CN115751265A - 一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统，包括若干个聚光集热单元，每一聚光集热单元内的聚光板对日追踪；若干聚光集热单元排列布置形成聚光阵列；聚光阵列通过固定支架固定安装于弧形圈梁底座上；聚光阵列的周边区域内安装有光伏板；弧形圈梁底座底部还固定安装有弧形齿条；弧形齿条与圆周减速电机传动连接；通过圆周减速电机驱动弧形齿条，弧形齿条通过啮合带动弧形圈梁底座做圆周运动，进而带动聚光阵列做圆周运动，对太阳方位追踪。本发明中聚光板与太阳能真空管之间的位差不一致，采用“高低位差”间隔布置方式，有更好的抗风性能；聚光集热单元的角度追踪仅通过调整聚光透镜自身的角度，而非对聚光集热单元整体角度调整，追踪调整更方便，能耗更低。

Description

一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统

技术领域

本发明涉及太阳能追踪技术领域，特别是涉及一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统。

背景技术

长期以来，人类在太阳能应用的实践中，无论是光热还是光电领域，难以突破太阳能自然能流密度的限制，单位面积所得到的能量有限，因此，各类型太阳能采集器的工作效率不高、适用范围不广，装备的投入产出比低下，比如：光伏应用产品在每平方米180瓦以下的产能中徘徊了数十年、光热应用的产品扎堆在80℃以下的低温领域艰难跋涉；传统的聚光型太阳能集器产品结构复杂，安装不便。因此，高倍率采集比、便于在建筑物屋面安装的聚光太阳能应用技术越来越引起人们的重视。

发明内容

本发明的目的是提供一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统，若干个聚光集热单元，每一所述聚光集热单元内的聚光板对日追踪；

若干所述聚光集热单元排列布置形成聚光阵列；所述聚光阵列通过固定支架固定安装于弧形圈梁底座上；所述聚光阵列的周边区域内安装有光伏板；所述弧形圈梁底座底部还固定安装有弧形齿条；所述弧形齿条与圆周减速电机传动连接；通过所述圆周减速电机驱动所述弧形齿条，所述弧形齿条通过啮合带动所述弧形圈梁底座做圆周运动，进而带动所述聚光阵列做圆周运动，对太阳方位追踪。

每一所述聚光集热单元中的传动轴与传动钢丝绳互相连接；若干所述传动轴均传动安装在跟踪装置上；所述跟踪装置包括传动钢丝；所述传动钢丝置于所述聚光集热单元一侧；所述传动钢丝与直流减速电机的输出轴传动连接；所述传动钢丝上传动安装有若干所述传动轴。

每一所述聚光集热单元均包括集热管和聚光板；所述聚光板位于所述集热管上方；相邻聚光集热单元内的所述聚光板高度不同，呈连续波浪状排布。

所述聚光集热单元还包括固定三角架；所述固定三角架在所述聚光板上等间距设置有若干个，所述固定三角架两端点与所述聚光板固定连接；所述固定三角架另一端点与所述传动轴固定连接；所述集热管置于所述固定三角架中心。

每一所述集热管开口端均与集热器联箱相连接。

所述集热管为内置U型排管的太阳能真空管。

所述聚光板为线性菲涅尔聚光板，其聚光结构位于所述聚光板的底部；所述聚光板上还布置有若干条加强筋。

所述集热器联箱内填充有保温材料。

还设置有风力测速器和GPS定位器；所述风力测速器和GPS定位器均分别与所述直流减速电机和圆周减速电机电性连接。

本发明公开了以下技术效果：本发明中聚光板与集热管之间的位差不一致，采用“高低位差”间隔布置方式，有更好的抗风性能；聚光集热单元的角度追踪仅通过调整聚光透镜自身的角度，而非对聚光集热单元整体角度调整，追踪调整更方便，能耗更低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为整体结构仰视图；

图2为整体结构俯视图；

图3为整体结构侧视图；

图4为聚光集热单元结构示意图；

图5为聚光集热单元结构侧视图；

其中，1、聚光集热单元；2、传动钢丝；3、直流减速电机；4、光伏板；5、弧形齿条；6、圆周减速电机；7、立柱；8、弧形圈梁底座；101、传动轴；102、集热管；103、固定三角架；104、聚光板；105、加强筋；106、集热器联箱；107、进/出口；9、固定支架；10、风力测速器；11、GPS定位器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统，包括若干个聚光集热单元1，每一聚光集热单元1内的聚光板104对日追踪；

