固體粒塊槽式太陽(yáng)能脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)換熱傳熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱能利用，特別是利用固體粒塊實(shí)現(xiàn)線(xiàn)聚焦太陽(yáng)能加熱及傳熱和利用。
【背景技術(shù)】
[0002]在太陽(yáng)能領(lǐng)域，采用熔融鹽蓄熱，雖然熔融鹽可以實(shí)現(xiàn)高溫的儲(chǔ)存，但是由于其需要從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，因而需要熱能將其加熱，同時(shí)熔融鹽的毒性、經(jīng)濟(jì)型、安全性也存在問(wèn)題，因而熔融鹽蓄熱的使用受到限制。
[0003]在太陽(yáng)能領(lǐng)域，也采用空氣或其他氣體進(jìn)行蓄熱，但其熱熔小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的熱能存儲(chǔ)。
[0004]對(duì)于槽式太陽(yáng)能聚焦系統(tǒng)，通常采用熔融鹽進(jìn)行傳熱，太陽(yáng)能采集管通常采用不銹鋼的關(guān)鍵的光熱轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部流動(dòng)熔融鹽，但是這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是明顯的，耗能、有毒，安全與經(jīng)濟(jì)性存在明顯的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供固體粒塊槽式太陽(yáng)能脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)換熱傳熱系統(tǒng)，采用固體粒塊取代熔融鹽，將固體粒塊設(shè)置在傳送器件上，傳送器件設(shè)置在玻璃管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)熱能的采集加熱固體粒塊，并通過(guò)傳輸器件將固體粒塊傳輸?shù)叫顭崞鲀?nèi)，完成熱能的采集和傳熱。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)高溫、大規(guī)模、低成本、高效率的采集及傳熱，并適合于10-1500度的溫度工作。
[0006]
具體
【發(fā)明內(nèi)容】
如下:
固體粒塊槽式太陽(yáng)能脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)換熱傳熱系統(tǒng)，由槽式太陽(yáng)能鏡、線(xiàn)聚焦太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器、透光管、保溫管、蓄熱換熱器組成一組太陽(yáng)能槽式線(xiàn)聚焦采集系統(tǒng)，其特征是:包括固體粒塊脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)栗；
所述線(xiàn)聚焦太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器包括至少有一個(gè)管道，在管道的一端設(shè)置有進(jìn)口，在另外一端設(shè)置有出口，固體粒塊可以從進(jìn)口進(jìn)入到管道內(nèi)部，在管道的腔體內(nèi)部設(shè)置有螺旋器件，螺旋器件由圓柱螺旋線(xiàn)或螺旋管組成，螺旋器件固定連接在轉(zhuǎn)桿上，轉(zhuǎn)桿設(shè)置在管道內(nèi)容，并與管道的軸線(xiàn)重合或平行，螺旋器件的進(jìn)口與管道的進(jìn)口相互聯(lián)通，螺旋器件的出口與管道的出口相互聯(lián)通，在管道內(nèi)部或者周?chē)O(shè)置有至少一個(gè)電機(jī)，電機(jī)與轉(zhuǎn)桿進(jìn)行連接，電機(jī)可以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)固定在其上的螺旋器件在管道內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，固體粒塊可以經(jīng)由開(kāi)口部位進(jìn)入到螺旋管道內(nèi)，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下螺旋管道轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)螺旋管道內(nèi)的固體粒塊從進(jìn)口流動(dòng)到出口；
所述固體粒塊脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)栗，由動(dòng)力裝置、脈動(dòng)腔室、推板、固體粒塊進(jìn)口、固體粒塊出口、電子控制裝置、殼體組成，推板通過(guò)連桿與動(dòng)力裝置相連接，由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)推板在脈動(dòng)腔室內(nèi)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，固體粒塊從進(jìn)口進(jìn)入到脈動(dòng)腔室內(nèi)，動(dòng)力裝置提供動(dòng)力將推板驅(qū)動(dòng)，推板推動(dòng)固體粒塊，將脈動(dòng)腔室內(nèi)的固體粒塊驅(qū)動(dòng)，從出口流出到脈動(dòng)腔室外部，動(dòng)力裝置復(fù)位后，第二部分固體粒塊再?gòu)倪M(jìn)口進(jìn)入到脈動(dòng)腔室內(nèi)，再由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)從出口流出，從而實(shí)現(xiàn)固體粒塊的脈動(dòng)流動(dòng)；
