專利名稱：太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)涉及的是一種涵流式上拽熱氣流基臺、多用途塔體(煙囪)綜合效應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)，屬太陽能熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大力開發(fā)和利用可再生清潔能源是我國優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改善環(huán)境、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略措施之一。太陽能和風能是兩大重要的可再生能源，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。其中，太陽能以太陽能光熱、太陽能光電兩大主流發(fā)展，就太陽能光熱而言，又分為聚光類與非聚光類。太陽能塔熱氣流發(fā)電是一種重要的非聚光類發(fā)電模式，而熱氣流發(fā)電系統(tǒng)中又不可回避的必須提到太陽能塔(煙囪)，這個太陽能塔設(shè)計成什么樣？它可以有哪些功能？如何建造最合適？幾十年來，世界各國專家、學(xué)者均在全力研討。經(jīng)檢索和對已知市場了解，該技術(shù)由德國J. Schlaich教授在1978年首先提出，隨后在西班牙建成了世界第一座50KW示范電站，證明了該技術(shù)的可行性以來，世界發(fā)達國家和少數(shù)發(fā)展中國家先后在此基礎(chǔ)上加以改進和提升，在不斷完善過程中，使太陽能塔熱氣流發(fā)電技術(shù)得到了重大突破，出現(xiàn)了更高的煙囪結(jié)構(gòu)(千米)，發(fā)電輸出功力達上百兆瓦的熱氣流電站，但是由于太陽能塔熱氣流發(fā)電系統(tǒng)熱效率低，投資成本高以及塔體高帶來的不安全因素等問題，目前在世界范圍內(nèi)還沒有大規(guī)模的推廣應(yīng)用。作為太陽能塔熱氣流發(fā)電(集熱棚、太陽能塔、空氣渦輪機)中的主力裝置之一的太陽能塔，就其內(nèi)外造型、建造用材、豎面強度和高度，綜合功能、使用壽命、抗震避雷能力等是行業(yè)內(nèi)專家和投資者共同關(guān)心的重大課題，也是未來作為可再生能源電力制造的核心技術(shù)問題。經(jīng)進一步檢索和對社會的調(diào)查，未見與本實用新型完全一致或相類似的專家文獻及專利報告。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對上述已知的不足之處，及未來可預(yù)知的而又必須要傾力解決的諸多問題，而提供一種太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)，使太陽能塔順理成章的由單一抽吸作用華麗轉(zhuǎn)身為綜合應(yīng)用的集成優(yōu)化功能塔，該系統(tǒng)最大的特點之一是采用功能化設(shè)計，充分提升塔體高度、強度等級，為實現(xiàn)熱氣流發(fā)電和風力發(fā)電在同一塔上結(jié)構(gòu)耦合打下良好基礎(chǔ)；特點之二是優(yōu)化上拽熱氣流通道，變傳統(tǒng)分散式集中分配成支流型涵洞式，使擾流、旋流無序變有序，從而達到熱氣流利用最大化；特點之三是首創(chuàng)太陽塔體風力平臺，使風力發(fā)電的安裝、維護如履平地；特點之四是采用高性能的抗震避雷設(shè)置，消除不必要的自然災(zāi)害造成塔體損壞，延長太陽塔體使用壽命。本實用新型太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本實用新型太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)包括涵流式上拽熱氣流基臺組件及多用途塔體(煙 )組件。涵流式上拽熱氣流基臺組件由樁基、混凝土基礎(chǔ)、變速電機、調(diào)風蓋、塔內(nèi)平面基臺、塔基座、熱氣流通道組成。