CN201535584U - 一种合体工作管及太阳能蒸汽发生装置 - Google Patents

Abstract

一种合体工作管及太阳能蒸汽发生装置，属于太阳能设备技术领域。其合体工作管包括一个两端封闭的聚焦管，聚焦管集光面的内壁上固定有储热材料，储热材料的上方沿管长方向设置有输汽管和给水管，输汽管的一端为蒸汽入口，给水管上设置有喷水口，聚焦管的外壁上密封包容有绝热管，绝热管的长度方向上对应聚焦管的集光面制有条状开口，在绝热管与聚焦管之间装有绝热材料或抽成真空，并均布固定有小支承轮。太阳能蒸汽发生装置是在太阳能集光器的反光曲面圆心线部位设置有合体工作管，且聚焦管的集光面朝向太阳能集光器的反光曲面。较好地解决了聚焦管外部的保温问题，延长了聚焦管制汽，输汽的时间，产汽时间短，蒸汽温度高，光热综合利用率高。

Description

一种合体工作管及太阳能蒸汽发生装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能加热装置和太阳能蒸汽发生装置，具体来说涉及一种合体工作管及太阳能蒸汽发生装置。属于太阳能设备技术领域。

背景技术

中国专利公告号：CN 101344020A，公告日：2009年1月14日，发明名称《太阳能塔式聚焦高温集热蒸汽锅炉-汽轮机发电装置》是在高塔周围的地面上排列安装n个各由平面反光板、太阳追踪传感器及其控制机构组成的太阳能集热单元，各自自动跟踪太阳把不同位置的阳光反射到塔顶聚焦点处——太阳能蒸汽锅炉周围，加温太阳能蒸汽锅炉产生蒸汽压力，驱动汽轮机转动带动发电机发出交流电来，经变压器变压并入电网使用。在上述技术方案中，塔式热聚焦器即聚焦炉安装在塔顶部，是一个固定装置，集光镜设置在塔工热聚焦器四周，是一个动态装置，各集光镜群体式地分布在塔的四周，因立地位置、光角度、反射距离各不相同，故将太阳光、集光镜、聚焦器之间协调统一起来，达到光聚焦的目标就非常的困难，特别是设置在塔式热聚焦器南北二域的集光镜，常因阳光反射角背离塔心而难以实现光反射目标，仅限中午时段的聚焦效果比较好，由此塔式热聚焦器和集光器会因协调不统一而带来光热接收率低、接收时间短的问题。

多个集光镜以塔式热聚焦器为中心呈多层环状分布，在光反射聚焦过程中，光反射延伸的距离越长，光热损失越大，光束中心的温度和密度比光束周围的要高，处于不平衡状态，这样光束的温度和密度就会向外扩散，或是被光束周围吸收；而且空气湿度越高，光热被吸走的速度越快，光热损失越大；当反射光的光束距离延伸到一定的程度，光束热能会被穿透层中和，从而逐渐消失光热。因此设置在塔式热聚焦器外围的集光器，光射距离过长，所带来热损失问题比较严重。

阳光经集光器反射到塔式热聚焦器外壁，塔式热聚焦器的外壁是黑色金属，通过该黑色金属将光热传流至聚焦器内的工质——水，因黑色金属散热性很强，而且由于塔式热聚焦器的外壁要接收反射光，不具备安装保温层如真空腔的条件，无法对塔式热聚焦器进行保温，若按黑色金属材料热传导系数来考虑，其热损失将大于25％，保温效果差。

发明内容

本实用新型的第一个目的是针对现有塔式热聚焦器反射光热损失大，聚焦器保温效果差的缺陷和不足，提供了一种热损失小，保温效果好，热效率高的合体工作管。

本实用新型的第二个目的是针对现有太阳能蒸汽发生装置，热损失大，光热接收率低，集光镜调整不便的缺陷和不足，提供一种热损失小，保温效果好，热效率高的太阳能蒸汽发生装置。

本实用新型的第一个目的是通过以下方式实现的：一种合体工作管，有一个两端封闭的聚焦管，所述聚焦管集光面的内壁上固定有储热材料，聚焦管内部储热材料的上方沿管长方向设置有输汽管和给水管，所述输汽管和给水管的一端穿过聚焦管的一端通向外部，输汽管的另一端为蒸汽入口，聚焦管内部的给水管上对应储热材料设置分布有喷水口，所述聚焦管的外壁上密封包容有绝热管，绝热管的长度方向上对应聚焦管的集光面制有条状开口，在绝热管与聚焦管之间装有绝热材料或抽成真空，绝热管横断面的内壁上均布固定有小支承轮，小支承轮顶托支撑在聚焦管的外壁上。

