固體粒塊塔式太陽能脈動(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)明涉及太陽能熱能利用，特別是利用固體粒塊進(jìn)行塔式太陽能加熱及傳熱和利用。
【背景技術(shù)】
[0002]在太陽能領(lǐng)域，采用熔融鹽蓄熱傳熱，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、安全性也存在問題，因而熔融鹽蓄熱的使用受到限制。同時(shí)，其傳熱溫度通常不高于600度，對(duì)再高的溫度，無法實(shí)現(xiàn)傳熱。
[0003]在太陽能領(lǐng)域，也采用空氣或其他氣體進(jìn)行蓄熱，但其熱熔小，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的熱能存儲(chǔ)。
[0004]對(duì)于塔式太陽能聚焦系統(tǒng)，通常采用熔融鹽進(jìn)行傳熱，但是由于熔融鹽溫度的限制，僅僅可以提供600度溫度，為了實(shí)現(xiàn)高溫采用空氣進(jìn)行傳熱，但是，空氣的熱容很小，很難傳遞大量的熱能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供固體粒塊塔式太陽能脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)換熱傳熱系統(tǒng)，采用固體粒塊取代熔融鹽和空氣，采用動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)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)固體顆粒，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從進(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)；
將采固體粒塊設(shè)置在傳送器件上，傳送器件設(shè)置在保溫管內(nèi)，將太陽能塔式太陽能鏡采集的熱能加熱固體粒塊，并通過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:
固體粒塊塔式太陽能脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)換熱傳熱系統(tǒng)，由塔式太陽能鏡、塔式太陽能光熱轉(zhuǎn)換器、保溫管、傳送器件、蓄熱換熱器組成一組太陽能塔式采集系統(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從進(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)； 將固體粒塊脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)栗設(shè)置在太陽能塔式采集系統(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、塔式太陽能光熱轉(zhuǎn)換器與蓄熱換熱器分別通過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)置在塔式采集系統(tǒng)的焦點(diǎn)部位的塔式太陽能光熱轉(zhuǎn)換器中，經(jīng)塔式太陽能光熱轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化的熱加熱固體粒塊，使得固體粒塊溫度達(dá)到400-1200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50-300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)入到塔式太陽能光熱轉(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]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。
[0008]下行管道與多個(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)，再通過流體與固體粒塊換熱，實(shí)現(xiàn)熱能的應(yīng)用。
[0009]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)。
[0010]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。
[0011]在換熱器、固體粒塊光熱轉(zhuǎn)換器、蓄熱器管道的內(nèi)部設(shè)置有螺紋、翅片、凸點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)固體粒塊在流動(dòng)過程中的擾流，提高固體粒塊的傳熱能力。
[0012]在脈動(dòng)腔室的進(jìn)口及出口設(shè)置有擋板或開關(guān)，所述的開關(guān)為電子控制的開關(guān)；在光熱轉(zhuǎn)換器上以及管道上，設(shè)置有溫度傳感器，在太陽能鏡上設(shè)置有太陽能光照強(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，利用溫度傳感器測試的數(shù)據(jù)，太陽能光照強(qiáng)度傳感器、來調(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、拋物線體、旋轉(zhuǎn)拋物線體的一種或其組合，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。
[0015]E、金屬或非金屬粉；包括石墨粉；
F、導(dǎo)熱水泥。
[0016]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。
[0017]塔式太陽能光熱轉(zhuǎn)換器用溫控裝置，上述固體粒塊塔式太陽能脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)換熱傳熱系統(tǒng)，其特征是:在塔式太陽能光熱轉(zhuǎn)換器的進(jìn)口以及出口設(shè)置有開關(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、太陽能光照強(qiáng)度及角度的傳感器的數(shù)據(jù)，來控制固體粒塊脈動(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)，打開下光熱轉(zhuǎn)換器出口的電控開關(guān)，將固體粒塊排出到光熱轉(zhuǎn)換器外。
[0018]電子控制器件由線路板、電子器件、軟件、控制