CN202057087U - 一种自然循环槽式太阳能集热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自然循环槽式太阳能集热系统。冷凝下降管与S形弯管、第一管道转动连接阀、流量控制调节阀、集热管、金属连接管、主汽管、第二管道转动连接阀、上升管、蒸汽换热器通过波纹连接管顺次连接；上升管末端设有真空抽气口;转动轴分别于液压系统、反射镜架、镜架支撑相互连接；反射镜架上装有反射镜面；集热管和光强感应器通过集热管支撑架与反射镜架连接；第一管道转动连接阀、第二管道转动连接阀和S形弯管通过与管道转动基支撑连接后与转动轴同轴固定在镜架支撑上；转动管道顶端支撑固定在反射镜架端部；蒸汽换热器安装在铁塔上；系统由控制系统控制。本实用新型引入自然循环，采用高效新型连接和控制方式，提高系统效率和稳定性。

Description

一种自然循环槽式太阳能集热系统

技术领域

    本实用新型涉及太阳能利用装置，尤其涉及一种自然循环槽式太阳能集热系统装置。 

背景技术

槽式太阳能技术是当前太阳能热利用技术中最成熟和商业化的技术。槽式太阳发电技术作为当前商业化运行的太阳能热发电技术，从上世纪80年代第一座商业化运行项目以来，已经取得了巨大的发展。目前我国也在逐步开展槽式太阳能热发电商业化示范项目建设。 

当前槽式太阳能集热系统采用的多为强制循环，即依靠高温高压泵提供系统换热工质在管内流动动力。由于集热管内的温度和压力大，对泵的性能和稳定性提出了较高的要求；强制循环太阳能系统中，由于蒸汽段和冷凝段温差变化大，容易造成管道受热不均而引起的应力等对管道变形、破损等。由于热管系统利用工质潜热进行换热，蒸发段和冷凝段的温差很小，管道内的温度分布更均匀，造成的应力差小，有利于系统稳定。中国专利200820167916.6和中国专利200910099363.4分别采用热管系统提供了一种太阳能利用效率高、不易结垢、简单可长期高效运行的太阳能蒸汽发生系统。由于系统中采用金属软管和法兰等连接方式造成系统流动阻力和散热损失较大，同时系统对流量不能进行有效控制，系统对跟踪精度不能够适时反馈调节，因此系统在减少阻力和散热损失和聚光进度调节方面还有进一步改进和提高的空间。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述问题，提供一种自然循环槽式太阳能集热系统。 

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案： 

自然循环槽式太阳能集热系统包括真空抽气口、冷凝下降管 、上升管、流量控制调节阀、集热管、主汽管、光强感应器、金属连接管、液压系统、集热管支撑架、转动轴、波纹连接管、反射镜架、控制系统、镜架支撑、蒸汽换热器、 第一管道转动连接阀、第二管道转动连接阀、S形弯管、管道转动基支撑、铁塔、转动管道顶端支撑和反射镜面；冷凝下降管与S形弯管、第一管道转动连接阀、流量控制调节阀、集热管、金属连接管、主汽管、第二管道转动连接阀、上升管、蒸汽换热器通过波纹连接管顺次连接；上升管末端设有真空抽气口;转动轴分别于液压系统、反射镜架、镜架支撑相互连接；反射镜架上装有反射镜面；集热管和光强感应器通过集热管支撑架与反射镜架连接；第一管道转动连接阀、第二管道转动连接阀和S形弯管通过与管道转动基支撑连接后与转动轴同轴固定在镜架支撑上；转动管道顶端支撑固定在反射镜架端部；蒸汽换热器安装在铁塔上；系统由控制系统控制。

