[发明专利]一种中高温太阳能集热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种中高温太阳能集热装置，广泛应用于清洁能源发展、太阳能光热发电产业、太阳能多元化利用等技术领域。

背景技术

目前，太阳能集热器主要包括平板集热器、真空管集热器、槽式集热器、塔式集热器和碟式集热器等类型。其中，能用于太阳能热发电的主要有槽式、塔式和碟式集热器等中高温集热技术。但槽式、塔式和碟式集热器，不仅需要精准复杂的对日跟踪系统，而且需要庞大的定日镜、反射镜等，占地面积过大。如2012年10月，由华能集团自主研发的太阳能光热发电项目在海南三亚投产，利用太阳能产生400-450℃的过热蒸气，但其集热系统占地10000m²左右(见北极星太阳能光伏网《首条线聚焦直接蒸汽式光热发电投产》，2012年11月7日发布)；2012年8月，由中科院电工所牵头研发的延庆塔式太阳能热发电站调试成功，可产生400℃高温蒸气，推动1.5兆瓦汽轮发电机运行，但系统包括一个119米高的集热塔、在塔的南侧地面上呈扇型分布着100面巨大的玻璃镜(定日镜)，每面镜子100平方米(见中国科技网讯《我国首座太阳能热发电站稳定运行》，记者李大庆，2012年12月14日发布)。如此庞大的设备，建设成本高、占地面积广，难以大规模推广应用，尤其是在太空无法应用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种中高温太阳能集热装置，主要包括吸热装置、输工质管道、太阳跟踪系统、工质储热器。吸热装置有1套或1套以上，每套吸热装置包括1个大球状透射镜(图18)、两面半球形反射镜(10、11，或30、31，或37、38，或41、42)、1个透明球形太阳能吸热器(图11)和1个工质储热器(图3)。其中，大球状透射镜(图18)为1个大型球形框架，下端设有圆孔，被1根中空圆锥体(12，或50)由下至上穿至中央，并被该锥体支撑固定；框架球表面镶嵌若干面菲涅耳透镜，各个菲涅耳透镜呈梯形凹面(2)、最上方呈圆形凹面(1)，齿纹面朝外、面向阳光，聚光焦距较长，焦点均落在球形框架中央的太阳能吸热器(36)中，确保四面八方光线都能聚集到吸热器中。太阳能吸热器为1个小型透明的球形玻璃容器(图11)，设在球形框架中央，其壳体为双层石英坡璃，内层厚(176)、外层薄(179)，中间夹层为真空(177)，夹层间用一些小玻璃块(178)连接衬垫，使内外壳连为一体，外壳上套装一张透明球形网(180)；吸热器内置一张四瓣形吸热板(175)，外接一条输水管道(173)、一条输蒸气管道(182)；吸热器被1根中空圆锥体截体(12)的上端截口支撑固定，两条工质管道(6，14)均安装在该柱体中。工质储热器为一个大型中空圆柱体(图3)，内层采用特种结构防水陶瓷(23)、中层采用不锈钢壳体(24)、外层采用保温材料(25)。在大球状透射镜外围，安装一面大型半球形反射镜(11，或31，或38，或42)、一面小型半球形反射镜(10，或30，或37，或41)，两面反射镜以中空圆锥体(12，或50)为中心，面面相对，底端连为一体，并有凹形曲面(29，或39)与圆锥体(12，或50)相接，它们的半径均为大球状透射镜(图18)半径的2倍，下端固定在一个圆环形转盘上(45)，转盘上设有角架(43，44)将两面反射镜(41，42)支撑，转盘(45)可围绕转轴(47)旋转360°。在承载小型反射镜的正中下方，将一条半封闭矩形永磁体(46，或52)挂接在转盘底板下，口部朝下，沿转盘半径辐射线分布；转盘下端由一个中空圆柱形转轴(47)支撑，转轴下端架设在一张圆环型底盘上(48)，底盘(48)又架设在一个中空圆柱形大转轴上(49)，并设有插销可固定人转轴。中空圆锥体(50)由下至上，分别穿过底盘下大转轴(49)、圆环形底盘(48)、转盘下转轴(47)、圆环形转盘(45)、两面半球形反射镜(41，42)、大球状透射镜(图18)，上方支撑球形吸热器(图11)。

太阳跟踪系统设计