所述绝热管的长度大于或等于聚焦管加热伸长后的长度，绝热管上的条状开口部位固定有指向聚焦管中心的密封板，密封板的端部设置有高密度陶瓷纤维管，高密度陶瓷纤维管与聚焦管的外壁紧密接触。

所述绝热管的外壁上沿管长均布有绝热管开张控制臂，绝热管开张控制臂上的两夹持杆垂直夹持在绝热管的外壁上，夹持杆的下端固定在靠近绝热管条状开口部位的外壁上，两夹持杆的中部铰接有一横杆，两夹持杆的上部均设置有法兰架，两法兰架经螺栓相互连接，在法兰架上还设置有顶起螺栓。

所述绝热管水平中心线两侧的外壁上沿管长方向设置有凸板，两凸板分别与加强板上对应设置的两滑槽相配合，加强板上设置有半圆形的开口，两滑槽径向对称地设置在加强板的开口端。

所述绝热管的外壁上设置有连通绝热管内部的真空负压开关、湿度传感器、抽真空头和干燥剂注入头，还设置有连通聚焦管内部的安全气阀，温度表和蒸汽压力开关。

所述聚焦管的内部沿管长均布有支撑架，所述的支撑架设置在储热材料的正上方，支撑架上设置有径向支承两根给水管的框架和径向支承输汽管的大支承轮，所述给水管和输汽管的长度小于或等于聚焦管长度与输汽管蒸汽入口端汽室长度之差，给水管上靠近输汽管蒸汽入口一侧的喷水量大于给水管进水口一侧的喷水量。

本实用新型的第二个目的是通过以下方式实现的：一种太阳能蒸汽发生装置，包括太阳能集光器，在太阳能集光器的反光曲面圆心线部位设置有合体工作管，所述合体工作管上的聚焦管集光面朝向太阳能集光器的反光曲面。

所述的太阳能集光器包括镜架，集光镜，立柱及镜架旋转装置，所述镜架两端的受光面一侧垂直固定有两个旋转臂，旋转臂上固定有旋转轴，旋转轴对应安装在支柱上，其中的一个旋转臂上以旋转轴为轴心固定有大齿轮，大齿轮与镜架旋转装置上的主动小齿轮相啮合，镜架旋转装置固定在立柱上，所述的集光镜平行于旋转轴的中心线排列，并成排地铰接在镜架上，各集光镜的背面均设置有调整杆，每一排中各集光镜背面的调整杆均与一镜体驱动机构相连接，所述合体工作管上的输汽管、给水管接口端固定在一个旋转臂上，合体工作管的另一端由另一旋转臂支撑，并伸至另一旋转臂的外侧。

两个以上的所述镜架并列成一组，各镜架上的旋转臂经旋转轴分别安装在支柱上，相邻的两旋转臂和两旋转轴均分别联成一体，所述合体工作管上的输汽管、给水管接口端固定在一个边部旋转臂上，合体工作管的另一端伸至另一个边部旋转臂的外侧。

所述合体工作管上绝热管的条状开口两侧均设置有集光面挡板牵拉轨道，所述两边部旋转臂的外侧对应聚焦管的集光面设置有支架，支架上安装有集光面挡板牵引装置，集光面挡板牵引装置由分别设置在支架上的卷带盘、电机、柔性隔热挡板和牵拉链组成，电机经皮带与卷带盘的转轴连接，柔性隔热挡板的一端绕在一个卷带盘上，另一端经两根牵拉链与另一卷带盘连接，所述的牵拉链和柔性隔热挡板的侧边可搁置在集光面挡板牵拉轨道上。

与现有技术相比本实用新型具有以下明显的优点：

1.合体工作管是将聚焦管、绝热管、给水管、输汽管、储热材料及热能储备等功能会集在同一线状管道上，完成聚焦、保温、储热、给水、制汽、输汽等工作任务，合体工作管解决了因各管之间因受热程度不同，胀缩系数不同，导致冷热胀缩物理干扰所发生的弯翘、变型、断裂等问题，也简化了复杂的结构问题。在合体工作管中管与管之间、管与固定支撑件之间均为动态结构体，相互支承而不相互固定连接，各管因受热程度不同，膨胀系数不同，可以让其在自由伸缩的环境中工作。结构简单，制作方便，吸热制汽效率较高。

2.在聚焦管的外部包容有绝热管，绝热管内部为真空或填充有绝热材料，在聚焦管的集光面外部设置了集光面挡板牵引装置，实现了聚焦管外壁的全密封保温，较好地解决了聚焦管外部的保温问题，延长了聚焦管制汽，输汽的时间，产汽时间短，蒸汽温度高，光能转换效率高。