所述的第一管道转动连接阀、第二管道转动连接阀为球型或弯L型。所述的第一管道转动连接阀、第二管道转动连接阀包括第一外套管、第一转动轴承、第一密封圈、第一内套管；第一外套管通过第一转动轴承与第一内套管连接；第一外套管与第一内套管之间设有第一密封圈。所述的第一管道转动连接阀、第二管道转动连接阀包括第二外套管、第二转动轴承、第二密封圈、第二内套管；第二外套管通过第二转动轴承与第二内套管连接；第二外套管与第二内套管之间设有第二密封圈。所述的第一管道转动连接阀和第二管道转动连接阀与转动轴同轴安装。所述的集热管包括抽气口、真空玻璃管、含有选择性涂层的不锈钢管和波纹管；含有选择性涂层的不锈钢管两端和波纹管相连接，含有选择性涂层的不锈钢管外面套有真空玻璃管，真空玻璃管上面设有抽气口，两集热管之间和集热管与管道之间均通过波纹连接管连接。所述的流量控制调节阀为数字式自动或半自动调节阀。所述的光强感应器为分度式光强感应器。光强感应器与集热管同轴安装。 

本实用新型通过在槽式太阳能集热系统中引入自然循环替代强制循环，达到简化系统，降低系统成本，提高系统换热效率的目的。同时，本系统采用波纹管和管道转动连接阀，解决了在尽量避免了金属软管和法兰在系统中的应用从而减少系统的流动阻力和散热损失的同时，解决了集热管和上升管、冷凝管转动连接问题，保证了系统能够安全稳定的运转。安装流量调节控制阀可有效控制集热管流量，提高和保证系统运行的稳定性和安全性，光强感应器的采用，能够实现太阳能系统跟踪精度的适时调节，提高系统聚光精度，最终提高系统效率。 

附图说明

图1是自然循环槽式太阳能集热系统结构示意图； 

图2是本实用新型的太阳能槽式聚光器示意图；

图3(a)是本实用新型的管道转动球型连接阀结构图；

图3(b)是本实用新型的管道转动弯L型连接阀结构图；

图4是本实用新型的集热管与集热管和管道连接示意图。 

图中：真空抽气口1、冷凝下降管2、上升管3、流量控制调节阀4、集热管5、主汽管6、光强感应器7、金属连接管8、液压系统9、集热管支撑架10、转动轴11、波纹连接管12、反射镜架13、控制系统14、镜架支撑15、蒸汽换热器16、 第一管道转动连接阀17、第二管道转动连接阀18、S形弯管19、管道转动基支撑20、铁塔21、转动管道顶端支撑22和反射镜面23、第一外套管24、第一转动轴承25、第一密封圈26、第一内套管27、第二外套管28、第二转动轴承29、第二密封圈30、第二内套管31。 

具体实施方式

如图1和图2所示，自然循环槽式太阳能集热系统包括真空抽气口1、冷凝下降管2、上升管3、流量控制调节阀4、集热管5、主汽管6、光强感应器7、金属连接管8、液压系统9、集热管支撑架10、转动轴11、波纹连接管12、反射镜架13、控制系统14、镜架支撑15、蒸汽换热器16、 第一管道转动连接阀17、第二管道转动连接阀18、S形弯管19、管道转动基支撑20、铁塔21、转动管道顶端支撑22和反射镜面23；冷凝下降管2与S形弯管19、第一管道转动连接阀17、流量控制调节阀4、集热管5、金属连接管8、主汽管6、第二管道转动连接阀18、上升管3、蒸汽换热器15通过波纹连接管12顺次连接；上升管3末端设有真空抽气口1;转动轴11分别于液压系统9、反射镜架13、镜架支撑15相互连接；反射镜架13上装有反射镜面23；集热管5和光强感应器7通过集热管支撑架10与反射镜架13连接；第一管道转动连接阀17、第二管道转动连接阀18和S形弯管19通过与管道转动基支撑20连接后与转动轴11同轴固定在镜架支撑15上；转动管道顶端支撑22固定在反射镜架13端部；蒸汽换热器16安装在铁塔21上；系统由控制系统14控制。 

