專利名稱：一種自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能利用裝置，尤其涉及一種自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)裝置。
背景技術：
槽式太陽能技術是當前太陽能熱利用技術中最成熟和商業(yè)化的技術。槽式太陽發(fā)電技術作為當前商業(yè)化運行的太陽能熱發(fā)電技術，從上世紀80年代第一座商業(yè)化運行項目以來，已經取得了巨大的發(fā)展。目前我國也在逐步開展槽式太陽能熱發(fā)電商業(yè)化示范項目建設。當前槽式太陽能集熱系統(tǒng)采用的多為強制循環(huán)，即依靠高溫高壓泵提供系統(tǒng)換熱工質在管內流動動力。由于集熱管內的溫度和壓力大，對泵的性能和穩(wěn)定性提出了較高的要求；強制循環(huán)太陽能系統(tǒng)中，由于蒸汽段和冷凝段溫差變化大，容易造成管道受熱不均而引起的應力等對管道變形、破損等。由于熱管系統(tǒng)利用工質潛熱進行換熱，蒸發(fā)段和冷凝段的溫差很小，管道內的溫度分布更均勻，造成的應力差小，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定。中國專利 200820167916. 6和中國專利200910099363. 4分別采用熱管系統(tǒng)提供了一種太陽能利用效率高、不易結垢、簡單可長期高效運行的太陽能蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。由于系統(tǒng)中采用金屬軟管和法蘭等連接方式造成系統(tǒng)流動阻力和散熱損失較大，同時系統(tǒng)對流量不能進行有效控制， 系統(tǒng)對跟蹤精度不能夠適時反饋調節(jié)，因此系統(tǒng)在減少阻力和散熱損失和聚光進度調節(jié)方面還有進一步改進和提高的空間。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于克服上述問題，提供一種自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)包括真空抽氣口、冷凝下降管、上升管、流量控制調節(jié)閥、集熱管、主汽管、光強感應器、金屬連接管、液壓系統(tǒng)、集熱管支撐架、轉動軸、波紋連接管、反射鏡架、控制系統(tǒng)、鏡架支撐、蒸汽換熱器、第一管道轉動連接閥、第二管道轉動連接閥、S形彎管、管道轉動基支撐、鐵塔、轉動管道頂端支撐和反射鏡面；冷凝下降管與S 形彎管、第一管道轉動連接閥、流量控制調節(jié)閥、集熱管、金屬連接管、主汽管、第二管道轉動連接閥、上升管、蒸汽換熱器通過波紋連接管順次連接；上升管末端設有真空抽氣口 ；轉動軸分別于液壓系統(tǒng)、反射鏡架、鏡架支撐相互連接；反射鏡架上裝有反射鏡面；集熱管和光強感應器通過集熱管支撐架與反射鏡架連接；第一管道轉動連接閥、第二管道轉動連接閥和S形彎管通過與管道轉動基支撐連接后與轉動軸同軸固定在鏡架支撐上；轉動管道頂端支撐固定在反射鏡架端部；蒸汽換熱器安裝在鐵塔上；系統(tǒng)由控制系統(tǒng)控制。所述的第一管道轉動連接閥、第二管道轉動連接閥為球型或彎L型。所述的第一管道轉動連接閥、第二管道轉動連接閥包括第一外套管、第一轉動軸承、第一密封圈、第一內套管；第一外套管通過第一轉動軸承與第一內套管連接；第一外套管與第一內套管之間設有第一密封圈。所述的第一管道轉動連接閥、第二管道轉動連接閥包括第二外套管、第二轉動軸承、第二密封圈、第二內套管；第二外套管通過第二轉動軸承與第二內套管連接；第二外套管與第二內套管之間設有第二密封圈。所述的第一管道轉動連接閥和第二管道轉動連接閥與轉動軸同軸安裝。所述的集熱管包括抽氣口、真空玻璃管、含有選擇性涂層的不銹鋼管和波紋管；含有選擇性涂層的不銹鋼管兩端和波紋管相連接，含有選擇性涂層的不銹鋼管外面套有真空玻璃管，真空玻璃管上面設有抽氣口，兩集熱管之間和集熱管與管道之間均通過波紋連接管連接。所述的流量控制調節(jié)閥為數(shù)字式自動或半自動調節(jié)閥。所述的光強感應器為分度式光強感應器。光強感應器與集熱管同軸安裝。本實用新型通過在槽式太陽能集熱系統(tǒng)中引入自然循環(huán)替代強制循環(huán)，達到簡化系統(tǒng)，降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)換熱效率的目的。