3.采用曲面万向太阳能集光器，各集光镜的光反射距离较短且基本一致，光接收率高，反射效率高，聚焦及加热效果好。现有塔式集光器装置日发电量少于1～1.3度，本实用新型在集光器上安装合体工作管，日发电量平均值可达4.2～5.8度/m²，比塔式集光器装置热机发电转换值高四倍以上，本实用新型光电直接转换发电日的发电量为1-1.8度，比光电直接转换发电高2-4倍，光热综合利用率提高。

4.本实用新型年营运成本少于收益值的3％，塔式集光器装置营运成本大于收益值的20％，由于塔式集光器的收益值比本实用新型的收益值低四倍，实际营运成本塔式集光器比本实用新型约高20倍以上。本实用新型的光接收率可达98％以上，除机械能耗18％以外，光热转换率达75％以上，比其它热机转换、热电转换方法，其光热综合利用率高2-4倍。

5.本实用新型装置日发电量平均值4.2～5.8度/m²，塔式集光器装置日发电量少于1～1.3度，万向集光器装置比塔式集光器装置热机发电转换值高四倍以上，光电直接转换发电的日发电量为1～1.8度，光电直接转换发电高2～4倍。

6.本实用新型的镜架经旋转臂搁置在立柱上，是悬挂式结构，因其利用空中空间，可在浅水湖中建设，湖中同样可以养鱼；可在滩涂、沙漠建设，地面可以用作牧场，充分节约土地资源。适合在浅水湖、滩涂、沙漠、牧场等区域上建设。

7.本实用新型利用太阳热能发电，属于无污染、无噪音、无采热成本的绿色环保型项目，一次建成可持续使用50年以上，寿命长，性能可靠，维修方便。

8.本实用新型装置用于150MW发电站，总投资18亿元以内，塔式电站投资在30亿元以上，按0.6元/度计，回报率在10-14％，塔式电站回报率在3～4％，比塔式电站回报率高300％。

附图说明

图1是本实用新型合体工作管10的结构示意图；

图2是本实用新型合体工作管10的纵向剖视示意图；

图3是本实用新型太阳能蒸汽发生装置的结构示意图；

图4是图3的左视图；

图5是图3中镜架1曲面向上时的左视图；

图6是图5中的集光镜2的安装结构示意图；

图7是图5中集光镜2的I局部放大图；

图8是合体工作管10在旋转臂4上的安装示意图；

图9是集光面挡板牵引装置60的安装示意图；

图10是图8，图9中的A-A剖视图；

图11是图10中的II局部放大图。

图中，镜架1，集光镜2，立柱3，旋转臂4，旋转轴5，大齿轮6，主动小齿轮7，镜体驱动机构8，立杆9，合体工作管10，调整杆11，定距索12，牵拉索13，绝热管20，小支承轮21，高密度陶瓷纤维管22，滑槽23，真空负压开关24，湿度传感器25，抽真空头26，干燥剂注入头27，摄像头28，集光面挡板牵拉轨道29，绝热管开张控制臂30，夹持杆31，横杆32，法兰架33，顶起螺栓34，聚焦管40，储热材料41，输汽管42，给水管43，喷水口44，支撑架45，大支承轮46，安全气阀47，温度表48，蒸汽压力开关49，加强板50，凸板51，集光面挡板牵引装置60，柔性隔热挡板61，牵拉链62，卷带盘63、电机64，行程开关65，液压缸81，牵拉杆82，液压泵83，液压油箱84，南北向光控触发器85。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述：

参见图1，图2，本实用新型的一种合体工作管，有一个两端封闭的聚焦管40，所述聚焦管40集光面的内壁上固定有储热材料41，聚焦管40内部储热材料41的上方沿管长方向设置有输汽管42和给水管43，所述输汽管42和给水管43的一端穿过聚焦管40的一端通向外部，输汽管42的另一端为蒸汽入口，聚焦管40内部的给水管43上对应储热材料41设置分布有喷水口44，所述聚焦管40的外壁上密封包容有绝热管20，绝热管20的长度方向上对应聚焦管40的集光面制有条状开口，在绝热管20与聚焦管40之间装有绝热材料或抽成真空，绝热管20横断面的内壁上均布固定有小支承轮21，小支承轮21顶托支撑在聚焦管40的外壁上。所述的储热材料41可采用市售的耐高温1500℃的陶瓷集热材料。所述聚焦管40上的集光面是指经集光器聚焦后反射光集中照射在聚焦管40表面上的一段条状区域。所述合体工作管10内聚焦管等各管所用的材料可全部选用合金钢。