如图3所示，所述的第一管道转动连接阀17、第二管道转动连接阀18为球型或弯L型。所述的第一管道转动连接阀17、第二管道转动连接阀18包括第一外套管24、第一转动轴承25、第一密封圈26、第一内套管27；第一外套管24通过第一转动轴承25与第一内套管27连接；第一外套管24与第一内套管27之间设有第一密封圈26。所述的第一管道转动连接阀17、第二管道转动连接阀18包括第二外套管28、第二转动轴承29、第二密封圈30、第二内套管31；第二外套管28通过第二转动轴承29与第二内套管31连接；第二外套管28与第二内套管31之间设有第二密封圈30。所述的第一管道转动连接阀17和第二管道转动连接阀18与转动轴11同轴安装。管道转动连接阀很好的解决了集热管和上升管、冷凝管在系统绕太阳跟踪过程中的转动问题，避免了采用四杆机构等传动机构带来的软管和法兰的使用。 

如图4所示，所述的集热管5包括抽气口32、真空玻璃管33、含有选择性涂层的不锈钢管34和波纹管35；含有选择性涂层的不锈钢管34两端和波纹管35相连接，含有选择性涂层的不锈钢管34外面套有真空玻璃管33，真空玻璃管33上面设有抽气口32；，两集热管5之间和集热管5与管道36之间均通过波纹连接管12连接。利用波纹管连接一方面可以缓冲管道的应力，同时采用焊接连接避免了管道之间的法兰连接方式 

所述的流量控制调节阀4为数字式自动或半自动调节阀耐高温，耐腐蚀，可自动实现流量的读取和高精度、小流量调节。流量调节控制阀能够实现系统在不同的辐照条件下通过调节流量来保证蒸发段蒸汽的品质，提高系统的换热稳定性。

所述的光强感应器7为分度式光强感应器，耐高温，能够灵敏反馈光斑位置信号。光强感应器 7与集热管5同轴安装，可并排安装于集热管一端，也可绕贴在集热管上安装。光强感应器通过与控制系统连接，能够适时反馈系统聚光进度，实现系统精度的适时微调，提高系统的聚光效率。 

自然循环太阳能集热系统工作原理如下：控制系统根据计算的太阳光角度向液压系统发出指令，液压系统驱动传动轴带动反射镜架跟踪太阳光。反射镜面将太阳光聚焦到集热管上，集热管吸热后加热管内传热工质，传热工质在蒸发段加热成饱和蒸汽，在再热段加热成过热蒸汽流入主汽管、上升管进入蒸汽换热器进行冷凝换热，冷凝水流入冷凝下降管。冷凝下降管和上升管之间的冷凝水重力压差为整个系统提供了循环驱动力。同时，流量调节控制阀根据控制系统监测的辐照条件和集热管内流体温度，调节集热管入口开度，控制集热管流量，保证集热管产生稳定品味的过热蒸汽进入蒸汽换热器进行换热。 

系统在转动跟踪过程中，通过在冷凝下降管和上升管与主汽管和集热管连接部位分别安装第一管道转动连接阀和第二管道转动连接阀，利用S形弯管保证两个连接阀与转动轴同轴，再通过管道转动基支撑杆固定第一管道转动连接阀和第二管道转动连接阀及冷凝下降管管和上升管水平段，实现冷凝下降管和上升管静止不动，主汽管和集热管通过连接管道随反射镜架绕轴线运转。 

系统在转动过程中，安装在集热管端部的光强感应器接受反射镜聚光，并将聚光带位置信息反馈到控制系统，控制系统通过反馈的管带信息，对跟踪系统进行实时修正，从而提高系统的聚焦精度，提高系统跟踪精度。 

本实用新型通过在槽式太阳能集热系统中引入自然循环替代强制循环的同时，采用波纹管和管道转动连接阀连接，解决了在尽量避免了金属软管和法兰在系统中的应用从而减少系统的流动阻力和散热损失，解决了集热管和上升管、冷凝管转动连接问题，保证了系统能够安全稳定的运转。安装流量调节控制阀可有效控制集热管流量，提高和保证系统运行的稳定性和安全性，光强感应器的采用，能够实现太阳能系统跟踪精度的适时调节，提高系统聚光精度，达到简化系统，降低系统成本，提高系统换热效率的目的。本实用新型可以为高效、高精度、低成本槽式太阳能集热提供很好的解决方案。同时，系统通过并联，可实现大规模商业化低成本运行。 

