驱动转盘3在支撑台1上做圆周运动，来统一调节定日镜的追日方位角；驱动装置13驱动支撑横轴6的转动运动来调节所述定日镜的反射装置8的俯仰角，实现反射装置8的精确定焦点跟踪。
进一步地，所述转盘3的底部铰链连接有N组同心的轮子4组，每组的每个轮子4距转盘3中心的距离相等；所述支撑台1上固定安装有与N组同心的轮子4组对应的N组圆环凹槽2，所述轮子4放在对应的凹槽2内，带动所述转盘3沿凹槽2做圆周运动；其中N为自然数。
所述太阳能集热塔还包括工质输入管11和工质输出管10；所述工质输入管11和工质输出管10穿过太阳能集热塔支架12的中心连接于太阳能集热器9。
所述方位角调节装置的支撑台1是由混凝土筑造的支撑台。
所述反射装置8是平面反射镜、曲面反射镜或者菲涅尔反射镜。
所述方位角调节装置的转盘3的结构为方形、圆环或者多边形。
所有所述定日镜在所述方位角调节装置的转盘3上具有相同的焦点，都可以将太阳光反射到太阳能集热器9上。
本发明具有整体结构简单、成本低廉、调试方便，标准化程度 高等优点，能有效的提高热发电镜场的聚光效率，降低传动跟踪系统的功耗，能够方便有效的便应对大风、冰雹等恶劣的气候条件，耐候性得到增强。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.种塔式太阳能聚热系统，其特征在于，包括太阳能定日镜场和太阳能集热塔，所述太阳能定日镜场包括方位角调节装置、安装在方位角调节装置上的多个定日镜；所述方位角调节装置包括支撑台和转盘；所述转盘的底部转动安装在支撑台的上部，所述转盘的平面转动运动来统一调整安装在方位角调节装置上的多个所述定日镜的方位角；每个所述定日镜均包括支撑架、支撑横轴、聚热器安装座以及反射装置；所述支撑架固定设置于所述转盘上，所述支撑架的顶端可转动安装所述支撑横轴；所述支撑横轴的上方通过所述聚热器安装座固定安装所述反射装置；所述支撑横轴的转动运动使所述反射装置的俯仰角发生变化；所述转盘的中心位置和对应的支撑台的中心位置设有一个贯穿的通孔，所述太阳能集热塔穿过通孔固定在地面上，所述太阳能集热塔包括太阳能集热塔支架和设置在支架顶端的太阳能集热器，所述太阳能集热器能够吸收太阳能定日镜场反射的太阳能。
2.据权利要求1所述的一种塔式太阳能聚热系统，其特征在于，还包括控制装置和驱动装置，所述驱动装置安装在方位角调节装置的支撑台上；所述控制装置与驱动装置电连接，来控制驱动装置的工作；驱动装置驱动转盘在支撑台上做圆周运动，来统一调节定日镜的追日方位角；驱动装置驱动支撑横轴的转动运动来调节所述定日镜的反射装置的俯仰角，实现反射装置的精确定焦点跟踪。
3.据权利要求1所述的一种塔式太阳能聚热系统，其特征在于，所述转盘的底部铰链连接有N组同心的轮子组，每组的每个轮子距转盘中心的距离相等；所述支撑台上固定安装有与N组同心的轮子组对应的N组圆环凹槽，所述轮子放在对应的凹槽内，带动所述转盘沿凹槽做圆周运动；其中N为自然数。
4.据权利要求1所述的一种塔式太阳能聚热系统，其特征在于，所述太阳能集热塔还包括工质输入管和工质输出管；所述工质输入管和工质输出管穿过太阳能集热塔支架的中心连接于太阳能集热器。
5.据权利要求1所述的一种塔式太阳能聚热系统，其特征在于，所述方位角调节装置的支撑台是由混凝土筑造的支撑台。
6.据权利要求1所述的一种塔式太阳能聚热系统，其特征在于，所述反射装置是平面反射镜、曲面反射镜或者菲涅尔反射镜。
7.据权利要求1所述的一种塔式太阳能聚热系统，其特征在于，所述方位角调节装置的转盘的结构为方形、圆环或者多边形。
8.据权利要求1所述的一种塔式太阳能聚热系统，其特征在于，所有所述定日镜在所述方位角调节装置的转盘上具有相同的焦点，都可以将太阳光反射到太阳能集热器上。
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