图1，图2中，所述绝热管20的长度大于或等于聚焦管40加热伸长后的长度，绝热管20上的条状开口部位固定有指向聚焦管40中心的密封板，密封板的端部设置有高密度陶瓷纤维管22，高密度陶瓷纤维管22与聚焦管40的外壁紧密接触。所述的高密度陶瓷纤维管22即为耐火陶瓷纤维密封管，绝热管20有4/5是真空体或保温体，1/5是聚焦光接收口，呈八字型开口，聚焦管40的重量压在绝热管20开口部分的二反边上，受压的反边会将绝热管20张开，在此应加设绝热管20扩张的密封板进行加强，并在密封板上套入厚壁的高密度陶瓷纤维管22即耐火陶瓷纤维密封管，聚焦管40重压在该反边上的高密度陶瓷纤维管22上，来满足真空密封及内外管之间可自由伸缩的功能要求。

所述绝热管20的外壁上沿管长均布有绝热管开张控制臂30，绝热管开张控制臂30上的两夹持杆31垂直夹持在绝热管20的外壁上，夹持杆31的下端固定在靠近绝热管20条状开口部位的外壁上，两夹持杆31的中部铰接有一横杆32，两夹持杆31的上部均设置有法兰架33，两法兰架33经螺栓相互连接，在法兰架33上还设置有顶起螺栓34。当顶起螺栓34将两法兰架33向外顶开时，两夹持杆31的下端分别绕横杆32上的铰轴向绝热管20的垂直中心线移动，将聚焦管40夹紧，反之，当顶起螺栓34收回，两法兰架33相互靠拢时，两夹持杆31的下端分别向外张开，放松聚焦管40。在绝热管20的管长方向上按一定距离布置绝热管开张控制臂30，可保证绝热管20与聚焦管40之间的密封和承重的要求。

在绝热管20的外壁上设置有连通聚焦管40内部的安全气阀47，温度表48和蒸汽压力开关49。所述的绝热管20内可填充绝热材料进行保温。

当所述的绝热管20采用真空绝热方式时，所述绝热管20的外壁上设置有连通绝热管20内部的真空负压开关24、湿度传感器25、抽真空头26和干燥剂注入头27。

所述聚焦管40的内部沿管长均布有支撑架45，所述的支撑架45设置在储热材料41的正上方，支撑架45上设置有径向支承两根给水管43的框架和径向支承输汽管42的大支承轮46。为适应太阳能加热温度变化较大的特点，两根给水管43的直径一大一小，喷水量也不相同，可以分别喷水，也可以同时喷水，以满足聚焦管40内部不同温度下制汽的需要。所述给水管43和输汽管42的长度小于或等于聚焦管40长度与输汽管42蒸汽入口端汽室长度之差，所述的汽室即为聚焦管40内为便于输汽管42的蒸汽入口处进汽方便所留出的空间，它可以集蓄、储存聚焦管40内的蒸汽，并保证蒸汽向输汽管42的蒸汽入口源源不断地输送。给水管43上靠近输汽管42蒸汽入口一侧的喷水量大于给水管43进水口一侧的喷水量。其实现方法可以是：调整聚焦管40内部给水管43上喷水口44的分布密度。聚焦管40内给水管43中的水处于水态或气态，进水端为冷水，温度较低，随着流程的延长温度渐高，形成气态，为防止输汽管42输出端受给水管42进水端低温的影响，在进水端的喷水口44的密度低于延伸段，给水管42终端的喷水口44已处于喷汽状态，汽体经储热材料41加热后，导流至输汽管42终端的蒸汽入口，输汽管42从终端的蒸汽入口导入蒸汽，并从输汽管42的输出端输出。如设计成给水管43的给水入口段即南端喷水口44的密度低，喷水量小，给水管43的终端即北端喷水口44的密度高，喷水量大，使聚焦管40内部的蒸汽在输汽管42蒸汽入口端即北端处于低温状态，蒸汽出口端即南端处于高温状态，因大部份的水或汽在北端喷出，在发电机组用汽的抽吸作用下，聚焦管40南端的高温汽体在管内由南向北导流，北端是输汽管42的蒸汽入口，蒸汽从蒸汽入口进入输汽管42内部，并在输汽管42内由北向南导流，经过南段时经聚焦管40内部的高温段蒸汽对输汽管42内的蒸汽再次加热，蒸汽温度在逐渐上升而后输出，送入发电机组。也可以在给水管43均布的喷水口44上采用直径不同，流量不同的喷嘴，以达到输汽管42蒸汽入口一侧的喷水量大于给水管43进水口一侧的喷水量的目的。

参见图3，图4，图5，图6，图7，本实用新型的太阳能蒸汽发生装置，包括太阳能集光器，在太阳能集光器的反光曲面圆心线部位设置有合体工作管10，所述合体工作管10上的聚焦管40集光面朝向太阳能集光器的反光曲面。所述的太阳能集光器可以采用现有的聚焦式太阳能集光器。