透光管設(shè)置在槽式太陽(yáng)能鏡的太陽(yáng)能照射部位，保溫管設(shè)置在槽式太陽(yáng)能鏡非照射部位，透光管與保溫管進(jìn)行連接，傳送器件設(shè)置在透光管或保溫管內(nèi)，固體粒塊由固體粒塊脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)栗驅(qū)動(dòng)可以在螺旋管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)；
將固體粒塊脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)栗設(shè)置在太陽(yáng)能槽式線(xiàn)聚焦采集系統(tǒng)的支架上或地面上，固體粒塊設(shè)置在裝載箱內(nèi)，固體粒塊脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)栗、線(xiàn)聚焦太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器與蓄熱換熱器分別通過(guò)上行管道和下行管道以及連接管道相互連接形成一個(gè)閉環(huán)的回路系統(tǒng)，固體粒塊經(jīng)由固體粒塊脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)栗驅(qū)動(dòng)，沿固體粒塊上行管道進(jìn)入到設(shè)置在太陽(yáng)能槽式線(xiàn)聚焦采集系統(tǒng)的焦點(diǎn)部位的線(xiàn)聚焦太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器中，經(jīng)光熱轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化的熱加固體粒塊，使得固體粒塊溫度達(dá)到300-1000度，然后，固體粒塊沿著下行管道進(jìn)入到蓄熱換熱器中，蓄熱換熱器與發(fā)電的工作介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從而使固體粒塊的溫度降到10-200度，低溫的固體粒塊沿著連接管道進(jìn)入到裝載箱內(nèi)，再由脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)栗驅(qū)動(dòng)進(jìn)入到線(xiàn)聚焦太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器中，從而實(shí)現(xiàn)利用脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)栗驅(qū)動(dòng)，固體粒塊在封閉循環(huán)管道內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，實(shí)現(xiàn)高溫的采集和傳熱、換熱、蓄熱。
[0007]透光管選擇下列一種:有真空層的玻璃管、玻璃管、石英管、微晶管。
[0008]所述的動(dòng)力裝置選擇下列的一種或多種:栗、電機(jī)、空壓機(jī)；所述的栗為液壓栗、液壓連桿、電磁栗。
[0009]管道與多個(gè)蓄熱換熱器進(jìn)行連接，可以將固體粒塊儲(chǔ)存在不同的蓄熱換熱器中實(shí)現(xiàn)蓄熱，但需要使用此熱能時(shí)，再通過(guò)流體與固體粒塊換熱，實(shí)現(xiàn)熱能的應(yīng)用。
[0010]為了適合于進(jìn)行高溫驅(qū)動(dòng)，在動(dòng)力裝置與脈動(dòng)腔室之間設(shè)置有溫控腔室，在溫控腔室內(nèi)設(shè)置有溫控材料，以降低高溫固體粒塊的溫度，使得動(dòng)力裝置不受高溫固體粒塊的影響，可以正常工作，連桿設(shè)置在溫控腔室內(nèi)，并可以在溫控腔室內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
[0011 ] 溫控材料選擇些列一種:
A、真空氣體或惰性氣體，用于增加熱阻，實(shí)現(xiàn)隔熱；
B、液體；
C、相變材料；
D、固體隔熱材料；
在溫控腔室的殼體上，設(shè)置有進(jìn)口與出口，可以將溫控材料從進(jìn)口進(jìn)入，從出流出。
[0012]在脈動(dòng)腔室的進(jìn)口及出口設(shè)置有擋板或開(kāi)關(guān)，所述的開(kāi)關(guān)為電子控制的開(kāi)關(guān)；在光熱轉(zhuǎn)換器上以及管道上，設(shè)置有溫度傳感器，在太陽(yáng)能鏡上設(shè)置有太陽(yáng)能光照強(qiáng)度及角度的傳根器；設(shè)置有智能控制系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)芯片、軟件、執(zhí)行部件，利用溫度傳感器測(cè)試的數(shù)據(jù)，太陽(yáng)能光照強(qiáng)度傳感器、來(lái)調(diào)整脈動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)脈動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度、頻率的控制，對(duì)固體粒塊溫度、動(dòng)力裝置運(yùn)動(dòng)的控制，進(jìn)而可以根據(jù)太陽(yáng)能光照強(qiáng)度、固體粒塊的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳熱的智能控制。
