[发明专利]大型、高效、相对低成本槽式太阳能锅炉系统

说明书

技术领域：

光学、热学、传热学、材料学、机械动力学、天文学、数学

背景技术：

目前世界范围内槽式集热技术的发展主要应用在槽式太阳能集热和槽式太阳能发电。虽然相对 其他太阳能集热方式成本较低，但成本依然在2000-5000元人民币/每平方。聚光倍率一般在 30-80，太阳能的热转化效率在20-40％。

发明内容：

通过对槽式集热系统每一个关键环节的改进，比如通过增大开口面、提高聚光比、镜面单一 式正槽改为正槽斜槽梯度复合、框架抛物面线性结构与分体镜面结合、真空管吸收改为腔体吸 收等通用技术改革。再加上支撑结构“落地”技术减少整槽转动成本、变通性防风墙技术减少 大型抛物面的机械负荷。及在槽式抛物镜面变成圆弧与微分抛物镜面复合的同时槽式一维跟踪 改为单焦轴的跟踪。使太阳能槽式成本降至1000元人民币/每平方以下或者“更低”，聚光倍 率升至150-2000，太阳能热转化率升至50％以上或“更高”，使太阳能作为“新能源”大面积 应用取代传统能源成为可能。

附图说明：

图1为开口直径8米，焦距2米(2000mm)，抛物线方程为x平方＝8000y的抛物线缩小图。

图2为图1所示的抛物线组成的大型槽外观示意图，主要显示其框架结构。

图3为大型槽的轴转动系统显示。其中1为块状反射镜面，2为中心轴支撑架，3为腔体吸收部 件即“焦线”，4为吸收部件的支撑机构。

图4为“斜槽”示意图，东西放置时则抛物线向西倾斜，放在正槽的东部。

图5为“正槽”示意图，抛物线垂直于水平面，正、斜槽梯度复合时放在中部。

图6为“斜槽”示意图，东西放置时则抛物线向东倾斜，放在正槽的西部。

图7为简易腔体吸收部件横切面图，其中1为红外线反射面，2为真空层或者有其他材料组成的 保温层，3为水及油等工质，4为锯齿状光吸收面，可镀选择性涂层。

图8为改进型，其“腔体”特点更加突出，其中1为红外线反射面，2为真空层或者有其他材料 组成的保温层，3为水及油等工质，4为锯齿状光吸收面，可镀选择性涂层。

图9为玻璃透光真空型“腔体”。其中1为红外线反射面，2为真空层或者有其他材料组成的保温 层，3为水及油等工质，4为锯齿状光吸收面，可镀选择性涂层。5为真空层，6为高透光耐高温远红外反 射玻璃。

图10为图9结构翻版，外型一样，但水及油等工质放在了吸收层下边、玻璃层上边，具体为： 1和7为红外线反射面，2和5为真空层或者有其他材料组成的保温层，3为水及油等工质，4为锯齿状光 吸收面，可镀选择性涂层。6为高透光耐高温远红外反射玻璃。

图11为改进后的光吸收面。

图12为圆弧与抛物镜面复合槽的横切面。其中1为太阳直射光线，2为圆弧圆心及各微分抛物线 的焦点，3为微分抛物镜面，4为圆弧面。S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8为微分抛物线示意图。

图13为变通性防风墙技术及转动轴落地技术示意图。1为转动轴，2为转动轴的固定槽，3为支 撑支架，4为同步千金顶，5为变通性防风墙的支撑结构示意图，6为变通性防风墙的弧形挡风板，7为槽 型抛物面，8为直射太阳光线。

具体实施模式：

目前槽式抛物面聚光应用效率低的原因：聚光倍率低类似于低温类应用，在低温应用中要求光吸收 部件比如真空管的光吸收效率高红外线发射频率低，但在实际上玻璃的透光技术中做不到对可见光和近红 外的高度吸收及对远红外的反射，所以大量的热量以远红外辐射的形式透过真空管的玻璃散发到集热器以 外，造成真空管吸收的“热效”低下。

对于目前存在的问题，可以通过另一种途径去解决，比如太阳灶及塔式发电在聚光倍率高到200以 上时，热效率通常超过50％。即通过大型槽、高聚光比去解决槽式“效率”和成本的问题。