專(zhuān)利名稱(chēng)：匯集式聚光高溫聚能儲(chǔ)熱型雙回路驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能熱動(dòng)力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬太陽(yáng)能聚光與太陽(yáng)能熱利用技術(shù)領(lǐng)域。具體地說(shuō)是一種能夠利用光導(dǎo)管或光纖 將聚集的太陽(yáng)光導(dǎo)入，利用高溫相變蓄能材料儲(chǔ)熱，從而實(shí)現(xiàn)為用戶(hù)提供高溫?zé)崮艿难b置。
背景技術(shù)：
在目前較成熟的太陽(yáng)能熱動(dòng)力系統(tǒng)中，以槽式太陽(yáng)能聚光集熱和塔式聚光集熱兩種方式 為主。但這兩類(lèi)太陽(yáng)能熱動(dòng)力系統(tǒng)， 一般都只能建設(shè)成大系統(tǒng)， 一般都在1MW以上，因?yàn)?小系統(tǒng)的建設(shè)成本很高，沒(méi)有推廣價(jià)值。然而，很多情況下小型用戶(hù)對(duì)太陽(yáng)能熱動(dòng)力系統(tǒng)也 有很旺盛的需求，所以，槽式聚光集熱和塔式聚光集熱兩種太陽(yáng)能熱動(dòng)力系統(tǒng)，都不利于在 廣泛的缺電地區(qū)推廣。因此，設(shè)法提高太陽(yáng)能集熱器的集熱溫度，減少太陽(yáng)能熱動(dòng)力裝置的 運(yùn)行成本，提高裝置的可控性，是進(jìn)一步推廣太陽(yáng)能熱動(dòng)力裝置的重要手段。本發(fā)明正是解 決這個(gè)問(wèn)題的理想裝置之一。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有太陽(yáng)能熱動(dòng)力系統(tǒng)不利于小型化的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種新的低成本的太 陽(yáng)能熱動(dòng)力裝置。該裝置能將太陽(yáng)光能聚集形成一定通量的光能流，入射進(jìn)入儲(chǔ)能器中，經(jīng) 累積產(chǎn)生高溫的熱能，并將該熱能蓄存起來(lái)，供用戶(hù)需要時(shí)使用。而且由于該裝置釆用了相 變材料蓄熱、真空夾層隔熱和其它絕熱材料保溫等措施，因而具有集熱、儲(chǔ)熱效率高的顯著 特點(diǎn)。裝置內(nèi)部還采用了集熱腔和導(dǎo)熱條等強(qiáng)化傳熱措施，使熱量傳入和導(dǎo)出儲(chǔ)熱體更均勻 和更迅速。當(dāng)用戶(hù)需要?jiǎng)恿r(shí)，啟動(dòng)導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)，熱量隨高溫?zé)嵊瓦M(jìn)入熱動(dòng)力生成回路， 從而為用戶(hù)提供動(dòng)力。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是有1個(gè)或多個(gè)漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器， 漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器將太陽(yáng)光高密度聚集，并經(jīng)透明進(jìn)光窗將太陽(yáng)光導(dǎo)入儲(chǔ)能器內(nèi)部 的儲(chǔ)能體中進(jìn)行高溫?zé)崮軆?chǔ)存。漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器經(jīng)透明進(jìn)光窗與儲(chǔ)能器的集熱腔 連接。儲(chǔ)能器的外殼體由內(nèi)、外壁及其之間的真空層構(gòu)成，外殼體外面裝有保溫材料。儲(chǔ)能 器的外殼體由內(nèi)有1個(gè)以上能將光能轉(zhuǎn)化為熱能的集熱腔，集熱腔內(nèi)可以填充液體、部分固
體和氣體。發(fā)生器的外殼體內(nèi)包含了由相變蓄熱材料或1個(gè)以上相變蓄熱材料組件構(gòu)成的蓄 熱體，蓄熱體能夠吸收來(lái)自集熱腔的熱能，蓄熱體內(nèi)有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)熱通道，導(dǎo)熱通道可以 是導(dǎo)熱棒或?qū)峁?，也可以是中空的槽道。在?chǔ)能器的外殼體外，有一個(gè)集油腔，在外殼體 內(nèi)的儲(chǔ)能體中，有一個(gè)或多個(gè)盤(pán)管式換熱器，集油腔及盤(pán)管式換熱器經(jīng)導(dǎo)熱油循環(huán)泵和循環(huán) 管路與過(guò)熱蒸汽發(fā)生器中過(guò)熱換熱器及換熱器串聯(lián)形成循環(huán)回路。過(guò)熱蒸汽發(fā)生器與閥、透 平機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)液器、單向閥、循環(huán)泵串聯(lián)形成熱動(dòng)力輸出循環(huán)回路。