樁基設(shè)置在混凝土基礎(chǔ)下，塔基座與樁基之間設(shè)置有混凝土基礎(chǔ)，塔內(nèi)平面基臺、熱氣流通道設(shè)置在塔基座上，調(diào)風蓋固定在變速電機軸頭上，根據(jù)需要可隨時開啟和關(guān)閉，變速電機固定在塔內(nèi)平面基臺上。從而完成一套涵流式上拽熱氣流基臺組件。多用途塔體(煙囪)組件由塔體、加固件、鋼纜、鋼纜緊固件、抗震防裂護罩、避雷防撞裝置、支撐環(huán)、金屬圓筒、安裝平臺、疏水管道、升降梯組成。塔體設(shè)置在塔基座上，金屬圓筒設(shè)置在塔體周向適當位置上，加固件布置在塔體內(nèi)側(cè)與金屬圓筒內(nèi)壁之間，安裝平臺設(shè)置在塔體周向合適位置上，鋼纜緊固件設(shè)置在塔體外側(cè)壁面上，鋼纜一頭布置在鋼纜緊固件上，另一頭向下固定在混凝土基礎(chǔ)上，抗震防裂護罩、避雷防撞裝置設(shè)置在塔體頂部，支撐環(huán)設(shè)置在塔內(nèi)周向壁體上，升降梯、疏水管道設(shè)置在塔體外壁面一側(cè)，從而完成一套完整的多用途塔體(煙囪)組件。將上述組件按序安裝，完成一套完整的太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)。所述的塔體采用鋼筋混凝土精工制作成，內(nèi)塔體為倒喇叭狀或直筒狀，高度 100-1200米，內(nèi)直徑10-80米。所述的樁基、混凝土基礎(chǔ)、塔基座主要采用市售傳統(tǒng)的建筑材料水泥、黃沙、石子、鋼筋，并通過鋼筋混凝土工藝精工灌澆制作。所述的安裝平臺采用傳統(tǒng)建筑材料水泥、黃沙、石子、鋼筋，在灌澆制作塔體時一同制作成，也可采用厚20-120mm鋼板隨時焊接搭建。特征是環(huán)塔周向設(shè)置在離地面高度 30-300米，也可根據(jù)需要采用雙層或多層，高度300-600米分段建立。所述的金屬圓筒采用市售的厚10_50mm鋼板卷制焊接而成，并在制塔體時放置固定在安裝平臺上方、環(huán)塔體外壁面上。所述的塔內(nèi)平面基臺采用鋼筋混凝土在制作塔基座時一次性灌澆完成，其特征是在塔內(nèi)平面基臺有效面積內(nèi)開有10-50個倒喇叭狀孔，每孔長度為1-10米，孔下部進風處直徑1-3米，孔上部出風處直徑2-4米。所述的避雷防撞裝置采用市售大型避雷塔式防雷裝置，并嚴格聘請有專業(yè)資質(zhì)的專業(yè)企業(yè)制作安裝及維護。特征是在避雷塔周向同時增設(shè)航標燈。所述的抗震防裂護罩采用耐腐蝕、長壽命的復(fù)合優(yōu)化金屬板材或直接采用鍍鋅厚板加工成寬度在300-600_的環(huán)狀體,環(huán)塔體頂部周向固定，并采用金屬方管或圓管一頭焊接在環(huán)狀體上，另一頭向心焊接，并與避雷防撞裝置制作成一體，組成鏤空帽子型護罩。所述的支撐環(huán)采用不易腐蝕、強度高的金屬方管、圓管或異型管，通過鉚焊制作工藝，制成車輪型。工作原理本實用新型采用太陽能塔(煙囪)上拽熱氣流原理，充分利用太陽能塔(煙囪)高度和太陽能空氣集熱裝置加熱得到的高溫，使太陽能塔內(nèi)溫度和塔外溫度明顯產(chǎn)生溫度差， 被加熱的空氣密度小于外界的環(huán)境溫度，促使熱氣流上升，差值越大，塔內(nèi)抽吸能力也就越強。在太陽能塔(煙 )抽吸作用下，進入熱氣流通道，形成涵流式上拽熱氣流，推動渦輪機發(fā)電，又經(jīng)熱氣流通道出口排出，多股熱氣流匯集形成巨大上升力，直至沖頂后從塔體頂部出口排出。熱氣流排出同時，太陽能空氣集熱器內(nèi)壓強減小，促使環(huán)境冷空氣及時補充進入集熱器，而冷空氣被加熱后又持續(xù)上升，以此往復(fù)。
通過
以下結(jié)合附圖的詳細描述，本實用新型前述的和其它的目的、特征和優(yōu)點將變得更為清晰。其中圖I是本實用新型太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)剖視圖。圖中序號1.支撐環(huán)；2.金屬圓筒；3.安裝平臺；4.疏水管道；5.塔內(nèi)平面基臺；
6.塔基座；7.熱氣流通道；8.避雷防撞裝置；9.抗震防裂護罩；10.鋼纜緊固件；11.鋼纜； 12.加固件；13.塔體；14.調(diào)風蓋；15.變速電機；16.升降梯；17.混凝土基礎(chǔ)；18.樁基。
具體實施方式