但最好是采用本申请人于同日向国家知识产权局专利局申请的《太阳能发电万向集光器》。即所述的太阳能集光器包括镜架1，集光镜2，立柱3及镜架旋转装置，所述镜架1两端的受光面一侧垂直固定有两个旋转臂4，旋转臂4上固定有旋转轴5，旋转轴5对应安装在支柱3上，其中的一个旋转臂4上以旋转轴5为轴心固定有大齿轮6，大齿轮6与镜架旋转装置上的主动小齿轮7相啮合，镜架旋转装置固定在立柱3上，所述的集光镜2平行于旋转轴5的中心线排列，并成排地铰接在镜架1上，各集光镜2的背面均设置有调整杆11，每一排中各集光镜背面的调整杆11均与一镜体驱动机构8相连接，所述合体工作管10上的输汽管42、给水管43接口端固定在一个旋转臂4上，合体工作管10的另一端由另一旋转臂4支撑，并伸至另一旋转臂4的外侧。通常情况下，镜架1的受光面按东西方向布置，并通过镜架旋转装置上的主动小齿轮7带动大齿轮6转动，使旋转臂4及镜架1由东向西转动，以适应太阳高低角的变化，由于各集光镜2平行于旋转轴5依次排列，并可通过镜体驱动机构8调整集光镜8向南北方向偏转的角度，以适应太阳方位角的变化，故可以满足万向集光器的要求。其中，所述的镜架旋转装置由电机、减速机组成，通过减速机动力输出轴上的主动小齿轮7带动大齿轮6转动。

图3中，所述的旋转臂4为等腰三角形构架，等腰三角形的两底角与镜架1固定连接，在靠近其顶角的一侧上设置有合体工作管10的安装位，且在等腰边上设置有支架，在支架上系固钢索以连接镜架1曲面的侧边。所述的旋转轴5设置在旋转臂4的对称轴线上。旋转轴5最好是设置在镜架1、集光镜2、旋转臂4和合体工作管10等转动件在旋转臂4对称轴线上的总重心位置即静平衡位置，这样可以减少镜架旋转装置的驱动力。

图8中，所述两个以上的镜架1并列成一组，各镜架1上的旋转臂4经旋转轴5分别安装在支柱3上，相邻的两旋转臂4和两旋转轴5均分别联成一体，每一镜架1的一个旋转臂4上以旋转轴5为轴心固定有大齿轮6，大齿轮6与镜架旋转装置上的主动小齿轮7相啮合，镜架旋转装置固定在立柱3上。多个镜架1并列成一体后分别由主动小齿轮7及镜架旋转装置进行驱动，受光面积大，整体性好，节省动力，镜架旋转装置的运行效率提高。所述合体工作管10上的输汽管42、给水管43接口端固定在一个边部旋转臂4上，合体工作管10的另一端伸至另一个边部旋转臂的外侧。

图5，图6，图7中，所述的镜架1为桁架结构，镜架1的受光面一侧为曲面，所述集光镜2的迎光面为反光镜。

图3，图4中所示的是早晨日照时旋转臂4横置的位置，图5中所示的是正午日照时旋转臂向下放置的位置，在旋转臂4上安装有合体工作管10，镜架1的受光面为曲面，集光镜2安装在曲面上，集光镜2的迎光面为反光镜，其表面可采用磁溅镀银镜面，镜架1及集光镜2均朝向太阳，可以将太阳光集中反射到合体工作管10上。

图5，图6，图7中，所述集光镜2的背面经铰轴铰接有一立杆9，立杆9的另一端固定在镜架1上。所述的镜体驱动机构8由液压缸81和牵拉杆82组成，液压缸81经管道、液压泵83与液压油箱84相连通，液压缸81的缸体固定在镜架1上，液压缸81上的推杆与牵拉杆82铰接，同一排中各集光镜1上调整杆11的另一端均铰接在牵拉杆82的杆体上。图4，图5中液压缸81的推杆缩回，牵拉杆82将集光镜2翻向左边。图6中，液压缸81的推杆伸出，牵拉杆82随之将集光镜2翻向右边。

所述液压泵81的电控开关为安装在合体工作管10靠近两旋转臂4部位的南北向光控触发器85。南北向光控触发器85由光敏传感器和施密特触发器组成，南北向光控触发器85安装在合体工作管上光出界的临界处，通过光敏传感器和施密特触发器来控制液压泵81动作，从而适应太阳方位角的变化、实现集光、反射、聚焦的目标。