[0013]所述的固體粒塊為由金屬或非金屬或其混合物組成的顆粒或者/和磚塊，或者自然界存在的沙粒、鵝卵石、小石塊，固體粒塊的形狀為圓形、多邊形、菱形、扇形、不規(guī)則現(xiàn)狀；在固體粒塊上加工有凹或/和凸部位，或者在固體粒塊上設(shè)置有用于相互連接或者與其他器件連接的連接裝置；兩個(gè)固體粒塊之間的凹或/和凸部位可以構(gòu)成一個(gè)通道；用于流體進(jìn)行流通；所構(gòu)成的通道為柱體、多面體、菱形、拋物線(xiàn)體、旋轉(zhuǎn)拋物線(xiàn)體的一種或其組合，流體可以在流道內(nèi)流動(dòng)并被壓縮或膨脹；在固體粒塊內(nèi)設(shè)置有空腔，在空腔內(nèi)設(shè)置有蓄熱材料。
[0014]固體粒塊有下列至少一種材料組成:
A、窯爐的排出物，包括冶金、化工、電力、煤炭行業(yè)窯爐排出的鋼渣、鐵渣、煤灰；
B、尾款粉，包括各種礦選礦后形成的尾款物；
C、垃圾的固體物質(zhì)，包括垃圾處理后的固體處理物；
D、建筑廢棄物，包括建筑完成后的廢棄物形成的粒塊；
E、金屬或非金屬粉，包括石墨粉；
F、導(dǎo)熱水泥。
[0015]所述的固體粒塊為直徑為1-300麗球體，材料為鋼、鐵、陶瓷、氧化鋁、玻璃、石墨的一種或多種。
[0016]線(xiàn)聚焦太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器用溫控裝置，在線(xiàn)聚焦太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器的進(jìn)口以及出口設(shè)置有開(kāi)關(guān)，在光熱轉(zhuǎn)換器內(nèi)部腔體上設(shè)置有溫度傳感器，在殼體上設(shè)置有太陽(yáng)能光照強(qiáng)度及角度的傳感器；電子控制器件設(shè)置在光熱轉(zhuǎn)換器的保溫層外部，電子控制器件采集溫度傳感器、太陽(yáng)能光照強(qiáng)度及角度的傳感器的數(shù)據(jù)，來(lái)控制固體粒塊脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)栗的電機(jī)，由電機(jī)控制進(jìn)入到脈動(dòng)栗腔體的固體顆粒的數(shù)量和速度，進(jìn)而可以根據(jù)太陽(yáng)能光照強(qiáng)度、固體粒塊的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)光熱轉(zhuǎn)換器內(nèi)部固體粒塊溫度的控制，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，保持固體粒塊在光熱轉(zhuǎn)換器內(nèi)被加熱，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，打開(kāi)下光熱轉(zhuǎn)換器出口的電控開(kāi)關(guān)，將固體粒塊排出到光熱轉(zhuǎn)換器外。
[0017]電子控制器件由線(xiàn)路板、電子器件、軟件、控制面板、殼體組成，電子器件設(shè)置在線(xiàn)路板上，電子器件與傳感器以及電控開(kāi)關(guān)連接，軟件存儲(chǔ)在電子器件中，控制面板設(shè)置在殼體上；電子控制器件上設(shè)置有無(wú)線(xiàn)或有限的裝置，可以將電子控制器件與地面設(shè)備將通訊或直接連接互聯(lián)網(wǎng)。
[0018]電子控制器件上設(shè)置有無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)的裝置，可以將電子控制器件與地面設(shè)備將通訊或直接連接互聯(lián)網(wǎng)。
[0019]
采用本發(fā)明的技術(shù)方案可產(chǎn)生如下的有益效果:
1、由于現(xiàn)有的槽式采集由熔融鹽傳熱，其溫度為400-600度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高溫傳熱，本發(fā)明可以到到1500度的高溫采集；突破了現(xiàn)有槽式系統(tǒng)溫度的限制；
2、本發(fā)明安全可靠，經(jīng)濟(jì)使用；
3、本發(fā)明可以應(yīng)用于工業(yè)余熱、太陽(yáng)能、地?zé)帷⑸镔|(zhì)等多種應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是脈動(dòng)線(xiàn)聚焦加熱傳熱系統(tǒng)示意圖；
圖2是具有溫控的脈動(dòng)線(xiàn)聚焦加熱傳熱系統(tǒng)示意圖。
[0021]
圖中標(biāo)號(hào)含義:
1:線(xiàn)聚焦太陽(yáng)能鏡，2:光熱轉(zhuǎn)換器，3:驅(qū)動(dòng)栗，4:固體粒塊，5:蓄熱器，6:電機(jī)，7:太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換涂層，8:保溫管，9:透光管，10:上行管道，11:下行管道，12:轉(zhuǎn)桿，13:螺旋器件，14:螺旋通道，15:裝載箱，16:開(kāi)關(guān)或閥門(mén)，17:傳感器件，18:溫控器件。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1、線(xiàn)聚焦加熱傳熱系統(tǒng)
圖1、2所示的脈動(dòng)線(xiàn)聚焦加熱傳熱系統(tǒng)，由線(xiàn)聚焦太陽(yáng)能鏡1、光熱轉(zhuǎn)換管2，透光管9、驅(qū)動(dòng)栗3、固體粒塊4、換熱蓄熱器5、電機(jī)6，上行管道10，下行管道11等組成，光熱轉(zhuǎn)換器件2設(shè)置在透光管9內(nèi)，并設(shè)置在線(xiàn)聚焦太陽(yáng)能鏡的焦線(xiàn)區(qū)域內(nèi)，光熱轉(zhuǎn)換管2的太陽(yáng)能照射部位設(shè)置有太陽(yáng)能涂層7，傳電機(jī)設(shè)置在透光管9外部，轉(zhuǎn)桿設(shè)置在光熱轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部軸心上，并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以旋