CN203615307U

CN203615307U - 聚光式太阳能蒸汽锅炉

Info

Publication number: CN203615307U
Application number: CN201320803474.0U
Authority: CN
Inventors: 朱绍森
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2023-12-10

Abstract

本实用新型提供了一种聚光式太阳能蒸汽锅炉，包括太阳能聚光系统和受热锅炉两大部分，其太阳能聚光系统包括聚光盆、虹桥架、悬挂臂、环形轨道、锅炉架。虹桥架为一拱形桥架，可以沿环形轨道转动，环形轨道通过支脚固定安装在地面上。虹桥架拱形顶部活动铰接有一个悬挂臂，悬挂臂的下端与聚光盆底部活动铰接，形成聚光盆通过悬挂臂悬挂在虹桥架的下方。聚光盆为一盆形框架，框架内侧盆面铺设有反光镜；聚光盆在垂直于悬挂臂平面的两侧边缘上还各设置有一个驱动水箱，每个驱动水箱均设有控制管路。本锅炉的聚光系统既能追踪每天太阳的东升西落，还能跟随不同季节太阳升起和落下的方位角的变化，且控制结构简单，使用和维护方便，可靠性高。

Description

聚光式太阳能蒸汽锅炉

技术领域

本实用新型涉及一种利用太阳能加热的装置，特别是一种聚光式太阳能蒸汽锅炉，属于太阳能热利用技术领域。

背景技术

太阳能是人类可以利用的最为丰富的能源，一般认为，处于南北纬50～60度以内的地区，都有丰富的太阳能可以利用，只要造好太阳能利用装置，能量就会源源不断地产生，而且太阳能是一种清洁环保的能源，在能源紧缺且注重环保的今天，各式各样的太阳能利用装置层出不穷。聚光式太阳能蒸汽锅炉，就是一种利用聚光盆将照射到盆面上的太阳光反射并聚焦到一个受热蒸汽锅炉上，使用太阳光聚集的热量对蒸汽锅炉进行加热的太阳能利用装置。

聚光式太阳能蒸汽锅炉一般由太阳能聚光系统和受热锅炉两大部分组成，其中太阳能聚光系统包括一个聚光盆和控制聚光盆跟踪太阳位置的控制系统，目前市面上的聚光式太阳能蒸汽锅炉所采用的控制聚光盆跟踪太阳位置的控制系统形式多样，简单的控制系统往往只能控制聚光盆沿一个方向追踪太阳每天的东升西落，但由于太阳并不总是正东方升起正西方落下，只有在春分和秋分两天，太阳是从正东方升起，正西方落下，在北半球，从春分到秋分的夏半年中，太阳从东偏北的方向升起，在西偏北的方向落下，在夏至当天太阳升起和落下的方位角偏北达到最大值；而从秋分到下一年春分的冬半年中，太阳从东偏南的方向升起，在西偏南的方向落下，在冬至当天太阳升起和落下的方位角偏南达到最大值。而且在不同纬度的地方太阳升起和落下的方位角最大值不同，纬度越高的地方方位角越大。简单的控制系统在太阳升起和落下的方位角发生变化时不能跟随，太阳光的利用率会明显降低。而市面上能够跟随太阳升起和落下方位角的控制系统又往往过于复杂，导致故障率高，使用和维护成本较高。

实用新型内容

为了解决现有聚光式太阳能蒸汽锅炉存在的上述问题，本实用新型提供了一种结构新颖的聚光式太阳能蒸汽锅炉，该锅炉的聚光系统既能追踪每天太阳的东升西落，还能跟随不同季节太阳升起和落下的方位角的变化，且控制结构简单，使用和维护方便，可靠性高。

本实用新型的具体技术方案为：一种聚光式太阳能蒸汽锅炉，包括太阳能聚光系统和受热锅炉两大部分，其特征是：所述太阳能聚光系统包括聚光盆、虹桥架、悬挂臂、环形轨道、锅炉架，其中：

虹桥架由两根弯曲成半圆形的平行弯管组成，两根弯管通过若干横梁相连接形成拱形桥架，虹桥架两端底脚上设有轨道轮，轨道轮上设有防脱锁扣装置，轨道轮下方设有一个环形轨道，虹桥架可以沿环形轨道转动，环形轨道通过支脚固定安装在地面上；

虹桥架的拱形顶部的两根横梁上活动铰接有一个悬挂臂，悬挂臂的下端与聚光盆底部活动铰接，形成聚光盆通过悬挂臂悬挂在虹桥架的正下方；

聚光盆为一盆形框架，框架内侧盆面铺设有若干块反光镜；聚光盆在垂直于悬挂臂平面的两侧边缘上还各设置有一个驱动水箱，每个驱动水箱均设有控制管路；

虹桥架上方设有一个锅炉架，锅炉架上方支撑着受热锅炉，受热锅炉的吸热板位于聚光盆的聚焦点上，锅炉架下方设有轨道轮，轨道轮上设有防脱锁扣装置，锅炉架能以虹桥架的两根弯管为轨道滑动。