参见图8，图9，图10，所述绝热管20水平中心线两侧的外壁上沿管长方向设置有凸板23，两凸板滑槽23分别与加强板50上对应设置的两滑槽51相配合，加强板50上设置有半圆形的开口，两滑槽51径向对称地设置在加强板50的开口端。加强板50可以设置在绝热管20的中部，在加强板50上靠近滑槽51的部位固定牵拉索13，牵拉索13的另一端固定在旋转臂4的顶端，斜向拉起合体工作管10，由于凸板23和滑槽51的设置，使得绝热管20可自由地沿长度方向伸缩，而不会对牵拉索13造成影响。

结合图2，本实用新型太阳能蒸汽发生装置安装时，镜架1及合体工作管19按垂直于东西的方向摆放，合体工作管19的南端为带有输汽管、给水管接口的固定端，管体的热胀冷缩向北进行，相邻两旋转臂4的顶部之间固定有定距索12，控制两旋转臂之间的距离，在向北的各旋转臂4上均采用加强板50与绝热管20上的滑槽23连接，并将加强板50固定在旋转臂4上，防止因管体伸缩而造成旋转臂4之间距离的变化。

参见图9，图10，图11，所述合体工作管10上绝热管20的条状开口两侧均设置有集光面挡板牵拉轨道29，所述两边部旋转臂4的外侧对应聚焦管40的集光面设置有支架，支架上安装有集光面挡板牵引装置60，集光面挡板牵引装置60由分别设置在支架上的卷带盘63、电机64、柔性隔热挡板61和牵拉链62组成，电机64经皮带与卷带盘63的转轴连接，柔性隔热挡板61的一端绕在一个卷带盘63上，另一端经两根牵拉链62与另一卷带盘63连接，所述的牵拉链62和柔性隔热挡板61的侧边可搁置在集光面挡板牵拉轨道29上。所述的柔性隔热挡板61由绝热布和不锈钢板复合而成，在不锈钢板的下方连接有牵拉链62，牵拉链62置于绝热管20下方条状开口两侧的集光面挡板牵拉轨道29中。柔性隔热挡板61盘绕在北边的支架上，牵拉链62的一端与旋转臂4南边的支架连接，日落后，开启南边支架上的电机64，由北向南牵拉柔性隔热挡板61，将绝热管20的开口部分密封，延长保温时间，也同时延长制汽、输汽发电时间。太阳升起后，开启旋转臂4北边支架上的电机64，将柔性隔热挡板61收回，在合体工作管10的两端设置有行程开关65，以控制柔性隔热挡板61牵拉的距离。

结合图8，在给水方面：是采用保持恒压的给水系统。其中：多级变频泵是自动调频、多单元泵泵组自动调压保持恒压的给水机组；过滤装置是给水过程中的过滤装置，防止砂粒堵塞喷水口44或喷嘴；水稳压器是保持二个水终端平衡水压的真空罐，起到因压力波动过大防止计量泵断流的作用。

在聚焦管40外部的给水管43一端安装回止压力阀，防止聚焦管40内的压力逆流。回止压力阀是安装在聚焦管外部给水管43的给水入口处，作用是控制聚焦管40内的汽压逆流至给水管43，计量泵给水压力大于回止压力阀和聚焦管40内部的压力，计量泵自身压力不能达到，主要依赖计量泵下沿的管内压力，下沿管内压力由多级变频泵来保持管内额定压力。变频泵给水额定压力略低于聚焦管管内压力，经过计量泵压力补充而大于聚焦管管40内部的压力。

储热材料41安装在聚焦管40内壁的下方处，制汽在聚焦管40内进行。输汽管42与聚焦管40内部的压力处于平衡状态，给水管43的压力大于输汽管42和聚焦管40内部的压力，给水管43上分布喷水口44并安装喷嘴，给水管43的进水端安装回止压力阀，防止蒸汽逆流至给水管43上。

本实用新型中的太阳能发电万向集光器东西向运行时的镜架旋转装置由时制式制动器制动运行，在停止运行时，受物体的惯性和风力的作用力，旋转臂4及镜架1在悬挂的状态下将会来回晃动，错乱集光器的正常工作时制。刹车器是选用磁粉式刹车器，该刹车器安装在镜架旋转装置第一组减速齿轮被传动的齿轮轴上，该齿轮轴荷载小，便于控制。刹车器在万向集光器运行时释放，停止时快速刹住，与时制式制动器同步伺服工作，时制式制动器亦称为带刹制动器。

本实用新型的热机转换发电工作过程如下：先由集光器将太阳光反射至聚焦管40，由聚焦管40内的储热材料41储热，储热材料41接受给水管43上喷水口44喷出的水，制得压力蒸汽，蒸汽经输汽管42送出，并使用压力蒸汽推动汽轮机，汽轮机切割砺磁，发出电力输入电网。