結(jié)合圖I所示，本實用新型太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本實用新型太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)包括涵流式上拽熱氣流基臺組件及多用途塔體(煙 )組件。其中，涵流式上拽熱氣流基臺組件由樁基18、混凝土基礎(chǔ)17、變速電機15、調(diào)風蓋14、塔內(nèi)平面基臺5、塔基座6、熱氣流通道2組成。樁基18設(shè)置在混凝土基礎(chǔ)17下；塔基座6與樁基18之間設(shè)置有混凝土基礎(chǔ)17 ;塔內(nèi)平面基臺5、熱氣流通道 2設(shè)置在塔基座6上；調(diào)風蓋14固定在變速電機15軸頭上，根據(jù)需要可隨時開啟和關(guān)閉； 變速電機15固定在塔內(nèi)平面基臺5上。從而完成一套涵流式上拽熱氣流基臺組件。多用途塔體(煙囪)組件由塔體13、加固件12、鋼纜11、鋼纜緊固件10、抗震防裂護罩9、避雷防撞裝置8、支撐環(huán)I、金屬圓筒2、安裝平臺3、疏水管道4、升降梯16組成。塔體 13設(shè)置在塔基座6上；金屬圓筒2設(shè)置在塔體13周向適當位置上；加固件12布置在塔體 13內(nèi)側(cè)與金屬圓筒2內(nèi)壁之間；安裝平臺3設(shè)置在塔體13周向合適位置上；鋼纜緊固件10 設(shè)置在塔體13外側(cè)壁面上；鋼纜11 一頭布置在鋼纜緊固件10上，另一頭向下固定在混凝土基礎(chǔ)17上；抗震防裂護罩9、避雷防撞裝置8設(shè)置在塔體13頂部；支撐環(huán)I設(shè)置在塔內(nèi)周向壁體上；升降梯16、疏水管道4設(shè)置在塔體13外壁面一側(cè)，從而完成一套完整的多用途塔體(煙 )組件。將上述組件按序安裝，完成一套完整的太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)。所述的塔體13采用鋼筋混凝土精工制作成內(nèi)塔體13為倒喇叭狀或直筒狀，高度 100-1200米，內(nèi)直徑10-80米。所述的樁基18、混凝土基礎(chǔ)17、塔基座6主要采用市售傳統(tǒng)的建筑材料水泥、黃沙、石子、鋼筋，并通過鋼筋混凝土工藝精工灌澆制作成。所述的安裝平臺3采用傳統(tǒng)建筑材料水泥、黃沙、石子、鋼筋，在灌澆制作塔體13 時一同制作完成，也可采用厚20-120mm鋼板隨時焊接搭建。特征是環(huán)塔周向設(shè)置在離地面高度30-300米，也可根據(jù)需要采用雙層或多層，高度300-600米分段建立。所述的金屬圓筒2采用市售的厚10_50mm鋼板卷制焊接而成，并在制塔體13時放置固定在安裝平臺3上方、環(huán)塔體13外壁面上。所述的塔內(nèi)平面基臺5采用鋼筋混凝土在制作塔基座6時一次性灌澆完成，其特征是在塔內(nèi)平面基臺5有效面積內(nèi)開有10-50個倒喇叭狀孔，每孔長度為1-10米，孔下部進風處直徑1-3米，孔上部出風處直徑2-4米。所述的避雷防撞裝置8采用市售大型避雷塔式防雷裝置，并嚴格聘請有專業(yè)資質(zhì)的專業(yè)企業(yè)制作安裝及維護。特征是在避雷塔周向同時增設(shè)航標燈。所述的抗震防裂護罩9采用耐腐蝕、長壽命的復(fù)合優(yōu)化金屬板材或直接采用鍍鋅厚板加工成寬度在300-600_的環(huán)狀體,環(huán)塔體13頂部周向固定,并采用金屬方管或圓管一頭焊接在環(huán)狀體上，另一頭向心焊接，并與避雷防撞裝置8制作成一體，組成鏤空帽子型護罩。所述的支撐環(huán)I采用不易腐蝕、強度高的金屬方管、圓管或異型管，通過鉚焊制作工藝，制成車輪型。本實用新型太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)具有與眾不同的技術(shù)特征和易于推廣應(yīng)用的市場前景一、注重功能化設(shè)計，充分利用塔體自身的高度和強度，走一塔多用路線。眾所周知，最早的熱氣流發(fā)電系統(tǒng)中試樣機出現(xiàn)在1982年，通過7年運行，于1989 年毀于一次暴風雨。通過此項目的試運行，系統(tǒng)成本高、電轉(zhuǎn)換率低、維護成本高、使用壽命短、抗自然災(zāi)害能力低等發(fā)展問題一一顯現(xiàn)。