Claims (8)

1.一种自然循环槽式太阳能集热系统，其特征在于包括真空抽气口（1）、冷凝下降管 (2)、上升管(3)、流量控制调节阀(4)、集热管(5)、主汽管 (6)、光强感应器(7)、金属连接管(8)、液压系统(9)、集热管支撑架(10)、转动轴(11)、波纹连接管（12）、反射镜架（13）、控制系统（14）、镜架支撑（15）、蒸汽换热器（16）、 第一管道转动连接阀（17）、第二管道转动连接阀（18）、S形弯管（19）、管道转动基支撑（20）、铁塔（21）、转动管道顶端支撑（22）和反射镜面（23）；冷凝下降管（2）与S形弯管（19）、第一管道转动连接阀（17）、流量控制调节阀(4)、集热管(5)、金属连接管(8)、主汽管 (6)、第二管道转动连接阀（18）、上升管(3)、蒸汽换热器（15）通过波纹连接管（12）顺次连接；上升管(3)末端设有真空抽气口(1);转动轴(11)分别于液压系统(9)、反射镜架(13)、镜架支撑（15）相互连接；反射镜架(13)上装有反射镜面（23）；集热管(5)和光强感应器(7)通过集热管支撑架(10)与反射镜架(13)连接；第一管道转动连接阀（17）、第二管道转动连接阀（18）和S形弯管（19）通过与管道转动基支撑（20）连接后与转动轴（11）同轴固定在镜架支撑（15）上；转动管道顶端支撑（22）固定在反射镜架(13)端部；蒸汽换热器（16）安装在铁塔（21）上；系统由控制系统（14）控制。

2.根据权利要求1所述的一种自然循环槽式太阳能集热系统，其特征在于所述的第一管道转动连接阀（17）、第二管道转动连接阀（18）为球型或弯L型。

3.根据权利要求1所述的一种自然循环槽式太阳能集热系统，其特征在于所述的第一管道转动连接阀（17）、第二管道转动连接阀（18）包括第一外套管（24）、第一转动轴承（25）、第一密封圈（26）、第一内套管（27）；第一外套管（24）通过第一转动轴承（25）与第一内套管（27）连接；第一外套管（24）与第一内套管（27）之间设有第一密封圈（26）。

4.根据权利要求1所述的一种自然循环槽式太阳能集热系统，其特征在于所述的第一管道转动连接阀（17）、第二管道转动连接阀（18）包括第二外套管（28）、第二转动轴承（29）、第二密封圈（30）、第二内套管（31）；第二外套管（28）通过第二转动轴承（29）与第二内套管（31）连接；第二外套管（28）与第二内套管（31）之间设有第二密封圈（30）。

5.根据权利要求1所述的一种自然循环槽式太阳能集热系统，其特征在于所述的第一管道转动连接阀（17）和第二管道转动连接阀（18）与转动轴（11）同轴安装。

6.根据权利要求1所述的一种自然循环槽式太阳能集热系统，其特征在于所述的集热管（5）包括抽气口（32）、真空玻璃管（33）、含有选择性涂层的不锈钢管（34）和波纹管（35），含有选择性涂层的不锈钢管（34）两端和波纹管（35）相连接，含有选择性涂层的不锈钢管（34）外面套有真空玻璃管（33），真空玻璃管（33）上面设有抽气口（32），两集热管（5）之间和集热管（5）与管道（36）之间均通过波纹连接管（12）连接。

7.根据权利要求1所述的一种自然循环槽式太阳能集热系统，其特征在于所述的流量控制调节阀（4）为数字式自动或半自动调节阀。

8.根据权利要求1所述的一种自然循环槽式太阳能集热系统，其特征在于所述的光强感应器(7)为分度式光强感应器，光强感应器(7)与集热管（5）同轴安装。

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