同時，本系統(tǒng)采用波紋管和管道轉動連接閥，解決了在盡量避免了金屬軟管和法蘭在系統(tǒng)中的應用從而減少系統(tǒng)的流動阻力和散熱損失的同時，解決了集熱管和上升管、冷凝管轉動連接問題，保證了系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運轉。安裝流量調節(jié)控制閥可有效控制集熱管流量，提高和保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性， 光強感應器的采用，能夠實現(xiàn)太陽能系統(tǒng)跟蹤精度的適時調節(jié)，提高系統(tǒng)聚光精度，最終提高系統(tǒng)效率。

圖1是自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)結構示意圖；圖2是本實用新型的太陽能槽式聚光器示意圖；圖3(a)是本實用新型的管道轉動球型連接閥結構圖；圖3(b)是本實用新型的管道轉動彎L型連接閥結構圖；圖4是本實用新型的集熱管與集熱管和管道連接示意圖。圖中真空抽氣口 1、冷凝下降管2、上升管3、流量控制調節(jié)閥4、集熱管5、主汽管 6、光強感應器7、金屬連接管8、液壓系統(tǒng)9、集熱管支撐架10、轉動軸11、波紋連接管12、反射鏡架13、控制系統(tǒng)14、鏡架支撐15、蒸汽換熱器16、第一管道轉動連接閥17、第二管道轉動連接閥18、S形彎管19、管道轉動基支撐20、鐵塔21、轉動管道頂端支撐22和反射鏡面23、第一外套管M、第一轉動軸承25、第一密封圈沈、第一內套管27、第二外套管28、第二轉動軸承四、第二密封圈30、第二內套管31。
具體實施方式
如圖1和圖2所示，自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)包括真空抽氣口 1、冷凝下降管 2、上升管3、流量控制調節(jié)閥4、集熱管5、主汽管6、光強感應器7、金屬連接管8、液壓系統(tǒng) 9、集熱管支撐架10、轉動軸11、波紋連接管12、反射鏡架13、控制系統(tǒng)14、鏡架支撐15、蒸汽換熱器16、第一管道轉動連接閥17、第二管道轉動連接閥18、S形彎管19、管道轉動基支撐20、鐵塔21、轉動管道頂端支撐22和反射鏡面23 ；冷凝下降管2與S形彎管19、第一管道轉動連接閥17、流量控制調節(jié)閥4、集熱管5、金屬連接管8、主汽管6、第二管道轉動連接閥18、上升管3、蒸汽換熱器15通過波紋連接管12順次連接；上升管3末端設有真空抽氣口 1;轉動軸11分別于液壓系統(tǒng)9、反射鏡架13、鏡架支撐15相互連接；反射鏡架13上裝有反射鏡面23 ；集熱管5和光強感應器7通過集熱管支撐架10與反射鏡架13連接；第一管道轉動連接閥17、第二管道轉動連接閥18和S形彎管19通過與管道轉動基支撐20連接后與轉動軸11同軸固定在鏡架支撐15上；轉動管道頂端支撐22固定在反射鏡架13端部；蒸汽換熱器16安裝在鐵塔21上；系統(tǒng)由控制系統(tǒng)14控制。如圖3所示，所述的第一管道轉動連接閥17、第二管道轉動連接閥18為球型或彎 L型。所述的第一管道轉動連接閥17、第二管道轉動連接閥18包括第一外套管24、第一轉動軸承25、第一密封圈26、第一內套管27 ；第一外套管M通過第一轉動軸承25與第一內套管27連接；第一外套管M與第一內套管27之間設有第一密封圈26。所述的第一管道轉動連接閥17、第二管道轉動連接閥18包括第二外套管觀、第二轉動軸承四、第二密封圈 30、第二內套管31 ；第二外套管觀通過第二轉動軸承四與第二內套管31連接；第二外套管觀與第二內套管31之間設有第二密封圈30。所述的第一管道轉動連接閥17和第二管道轉動連接閥18與轉動軸11同軸安裝。管道轉動連接閥很好的解決了集熱管和上升管、 冷凝管在系統(tǒng)繞太陽跟蹤過程中的轉動問題，避免了采用四桿機構等傳動機構帶來的軟管和法蘭的使用。如圖4所示，所述的集熱管5包括抽氣口 32、真空玻璃管33、含有選擇性涂層的不銹鋼管34和波紋管35 ；含有選擇性涂層的不銹鋼管34兩端和波紋管35相連接，含有選擇性涂層的不銹鋼管34外面套有真空玻璃管33，真空玻璃管33上面設有抽氣口 32 ；，兩集熱管5之間和集熱管5與管道36之間均通過波紋連接管12連接。