所述悬挂臂为两条平行且竖直向下的直管，两直管之间通过若干横梁相连接。

所述驱动水箱的控制管路由进水管路和排水管路组成，进水管路引入恒压供水，并设有时控开关、电磁阀和流量控制阀，由时控开关控制电磁阀，电磁阀控制进水管路的通断，流量控制阀控制进水的速度；排水管路设有流量控制阀控制排水的速度。

所述虹桥架一端设有三级阶梯，下面两级阶梯通过支架固定安装在虹桥架外侧面上，上面一级阶梯一端与虹桥架通过轴承形成转动连接，另一端通过连接在虹桥架横梁上的两根链条悬挂，此级阶梯展开时伸入虹桥架内侧，并由链条控制其收放。

所述聚光盆底部设有一个过风口。

所述反光镜采用镀铝膜反光玻璃。

所述反光镜每块均用玻璃胶粘合在一个相应的镜架上，镜架四周设有带长U形开口的插脚，镜架通过插脚插接到盆形框架的相应螺栓上，再用螺母对其进行锁定。

所述防脱锁扣装置由U形防脱扣和锁紧螺钉组成。

所述锅炉架的一边还可以安装其他聚光式太阳能受热装置。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过控制驱动水箱的储水量来调节聚光盆的转动角度，设定好控制水路的时控开关，就能自动追踪每天太阳的东升西落。另外通过手动调节虹桥架在环形轨道上的位置，还能使聚光盆能够跟随不同季节太阳升起和落下的方位角的变化，从而大大提高了对太阳光的利用率。和现有的聚光式太阳能蒸汽锅炉相比，本实用新型控制结构简单，使用和维护方便，可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为虹桥架及环形轨道的结构示意图；

图3为悬挂臂的结构示意图；

图4为聚光盆的结构示意图；

图5为锅炉架的结构示意图；

图6为图2局部A的放大图；

图7为反光镜安装示意图；

图8为春分秋分调整虹桥架位置示意图；

图9为夏至调整虹桥架位置示意图；

图10为冬至调整虹桥架位置示意图；

图11为聚光盆水平位置示意图；

图12为聚光盆偏向东侧时的位置示意图；

图13为聚光盆偏向西侧时的位置示意图。

图中：1- 环形轨道，2-聚光盆，3-虹桥架，4-悬挂臂，5-受热锅炉，6-锅炉架，7-防脱锁扣装置，8-轨道轮，9-支脚，10-横梁，11-弯管，12-链条，13-阶梯，14-阶梯，15-支架，16-阶梯，17-直管，18-横梁，19-驱动水箱，20-盆形框架，21-反光镜，22-竖直支架，23-过风口，24-锁紧螺钉，25-U形防脱扣，26-镜架，27-螺栓，28-螺母，29-插脚。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型的聚光式太阳能蒸汽锅炉包括太阳能聚光系统和受热锅炉5两大部分，其太阳能聚光系统包括聚光盆2、虹桥架3、悬挂臂4、环形轨道1、锅炉架6。

如图2所示，虹桥架3由两根弯曲成半圆形的平行弯管11组成，两根弯管11通过若干横梁10相连接形成拱形桥架，虹桥架3两端底脚上设有轨道轮8，轨道轮8上设有防脱锁扣装置7，防脱锁扣装置7由U形防脱扣25和锁紧螺钉24组成，如图6所示。轨道轮8下方设有一个环形轨道1，虹桥架3可以沿环形轨道1转动，环形轨道1通过支脚9固定安装在地面上。虹桥架3一端设有三级阶梯13、14、16，供维保人员维护受热锅炉5和清洁聚光盆2时使用，其中下面两级阶梯14、16通过支架15固定安装在虹桥架3外侧面上，上面一级阶梯13一端与虹桥架3通过轴承形成转动连接，另一端通过连接在虹桥架横梁10上的两根链条12悬挂，由链条12控制其收放。由于此级阶梯13展开时伸入虹桥架3内侧，容易干涉到聚光盆2的运动，所以不用时要用链条12将其收起。

如图1所示，虹桥架3拱形顶部的两根横梁10上活动铰接有一个悬挂臂4，悬挂臂4为两条平行且竖直向下的直管17，两直管17之间通过若干横梁18相连接，如图3所示。悬挂臂4的下端与聚光盆2底部的两根竖直支架22活动铰接，形成聚光盆2通过悬挂臂4悬挂在虹桥架3的下方。悬挂臂4上下两端的活动铰接可以直接采用铰链连接，也可以在铰接处设置轴承，使其转动更加灵活。悬挂臂4下端的活动铰接可以保证能够聚光盆3灵活转动，而悬挂臂4上端的活动铰接可以保证悬挂臂4在承受较大的风力时能够相应摆动，从而减小剪切力避免悬挂臂4损坏。