发电机组方面：汽轮发电机组是在蒸汽的推动下，切割砺磁输出电力的装置，通过转换气阀可选择某机组运行或停止，采用凝水塔可将机组排放的水蒸汽冷凝回收的装置，通过并网装置可将发电机组输出电力向电力网输送电力的装置，以上装置均可采用现有的成熟技术完成，在此不作赘述。

参见图3，图4，图8，若配备单台100MW发电机组或两台50MW发电机组，并采用合体工作管10供热蒸汽发电，需要集光镜2的总受光面积27.648万平方米，可设计确定集光镜2与合体工作管10之间的距离为30m，即弧形镜架1的半径为60m，弧度45度，弧长为47.1m，镜架1的高度方向上每一竖排设置集光镜2为16面，每面的高度3m，即48m，加上合体工作管10的挡光区1.2m，防火槽(清洁走道)4条计1.2m，镜与镜之间间隙5条计0.20m，镜架1的弧总长50.60m；镜架1的长度方向上每一横排设置集光镜2共48面，每面的宽度1.2m，两面集光镜2之间的间隙0.03m×47条，计1.41m，二端部各留0.05m，计0.1m，总长度为59.11m。两个立柱3之间为一个单元，一个单元中镜架1的尺寸为59.11×50.60m。每一单元内，立柱3与旋转臂4之间的间隙0.2M，立柱3与旋转臂4的间隙为两条，长度为0.4m，立柱3的宽度4M，即一个单元的长度为1.6+0.4+4+59.11＝65.11m，一个组分有10个单元，每个组分长度为59.11×10+11×6＝657.1m，共有组分10个，2组分为一排共5排，每排长度657.1×2+86m(道路三条)＝1400m，另加综合区、发电区、库水区100m，南北向长度1500m，东西向间距200m，总长度1000m。综合占地面积为东西向距离1000m，南北向距离1500m，即为1.5平方公里。

立柱3的高度：镜架1的弧长50.6m，弦长49.15m，立柱3的高度为弦长的1/2加空高距5m，即29.5m，旋转轴5安装在立柱3的顶部。在立柱3的顶部用锚索向两侧下方牵拉并锚定在地基上。

旋转臂4的高度：集光镜2的镜面与合体工作管10之间的距离为30m，旋转臂4上部的长度为合体工作管10长度的1/4，即15m，形成合体工作管10与牵拉索13的夹角为30度，旋转臂4的总高为30m+15m＝45m。大齿轮6的直径6m，主动小齿轮7直径250mm，转速2转/小时，电机转速10.8万转/小时，减速机倍率54000∶1，合体工作管10的外径约2m，长度60m。

立柱3+旋转臂4的总高：旋转轴5安装在旋转臂4底端向上11m处，立柱3+旋转臂4的总高度为29.5+45-11＝63.50m。

本实用新型太阳能蒸汽发生装置的光接收率可达98％以上，除机械能耗18％以外，光热转换率可达75％以上，比其它热机转换、热电转换方法，其光热综合利用率提高2-4倍。

若本太阳能集光器设置在我国中部地区，则宜选择浅水湖作为集光器的安装、使用地点，可排除湖水后进行建设，建成后蓄水养鱼，不占耕地，制汽用水紧缺时可就地应急取水。

Claims (10)

1.一种合体工作管，其特征在于：有一个两端封闭的聚焦管(40)，所述聚焦管(40)集光面的内壁上固定有储热材料(41)，聚焦管(40)内部储热材料(41)的上方沿管长方向设置有输汽管(42)和给水管(43)，所述输汽管(42)和给水管(43)的一端穿过聚焦管(40)的一端通向外部，输汽管(42)的另一端为蒸汽入口，聚焦管(40)内部的给水管(43)上对应储热材料(41)设置分布有喷水口(44)，所述聚焦管(40)的外壁上密封包容有绝热管(20)，绝热管(20)的长度方向上对应聚焦管(40)的集光面制有条状开口，在绝热管(20)与聚焦管(40)之间装有绝热材料或抽成真空，绝热管(20)横断面的内壁上均布固定有小支承轮(21)，小支承轮(21)顶托支撑在聚焦管(40)的外壁上。

2.根据权利要求1所述的一种合体工作管，其特征在于：所述绝热管(20)的长度大于或等于聚焦管(40)加热伸长后的长度，绝热管(20)上的条状开口部位固定有指向聚焦管(40)中心的密封板，密封板的端部设置有高密度陶瓷纤维管(22)，高密度陶瓷纤维管(22)与聚焦管(40)的外壁紧密接触。