近些年來，各國政府、專家、企業(yè)家對太陽能塔熱氣流發(fā)電技術(shù)做了進一步完善，并從基礎(chǔ)性研究、工程設(shè)計研究、技術(shù)經(jīng)濟評估及可行性論證展開了大規(guī)模的探索。我國也在烏海金沙灣地區(qū)建立了熱風發(fā)電示范電站，但是，單一的太陽能塔熱氣流發(fā)電無論從建造成本、安裝維護成本、電能轉(zhuǎn)換率、電力輸送等一系列問題上并不盡如人意。為此，本實用新型采用最新型設(shè)計，在塔身適當位置建立風力平臺， 使風力機與塔體有效耦合，并在塔基座上設(shè)置多個熱氣流涵流孔，實現(xiàn)了渦輪機與塔體基臺耦合，并預(yù)留了輔助熱力，可再生能源或清潔能源使用的安裝基臺，使太陽能+風能+輔助熱能三者共處一 “塔”，極大的提高了塔的利用率，從而使電力輸出倍增，運行成本大幅下降。本實用新型必然會引起政府高度重視，也為太陽能熱氣流發(fā)電+風力發(fā)電+輔助熱力發(fā)電做出了典范。二、采用長壽命設(shè)計規(guī)劃，應(yīng)用優(yōu)異塔體造型，利用傳統(tǒng)建材建造。本實用新型建塔所需主要材料為黃沙、石子、鋼筋、水泥這種傳統(tǒng)建筑材料，世界各地均可提供采購，如建立在沙漠中，那黃沙、石子就可以就地取材，大大降低運輸成本和建造成本。采用高強度、長壽命(50年)規(guī)劃設(shè)計，塔體平均厚度在I. 2-5米，以圓形體為主，塔體內(nèi)腔以倒喇叭狀、直管狀造型，使上拽熱氣流抽吸能力更強勁。本實用新型突破單一 “煙 ”式造型，改用景觀式造型，不管建塔在任何地方，方圓百里均可觀賞到其巍巍雄姿，增添了地區(qū)性標志性建筑，充分體現(xiàn)了其良好的觀賞價值和優(yōu)異的實用價值。顛覆太陽能電池板和聚光類發(fā)電系統(tǒng)需要廣闊地源地段，本實用新型建塔不需要占用良地，只要建立在陽光充足和風帶走道地區(qū)，無論是山坡、丘陵、荒山野地、大沙漠、獨島，只要做適當?shù)耐恋仄秸涂山ㄔ?，為未來太陽能熱氣流電站和風力發(fā)電耦合提供了一款極佳裝置，也是光熱發(fā)電+風力發(fā)電+輔助熱力發(fā)電的不二選擇。三、防震抗震，防雷抗雷，引航導(dǎo)航，確保塔體使用長壽命。由于熱氣流發(fā)電必須具有飽滿、充足、強大的上拽熱氣流能力，建塔高度和直徑比例是特別關(guān)鍵技術(shù)，塔往往建的很高(幾百米，甚至上千米)，因此，不安全因素隨之增加。本實用新型采用“嚴防死守”的戰(zhàn)略決策，從塔體外壁面到塔內(nèi)墻體，再到頂部和底部，均采用合理組合，強力加固措施得力，落到實處，不負眾望。無論是塔頂部的抗震防裂護罩、避雷防撞裝置設(shè)立，還是塔體壁面的金屬圓筒，安裝平臺，鋼纜、鋼纜緊固件的布防。塔底面的基樁、塔基座、塔內(nèi)平面基臺到塔內(nèi)腔的支撐環(huán)配置，環(huán)環(huán)相扣，渾然一體，給人們一種牢不可破的堅強堡壘。本實用新型為未來設(shè)計人員提供了一款建塔典范，也為風、光兼?zhèn)漭o助熱力發(fā)電創(chuàng)造了堅實基礎(chǔ)，必將引起業(yè)界重視和愛戴。四、建造成本低，回收周期短、推廣應(yīng)用面寬。本實用新型建塔理念不止僅僅停留在單一的熱氣流發(fā)電用塔，而是綜合考慮太陽能塔特有的優(yōu)勢并發(fā)揮，為二十四小時可連續(xù)電力輸出創(chuàng)造符合這一特性的太陽能專用塔，從而降低系統(tǒng)制造及運營成本。應(yīng)用本實用新型太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)的綜合效益分析