如图4所示，聚光盆2为一盆形框架20，框架内侧盆面铺设有若干块拼接成盆状并与盆形框架相适应的反光镜21。聚光盆2底部设有一个过风口23，以平衡聚光盆2内外侧的风压，避免聚光盆2被风吹而摆动。反光镜21采用镀铝膜反光玻璃，每块反光镜21均用玻璃胶粘合在一个相应的镜架26上，镜架26四周设有带长U形开口的插脚29，镜架26通过插脚29插接到盆形框架20的相应螺栓27上，调整四个插脚29的高度，使每一块反光镜21都能准确聚焦到共同的聚焦点上，然后用螺母28对其进行固定，如图7所示。

如图4所示，聚光盆2在垂直于悬挂臂4平面的两侧边缘上还各设置有一个驱动水箱19，每个驱动水箱19均设有控制管路。控制管路由进水管路和排水管路组成，进水管路引入恒压供水，进水管路设有时控开关、电磁阀和流量控制阀，由时控开关控制电磁阀，电磁阀控制进水管路的通断，流量控制阀控制进水的速度；排水管路设有流量控制阀控制排水的速度。

如图1和图5所示，虹桥架3上方设有一个锅炉架6，锅炉架6上方支撑着受热锅炉5，使受热锅炉5的吸热板位于聚光盆2的聚焦点上，锅炉架6下方设有轨道轮8，轨道轮8上设有防脱锁扣装置7，防脱锁扣装置7由U形防脱扣25和锁紧螺钉24组成，锅炉架6能以虹桥架3的两根弯管11为轨道滑动。当需要使受热锅炉5的吸热板准确对焦时，可以微调锅炉架6的位置。锅炉架6的一边还可以安装其他聚光式太阳能受热装置，当需要切换使用，也需要调整锅炉架6的位置重新对焦。

本聚光式太阳能蒸汽锅炉在使用时，应根据当地的纬度确定太阳升起和落下的最大方位角来确定虹桥架3的转动区间。如图8-10所示，以广西贵港市为例，广西贵港市的纬度约为北纬23°，当春分当天，太阳是从正东方升起，正西方落下，从春分到夏至，太阳从东偏北的方向升起，在西偏北的方向落下，太阳的方位角逐渐增大，在夏至当天太阳升起和落下的方位角偏北达到最大值，此时太阳升起的方位角为东偏北约25°，落下的方位角为西偏北约25°，从夏至到秋分，太阳的方位角又逐渐减小，秋分当日，太阳回归正东方升起，正西方落下，方位角归零；而从秋分到冬至，太阳从东偏南的方向升起，在西偏南的方向落下，太阳的方位角逐渐增大，在冬至当天太阳升起和落下的方位角偏南达到最大值，此时太阳升起的方位角为东偏南约25°，落下的方位角为西偏南约25°，从冬至到春分，太阳的方位角又逐渐减小，春分当日方位角归零。调整虹桥架3需要采用手动调整，调整时松开防脱锁扣装置7，调整好后再锁紧。调整虹桥架3的角度时，应对一天中太阳升起、正午、太阳落下的三个时段聚光盆2的聚焦点进行跟踪，由于聚光盆2面积足够大，通过调整虹桥架3到一个合适的角度，使聚光盆2在三个时段的聚焦点尽量靠近，虽然不能完全聚焦在同一个点上，但可以保证其在一个较小的范围内，而受热锅炉5的吸热板能够完全覆盖这个范围，从而保证了一整天聚光盆2的聚焦点都能分布在受热锅炉5的吸热板上，提高了太阳能的利用率。在夏至和冬至当天调整好虹桥架3的两个极限位置并做好标记，按半年约182天进行等分，则可以得到每天的位置，夏至到冬至则从夏至极限位置顺时针逐渐转动到冬至极限位置，冬至到夏至则从冬至极限位置逆时针逐渐转动到夏至极限位置，由于每天需要调整的角度很小，平均3～5天调整一次即可。