利用波紋管連接一方面可以緩沖管道的應力，同時采用焊接連接避免了管道之間的法蘭連接方式所述的流量控制調節(jié)閥4為數(shù)字式自動或半自動調節(jié)閥耐高溫，耐腐蝕，可自動實現(xiàn)流量的讀取和高精度、小流量調節(jié)。流量調節(jié)控制閥能夠實現(xiàn)系統(tǒng)在不同的輻照條件下通過調節(jié)流量來保證蒸發(fā)段蒸汽的品質，提高系統(tǒng)的換熱穩(wěn)定性。所述的光強感應器7為分度式光強感應器，耐高溫，能夠靈敏反饋光斑位置信號。 光強感應器7與集熱管5同軸安裝，可并排安裝于集熱管一端，也可繞貼在集熱管上安裝。 光強感應器通過與控制系統(tǒng)連接，能夠適時反饋系統(tǒng)聚光進度，實現(xiàn)系統(tǒng)精度的適時微調， 提高系統(tǒng)的聚光效率。自然循環(huán)太陽能集熱系統(tǒng)工作原理如下控制系統(tǒng)根據計算的太陽光角度向液壓系統(tǒng)發(fā)出指令，液壓系統(tǒng)驅動傳動軸帶動反射鏡架跟蹤太陽光。反射鏡面將太陽光聚焦到集熱管上，集熱管吸熱后加熱管內傳熱工質，傳熱工質在蒸發(fā)段加熱成飽和蒸汽，在再熱段加熱成過熱蒸汽流入主汽管、上升管進入蒸汽換熱器進行冷凝換熱，冷凝水流入冷凝下降管。冷凝下降管和上升管之間的冷凝水重力壓差為整個系統(tǒng)提供了循環(huán)驅動力。同時，流量調節(jié)控制閥根據控制系統(tǒng)監(jiān)測的輻照條件和集熱管內流體溫度，調節(jié)集熱管入口開度， 控制集熱管流量，保證集熱管產生穩(wěn)定品味的過熱蒸汽進入蒸汽換熱器進行換熱。系統(tǒng)在轉動跟蹤過程中，通過在冷凝下降管和上升管與主汽管和集熱管連接部位分別安裝第一管道轉動連接閥和第二管道轉動連接閥，利用S形彎管保證兩個連接閥與轉動軸同軸，再通過管道轉動基支撐桿固定第一管道轉動連接閥和第二管道轉動連接閥及冷凝下降管管和上升管水平段，實現(xiàn)冷凝下降管和上升管靜止不動，主汽管和集熱管通過連接管道隨反射鏡架繞軸線運轉。系統(tǒng)在轉動過程中，安裝在集熱管端部的光強感應器接受反射鏡聚光，并將聚光帶位置信息反饋到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過反饋的管帶信息，對跟蹤系統(tǒng)進行實時修正，從而提高系統(tǒng)的聚焦精度，提高系統(tǒng)跟蹤精度。 本實用新型通過在槽式太陽能集熱系統(tǒng)中引入自然循環(huán)替代強制循環(huán)的同時，采用波紋管和管道轉動連接閥連接，解決了在盡量避免了金屬軟管和法蘭在系統(tǒng)中的應用從而減少系統(tǒng)的流動阻力和散熱損失，解決了集熱管和上升管、冷凝管轉動連接問題，保證了系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運轉。安裝流量調節(jié)控制閥可有效控制集熱管流量，提高和保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，光強感應器的采用，能夠實現(xiàn)太陽能系統(tǒng)跟蹤精度的適時調節(jié)，提高系統(tǒng)聚光精度，達到簡化系統(tǒng)，降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)換熱效率的目的。本實用新型可以為高效、高精度、低成本槽式太陽能集熱提供很好的解決方案。同時，系統(tǒng)通過并聯(lián)，可實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化低成本運行。
權利要求1.一種自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于包括真空抽氣口(1)、冷凝下降管 (2)、上升管C3)、流量控制調節(jié)閥(4)、集熱管( 、主汽管(6)、光強感應器(7)、金屬連接管(8)、液壓系統(tǒng)(9)、集熱管支撐架(10)、轉動軸(11)、波紋連接管(12)、反射鏡架(13)、 控制系統(tǒng)(14)、鏡架支撐(15)、蒸汽換熱器(16)、第一管道轉動連接閥(17)、第二管道轉動連接閥(18)、S形彎管(19)、管道轉動基支撐(20)、鐵塔(21)、轉動管道頂端支撐(22)和反射鏡面(23);冷凝下降管(2)與S形彎管(19)、第一管道轉動連接閥(17)、流量控制調節(jié)閥G)、集熱管(5)、金屬連接管(8)、主汽管(6)、第二管道轉動連接閥(18)、上升管(3)、蒸汽換熱器(15)通過波紋連接管(12)順次連接；上升管C3)末端設有真空抽氣口(1)；轉動軸(11)分別于液壓系統(tǒng)(9)、反射鏡架(13)、鏡架支撐(15)相互連接；反射鏡架(13)上裝有反射鏡面(23)；集熱管( 和光強感應器(7)通過集熱管支撐架(10)與反射鏡架(13) 連接；第一管道轉動連接閥(17)、第二管道轉動連接閥(18)和S形彎管(19)通過與管道轉動基支撐(20)連接后與轉動軸(11)同軸固定在鏡架支撐(15)上；轉動管道頂端支撐(22) 固定在反射鏡架(13)端部；蒸汽換熱器(16)安裝在鐵塔(21)上；系統(tǒng)由控制系統(tǒng)(14)控制。