若干聚光集热单元1排列布置形成聚光阵列；聚光阵列通过固定支架9固定安装于弧形圈梁底座8上；聚光阵列的周边区域内安装有光伏板4；弧形圈梁底座8底部还固定安装有弧形齿条5；弧形齿条5与圆周减速电机6传动连接；通过圆周减速电机6驱动弧形齿条5，弧形齿条5通过啮合带动弧形圈梁底座8做圆周运动，进而带动聚光阵列做圆周运动，对太阳方位追踪。

每一聚光集热单元1中的传动轴101与传动钢丝绳2互相连接；传动钢丝2置于聚光集热单元1一侧；传动钢丝2与直流减速电机3的输出轴传动连接；传动钢丝2上传动安装有若干传动轴101。

在本发明的一个实施例中，还设置有若干立柱7，立柱固定安装在弧形圈梁底座8底部。

每一聚光集热单元1均包括集热管102和聚光板104；聚光板104位于集热管102上方；相邻聚光集热单元1内的聚光板104高度不同，呈连续波浪状排布。

在本发明的一个实施例中，根据日照情况调整聚光板104的角度，以实现对太阳能的跟踪，达到高效利用太阳能辐射的目的。各个聚光集热单元1的传动轴101通过传动钢丝2互相连接，形成一个总的传动单元；通过直流减速电机3带动传动钢丝2进而带动各个传动轴101，使得各个聚光集热单元1中的聚光板104各自实现角度的调整。各个聚光集热单元1之间的聚光板104的角度调整，相互之间不影响。

进一步的，多个聚光集热单元1的集热管102之间在集热器联箱106中相互串联连接，形成集热器的工作介质流道。工作介质从一侧的集热器工质进出口107进入流道，从而进入到集热管102中的U形吸热金属管中，逐级加热后，从另一侧的集热器工质进/出口107流出，实现工作介质的温度提升，最终产生高温蒸汽(或其他高温工作介质)。

聚光集热单元1还包括固定三角架103；固定三角架103在聚光板104上等间距设置有若干个，固定三角架103两端点与聚光板104固定连接；固定三角架103另一端点与传动轴101固定连接；集热管102置于固定三角架103中心。

每一集热管102开口端均与集热器联箱106相连接。

集热管102为内置U型排管的太阳能真空管。

在本发明的一个实施例中，内置U型排管的太阳能真空管主要功能为将吸收太阳能辐照，将热量传递给内置的U型排管；内置U型排管的太阳能真空管的开口端插入到集热器联箱106中；闭口端利用固定支架9进行支撑固定。

聚光板104为线性菲涅尔聚光板，其聚光结构位于聚光板104的底部；聚光板104上还布置有若干条加强筋105。

在本发明的一个实施例中，聚光板104位于集热管102的上方，其作用将照射至自身平面上的平行太阳光向下“线聚焦”，将光线聚焦至集热管102上，以实现增大太阳光利用面积以及提高太阳能辐照强度，以使工作介质的达到更高的温度，最终可以产生蒸汽。

在本发明的一个实施例中，集热器联箱106上设置有进/出口107；工作介质从某一侧的进/出口107进入流道，从而进入到各个串联的U型排管中，逐级加热后，从而从另一侧的进/出口107流出，实现工作介质的温度提升。

在本发明的一个实施例中，在国际上，正在广泛推广应用的是“反射聚光”，如槽式、碟式、塔式反射聚光器；目前最为成熟的槽式光热中高温技术，由于体积硕大，只能作水平定轴一维跟踪，效率难以提升，大面积的曲面反射镜难以进行清洁维护，其直通式真空玻璃集热管损坏率高，使用的导热油一吨动辄三、四万元，价格昂贵，属于成熟但不理想的产品；而塔式的发电效率还比较低，蝶式仍处在试验阶段。其难以突破的共同缺陷是：1、效率低：由于反射式聚光属前焦式聚光器，集热器悬置于聚光器与光源之间，部份遮挡了宝贵的聚光面积，又不便进行三维跟踪(尤其是槽式聚光器)，因而效率低至30％以下；2、占地面积大：由于低效的原因，因此需占用很大的土地面积安装庞大的聚光器阵列，每千瓦发电容量占地78平方米；3、造价高；4、不便于分布式使用：由于设备庞大，因此只能集中采集、低效转换成电能后远程输送，无法对分散的热应用设备进行点对点的热能高效直供。