本聚光式太阳能蒸汽锅炉每天对于太阳东升西落的跟踪，则依靠聚光盆2两边的驱动水箱19进行调整，如图11-13所示。早晨太阳升起时，由控制管路往东侧的驱动水箱19加水，进水管路上的时控开关根据当地当天太阳升起的时间控制进水管路的电磁阀打开，往驱动水箱内加水，进水管路的流量控制阀开至最大全速进水，此时排水管路的流量控制阀处于关闭状态，当驱动水箱装满水时，停止进水。由于聚光盆2是活动铰接在悬挂臂4上的，在东侧驱动水箱19的重力作用下，聚光盆2偏向东侧，跟踪太阳的升起点进行聚焦。然后打开排水管路的流量控制阀，控制其流量，使其逐渐排水，从而聚光盆2也逐渐往水平方向回转，以跟踪太阳逐渐的升高，到达正午时，东侧水箱内的水正好排空，聚光盆2恢复水平状态。从正午到太阳西落，则通过控制聚光盆2西侧驱动水箱19的进水管路往西侧驱动水箱逐渐加水，使西侧驱动水箱19在重力作用下驱动聚光盆2跟踪太阳的下落过程，由此完成聚光盆2对每天太阳东升西落的跟踪。太阳西落后，再将西侧驱动水箱19内的水排空，使聚光盆2恢复至水平状态。

Claims

1.一种聚光式太阳能蒸汽锅炉，包括太阳能聚光系统和受热锅炉（5）两大部分，其特征是：所述太阳能聚光系统包括聚光盆（2）、虹桥架（3）、悬挂臂（4）、环形轨道（1）、锅炉架（6），其中：

虹桥架（3）由两根弯曲成半圆形的平行弯管（11）组成，两根弯管（11）通过若干横梁（10）相连接形成拱形桥架，虹桥架（3）两端底脚上设有轨道轮（8），轨道轮（8）上设有防脱锁扣装置（7），轨道轮（8）下方设有一个环形轨道（1），虹桥架（3）可以沿环形轨道（1）转动，环形轨道（1）通过支脚（9）固定安装在地面上；

虹桥架（3）的拱形顶部的两根横梁（10）上活动铰接有一个悬挂臂（4），悬挂臂（4）的下端与聚光盆（2）底部活动铰接，形成聚光盆（2）通过悬挂臂（4）悬挂在虹桥架（3）的正下方；

聚光盆（2）为一盆形框架（20），框架内侧盆面铺设有若干块反光镜（21）；聚光盆（2）在垂直于悬挂臂（4）平面的两侧边缘上还各设置有一个驱动水箱（19），每个驱动水箱均设有控制管路；

虹桥架（3）上方设有一个锅炉架（6），锅炉架（6）上方支撑着受热锅炉（5），受热锅炉（5）的吸热板位于聚光盆（2）的聚焦点上，锅炉架（6）下方设有轨道轮（8），轨道轮（8）上设有防脱锁扣装置（7），锅炉架（6）能以虹桥架（3）的两根弯管（11）为轨道滑动。

2.根据权利要求1所述的太阳能蒸汽锅炉，其特征是：所述悬挂臂（4）为两条平行且竖直向下的直管（17），两直管（17）之间通过若干横梁（18）相连接。

3.根据权利要求1所述的太阳能蒸汽锅炉，其特征是：所述驱动水箱（19）的控制管路由进水管路和排水管路组成，进水管路引入恒压供水，并设有时控开关、电磁阀和流量控制阀，由时控开关控制电磁阀，电磁阀控制进水管路的通断，流量控制阀控制进水的速度；排水管路设有流量控制阀控制排水的速度。

4.根据权利要求1所述的太阳能蒸汽锅炉，其特征是：所述虹桥架（3）一端设有三级阶梯（13、14、16），下面两级阶梯（14、16）通过支架（15）固定安装在虹桥架（3）外侧面上，上面一级阶梯（13）一端与虹桥架（3）通过轴承形成转动连接，另一端通过连接在虹桥架横梁（10）上的两根链条（12）悬挂，此级阶梯（13）展开时伸入虹桥架（3）内侧，并由链条（12）控制其收放。

5.根据权利要求1所述的太阳能蒸汽锅炉，其特征是：所述聚光盆（2）底部设有一个过风口（23）。

6.根据权利要求1所述的太阳能蒸汽锅炉，其特征是：所述反光镜（21）采用镀铝膜反光玻璃。

7.根据权利要求1所述的太阳能蒸汽锅炉，其特征是：所述反光镜（21）每块均用玻璃胶粘合在一个相应的镜架（26）上，镜架（26）四周设有带长U形开口的插脚（29），镜架（26）通过插脚（29）插接到盆形框架（20）的相应螺栓（27）上，再用螺母（28）对其进行锁定。

8.根据权利要求1所述的太阳能蒸汽锅炉，其特征是：所述防脱锁扣装置（7）由U形防脱扣（25）和锁紧螺钉（24）组成。

9.根据权利要求1所述的太阳能蒸汽锅炉，其特征是：所述锅炉架（6）的一边还可以安装其他聚光式太阳能受热装置。