權(quán)利要求1.一種太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)，其特征在于包括涵流式上拽熱氣流基臺組件及多用途塔體組件；涵流式上拽熱氣流基臺組件由樁基、混凝土基礎(chǔ)、變速電機、調(diào)風蓋、塔內(nèi)平面基臺、塔基座、熱氣流通道組成；樁基設(shè)置在混凝土基礎(chǔ)下，塔基座與樁基之間設(shè)置有混凝土基礎(chǔ)， 塔內(nèi)平面基臺、熱氣流通道設(shè)置在塔基座上，調(diào)風蓋固定在變速電機軸頭上，根據(jù)需要開啟和關(guān)閉，變速電機固定在塔內(nèi)平面基臺上，從而完成一套涵流式上拽熱氣流基臺組件；多用途塔體組件由塔體、加固件、鋼纜、鋼纜緊固件、抗震防裂護罩、避雷防撞裝置、支撐環(huán)、金屬圓筒、安裝平臺、疏水管道、升降梯組成；塔體設(shè)置在塔基座上，金屬圓筒設(shè)置在塔體周向上，加固件布置在塔體內(nèi)側(cè)與金屬圓筒內(nèi)壁之間，安裝平臺設(shè)置在塔體周向位置上，鋼纜緊固件設(shè)置在塔體外側(cè)壁面上，鋼纜一頭布置在鋼纜緊固件上，另一頭向下固定在混凝土基礎(chǔ)上，抗震防裂護罩、避雷防撞裝置設(shè)置在塔體頂部，支撐環(huán)設(shè)置在塔內(nèi)周向壁體上，升降梯、疏水管道設(shè)置在塔體外壁面一側(cè)，從而完成一套完整的多用途塔體組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)，其特征在于所述的塔體采用鋼筋混凝土制作成，內(nèi)塔體為倒喇叭狀或直筒狀，高度100-1200米，內(nèi)直徑10-80 米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)，其特征在于所述的安裝平臺采用厚20-120mm鋼板焊接搭建，環(huán)塔周向設(shè)置在離地面高度30-300米，采用雙層或多層，高度300-600米分段建立。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)，其特征在于所述的金屬圓筒采用厚10_50mm鋼板卷制焊接而成，并在制塔體時放置固定在安裝平臺上方、環(huán)塔體外壁面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)，其特征在于所述的塔內(nèi)平面基臺采用鋼筋混凝土在制作塔基座時一次性灌澆完成，在塔內(nèi)平面基臺有效面積內(nèi)開有10-50個倒喇叭狀孔，每孔長度為1-10米，孔下部進風處直徑1-3米，孔上部出風處直徑2-4米。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)，其特征在于所述的避雷防撞裝置采用大型避雷塔式防雷裝置，在避雷塔周向同時增設(shè)航標燈。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)，其特征在于所述的抗震防裂護罩采用耐腐蝕、長壽命的復(fù)合金屬板材或直接采用鍍鋅厚板加工成寬度在 300-600mm的環(huán)狀體，環(huán)塔體頂部周向固定，并采用金屬方管或圓管一頭焊接在環(huán)狀體上， 另一頭向心焊接，并與避雷防撞裝置制作成一體，組成鏤空帽子型護罩。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)，其特征在于所述的支撐環(huán)采用不易腐蝕、強度高的金屬方管、圓管或異型管，通過鉚焊制作工藝，制成車輪型。
專利摘要本實用新型太陽能上拽熱氣流引導(dǎo)功能塔系統(tǒng)涉及的是一種涵流式上拽熱氣流優(yōu)化基臺、多用途塔體(煙囪)綜合效應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)，屬太陽能熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。包括涵流式上拽熱氣流基臺組件及多用途塔體(煙囪)組件；涵流式上拽熱氣流基臺組件由樁基、混凝土基礎(chǔ)、變速電機、調(diào)風蓋、塔內(nèi)平面基臺、塔基座、熱氣流通道組成；多用途塔體(煙囪)組件由塔體、加固件、鋼纜、鋼纜緊固件、抗震防裂護罩、避雷防撞裝置、支撐環(huán)、金屬圓筒、安裝平臺、疏水管道、升降梯組成。
文檔編號F03D11/04GK202348591SQ20112041090
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者劉根娣, 姚伯龍, 李勇強, 李勇良, 趙廉, 陳東輝 申請人:無錫中陽新能源科技有限公司