进一步的，而本申请中采用线性菲涅尔聚光板用折射聚光法高倍率接收太阳能，提高太阳能的能流密度，以达到高温收集之目的。菲涅尔透镜是一种轻而薄的平板式透镜，属微结构光学薄膜技术领域，属于“后焦”型聚光器，其优点是焦点或焦线在光源与透镜之后方，这给集热器的设置和保温措施的实施带来很大方便。由于轻、薄的优势，其支撑结构和跟踪系统就能做得简单、轻巧、易于实现，并能做到对太阳的三维实时跟踪，以最大化地获取太阳的能量。同时，也便于设备的小型化、轻型化，即能组合成大规模的阵列，用于大型工业用途或集中供热、供电，又能做成较小系统，便于家庭或分散的用户就近供热、供电。

在本发明的一个实施例中，本装置中集热器联箱106为全密封不锈钢焊接组件，内胆采用SUS304#耐腐蚀不锈钢，可承受0.8～2.5MPa压力，能保证系统长久不滴不漏。

集热器联箱106内填充有保温材料。

还设置有风力测速器10和GPS定位器11；风力测速器10和GPS定位器11均分别与直流减速电机3和圆周减速电机6电性连接。

在本发明的一个实施例中，本聚光集热单元1的主要受风面聚光透镜为按真空管数量单独布置，其受风面较小；菲涅尔聚光透镜上间隔设置透明的加强筋105，增加聚光透镜的强度；相邻聚光集热单元1内的聚光板104的高度差不一致，聚光集热单元1采取“高位差”与“低位差”间隔布置的方式，可以使风能有效的穿过集热器，有效地降低集热器的阻力；通过上述设置，装置具有更好的抗风性能，可以实现对台风的抵御。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统，其特征在于，包括：若干个聚光集热单元(1)，每一所述聚光集热单元(1)内的聚光板(104)对日追踪；

若干所述聚光集热单元(1)排列布置形成聚光阵列；所述聚光阵列通过固定支架(9)固定安装于弧形圈梁底座(8)上；所述聚光阵列的周边区域内安装有光伏板(4)；所述弧形圈梁底座(8)底部还固定安装有弧形齿条(5)；所述弧形齿条(5)与圆周减速电机(6)传动连接；通过所述圆周减速电机(6)驱动所述弧形齿条(5)，所述弧形齿条(5)通过啮合带动所述弧形圈梁底座(8)做圆周运动，进而带动所述聚光阵列做圆周运动，对太阳方位追踪。

2.根据权利要求1所述的一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统，其特征在于：每一所述聚光集热单元(1)中的传动轴(101)与传动钢丝绳(2)互相连接；所述传动钢丝(2)置于所述聚光集热单元(1)一侧；所述传动钢丝(2)与直流减速电机(3)的输出轴传动连接；所述传动钢丝(2)上传动安装有若干所述传动轴(101)。

3.根据权利要求2所述的一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统，其特征在于：每一所述聚光集热单元(1)均包括集热管(102)和聚光板(104)；所述聚光板(104)位于所述集热管(102)上方；相邻聚光集热单元(1)内的所述聚光板(104)高度不同，呈连续波浪状排布。

4.根据权利要求3所述的一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统，其特征在于：所述聚光集热单元(1)还包括固定三角架(103)；所述固定三角架(103)在所述聚光板(104)上等间距设置有若干个，所述固定三角架(103)两端点与所述聚光板(104)固定连接；所述固定三角架(103)另一端点与所述传动轴(101)固定连接；所述集热管(102)置于所述固定三角架(103)中心。

5.根据权利要求3所述的一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统，其特征在于：每一所述集热管(102)开口端均与集热器联箱(106)相连接。

6.根据权利要求3所述的一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统，其特征在于：所述集热管(102)为内置U型排管的太阳能真空管。

7.根据权利要求3所述的一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统，其特征在于：所述聚光板(104)为线性菲涅尔聚光板，其聚光结构位于所述聚光板(104)的底部；所述聚光板(104)上还布置有若干条加强筋(105)。

8.根据权利要求6所述的一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统，其特征在于：所述集热管(102)中的内置U形排管之间在集热器联集箱(106)中相互串联连接。

9.根据权利要求2所述的一种全自动追踪抗台风型太阳能高温蒸汽系统，其特征在于：还设置有风力测速器(10)和GPS定位器(11)；所述风力测速器(10)和GPS定位器(11)均分别与所述直流减速电机(3)和圆周减速电机(6)电性连接。

Images