2.根據權利要求1所述的一種自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的第一管道轉動連接閥(17)、第二管道轉動連接閥(18)為球型或彎L型。
3.根據權利要求1所述的一種自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的第一管道轉動連接閥(17)、第二管道轉動連接閥(18)包括第一外套管(24)、第一轉動軸承 (25)、第一密封圈(26)、第一內套管(27)；第一外套管(24)通過第一轉動軸承(25)與第一內套管(27)連接；第一外套管(24)與第一內套管(27)之間設有第一密封圈(26)。
4.根據權利要求1所述的一種自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的第一管道轉動連接閥(17)、第二管道轉動連接閥(18)包括第二外套管(28)、第二轉動軸承 (29)、第二密封圈(30)、第二內套管(31)；第二外套管(28)通過第二轉動軸承(29)與第二內套管(31)連接；第二外套管(28)與第二內套管(31)之間設有第二密封圈(30)。
5.根據權利要求1所述的一種自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的第一管道轉動連接閥(17)和第二管道轉動連接閥(18)與轉動軸(11)同軸安裝。
6.根據權利要求1所述的一種自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的集熱管(5)包括抽氣口(32)、真空玻璃管(33)、含有選擇性涂層的不銹鋼管(34)和波紋管(35)， 含有選擇性涂層的不銹鋼管(34)兩端和波紋管(35)相連接，含有選擇性涂層的不銹鋼管 (34)外面套有真空玻璃管(33)，真空玻璃管(33)上面設有抽氣口(32)，兩集熱管(5)之間和集熱管(5 )與管道(36 )之間均通過波紋連接管(12 )連接。
7.根據權利要求1所述的一種自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的流量控制調節(jié)閥(4 )為數(shù)字式自動或半自動調節(jié)閥。
8.根據權利要求1所述的一種自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的光強感應器(7)為分度式光強感應器，光強感應器(7)與集熱管(5)同軸安裝。
專利摘要本實用新型公開了一種自然循環(huán)槽式太陽能集熱系統(tǒng)。冷凝下降管與S形彎管、第一管道轉動連接閥、流量控制調節(jié)閥、集熱管、金屬連接管、主汽管、第二管道轉動連接閥、上升管、蒸汽換熱器通過波紋連接管順次連接；上升管末端設有真空抽氣口;轉動軸分別于液壓系統(tǒng)、反射鏡架、鏡架支撐相互連接；反射鏡架上裝有反射鏡面；集熱管和光強感應器通過集熱管支撐架與反射鏡架連接；第一管道轉動連接閥、第二管道轉動連接閥和S形彎管通過與管道轉動基支撐連接后與轉動軸同軸固定在鏡架支撐上；轉動管道頂端支撐固定在反射鏡架端部；蒸汽換熱器安裝在鐵塔上；系統(tǒng)由控制系統(tǒng)控制。本實用新型引入自然循環(huán)，采用高效新型連接和控制方式，提高系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性。
文檔編號F24J2/24GK202057087SQ20112000670
公開日2011年11月30日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權日2011年1月11日
發(fā)明者俞自濤, 倪煜, 馮哲, 帥鷗, 張良, 樊建人, 胡亞才 申請人:浙江大學