3.根据权利要求1或2所述的一种合体工作管，其特征在于：所述绝热管(20)的外壁上沿管长均布有绝热管开张控制臂(30)，绝热管开张控制臂(30)上的两夹持杆(31)垂直夹持在绝热管(20)的外壁上，夹持杆(31)的下端固定在靠近绝热管(20)条状开口部位的外壁上，两夹持杆(31)的中部铰接有一横杆(32)，两夹持杆(31)的上部均设置有法兰架(33)，两法兰架(33)经螺栓相互连接，在法兰架(33)上还设置有顶起螺栓(34)。

4.根据权利要求1或2所述的一种合体工作管，其特征在于：所述绝热管(20)水平中心线两侧的外壁上沿管长方向设置有凸板(23)，两凸板(23)分别与加强板(50)上对应设置的两滑槽(51)相配合，加强板(50)上设置有半圆形的开口，两滑槽(51)径向对称地设置在加强板(50)的开口端。

5.根据权利要求1或2所述的一种合体工作管，其特征在于：所述绝热管(20)的外壁上设置有连通绝热管(20)内部的真空负压开关(24)、湿度传感器(25)、抽真空头(26)和干燥剂注入头(27)，还设置有连通聚焦管(40)内部的安全气阀(47)，温度表(48)和蒸汽压力开关(49)。

6.根据权利要求1所述的一种合体工作管，其特征在于：所述聚焦管(40)的内部沿管长均布有支撑架(45)，所述的支撑架(45)设置在储热材料(41)的正上方，支撑架(45)上设置有径向支承两根给水管(43)的框架和径向支承输汽管(42)的大支承轮(46)，所述给水管(43)和输汽管(42)的长度小于或等于聚焦管(40)长度与输汽管(42)蒸汽入口端汽室长度之差，给水管(43)上靠近输汽管(42)蒸汽入口一侧的喷水量大于给水管(43)进水口一侧的喷水量。

7.一种使用权利要求1-6中任一项合体工作管的太阳能蒸汽发生装置，其特征在于：包括太阳能集光器，在太阳能集光器的反光曲面圆心线部位设置有合体工作管(10)，所述合体工作管(10)上的聚焦管(40)集光面朝向太阳能集光器的反光曲面。

8.根据权利要求7所述的太阳能蒸汽发生装置，其特征在于：所述的太阳能集光器包括镜架(1)，集光镜(2)，立柱(3)及镜架旋转装置，所述镜架(1)迎光面一侧的两端垂直固定有两个旋转臂(4)，旋转臂(4)上固定有旋转轴(5)，旋转轴(5)对应安装在支柱(3)上，其中的一个旋转臂(4)上以旋转轴(5)为轴心固定有大齿轮(6)，大齿轮(6)与镜架旋转装置上的主动小齿轮(7)相啮合，镜架旋转装置固定在立柱(3)上，所述的集光镜(2)平行于旋转轴(5)的中心线排列，并成排地铰接在镜架(1)上，各集光镜(2)的背面均设置有调整杆(11)，每一排中各集光镜背面的调整杆(11)均与一镜体驱动机构(8)相连接，所述合体工作管(10)上的输汽管(42)、给水管(43)接口端固定在一个旋转臂(4)上，合体工作管(10)的另一端由另一旋转臂(4)支撑，并伸至另一旋转臂(4)的外侧。

9.根据权利要求8所述的太阳能蒸汽发生装置，其特征在于：两个以上的所述镜架(1)并列成一组，各镜架(1)上的旋转臂(4)经旋转轴(5)分别安装在支柱(3)上，相邻的两旋转臂(4)和两旋转轴(5)均分别联成一体，所述合体工作管(10)上的输汽管(42)、给水管(43)接口端固定在一个边部旋转臂(4)上，合体工作管(10)的另一端伸至另一个边部旋转臂的外侧。

10.根据权利要求9所述的太阳能蒸汽发生装置，其特征在于：所述合体工作管(10)上绝热管(20)的条状开口两侧均设置有集光面挡板牵拉轨道(29)，所述两边部旋转臂(4)的外侧对应聚焦管(40)的集光面设置有支架，支架上安装有集光面挡板牵引装置60，集光面挡板牵引装置(60)由分别设置在支架上的卷带盘(63)、电机(64)、柔性隔热挡板(61)和牵拉链(62)组成，电机(64)经皮带与卷带盘(63)的转轴连接，柔性隔热挡板(61)的一端绕在一个卷带盘(63)上，另一端经两根牵拉链(62)与另一卷带盘(63)连接，所述的牵拉链(62)和柔性隔热挡板(61)的侧边可搁置在集光面挡板牵拉轨道(29)上。

Images