本發(fā)明的有益效果是，可以將太陽(yáng)光能，經(jīng)過(guò)累積形成高溫?zé)崮埽⒃摕崮軆?chǔ)存起來(lái)， 供用戶(hù)隨時(shí)啟動(dòng)使用。解決了小型用戶(hù)低成本使用太陽(yáng)能熱動(dòng)力的需求。同時(shí)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光聚 集地點(diǎn)與用戶(hù)用能地點(diǎn)相分離，為用戶(hù)提供良好的用能環(huán)境。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的連接管路和運(yùn)行原理圖。
圖2是具有兩個(gè)獨(dú)立太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器供熱的實(shí)施例運(yùn)行圖。
圖3是由兩個(gè)太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器并聯(lián)供熱的實(shí)施例運(yùn)行圖。
圖4是由兩個(gè)太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器串聯(lián)供熱的實(shí)施例運(yùn)行圖。
圖5是由一個(gè)太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器與其它形式太陽(yáng)能集熱器串聯(lián)供熱的實(shí)施例運(yùn)行圖。 圖6是具有兩個(gè)太陽(yáng)能聚光器、兩個(gè)透明進(jìn)光窗、兩個(gè)集熱腔和三個(gè)導(dǎo)熱通道的實(shí)施例 運(yùn)行圖。
圖1中，1.漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器；2.透明進(jìn)光窗；3.儲(chǔ)能器；4.外殼體；5.保 溫材料；6.儲(chǔ)能體；7.盤(pán)管式換熱器；8.導(dǎo)熱通道；9.集油腔；10.導(dǎo)熱油循環(huán)泵；11.集 熱腔；12.循環(huán)管路；13.過(guò)熱蒸汽發(fā)生器；14.過(guò)熱換熱器；15.換熱器；16.閥；17.透 平機(jī)；18.冷凝器；19.儲(chǔ)液器；20.單向閥；21.循環(huán)泵。
圖2、圖3、圖4中，22.太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器。 圖5中，23.其它形式太陽(yáng)能集熱器。
圖6中，24.第二個(gè)漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器；25.第二個(gè)透明進(jìn)光窗；26.第二個(gè)集 熱腔；27.下導(dǎo)熱通道；28.上導(dǎo)熱通道。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的原理圖。在圖1中，裝置的運(yùn)行原理可分步解釋如下
本發(fā)明是一種能夠利用漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器聚集太陽(yáng)光，形成高密度光能流，利 用具有通光但隔熱的透明進(jìn)光窗，將光能導(dǎo)入儲(chǔ)能器儲(chǔ)存。再通過(guò)導(dǎo)熱油供熱循環(huán)和熱動(dòng)力 轉(zhuǎn)換循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱動(dòng)力轉(zhuǎn)換的裝置。裝置中有1個(gè)或多個(gè)漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚 光器(1)，漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器(1)將太陽(yáng)光高密度聚集，并經(jīng)透明進(jìn)光窗(2)將
太陽(yáng)光導(dǎo)入儲(chǔ)能器(3)內(nèi)部的儲(chǔ)能體(6)中進(jìn)行高溫?zé)崮軆?chǔ)存，漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光 器(1)經(jīng)透明進(jìn)光窗(2)與儲(chǔ)能器(3)的集熱腔(11)連接。儲(chǔ)能器(3)的外殼體(4) 由內(nèi)、外壁及其之間的真空層構(gòu)成，外殼體(4)外面裝有保溫材料(5)。儲(chǔ)能器(3)的外 殼體(4)由內(nèi)有1個(gè)以上能將光能轉(zhuǎn)化為熱能的集熱腔(11)，集熱腔(11)內(nèi)可以填充液 體、部分固體和氣體。發(fā)生器的外殼體(4)內(nèi)包含了由相變蓄熱材料或l個(gè)以上相變蓄熱材 料組件構(gòu)成的蓄熱體(6)，蓄熱體(6)能夠吸收來(lái)自集熱腔的熱能，蓄熱體(6)內(nèi)有一個(gè) 或多個(gè)導(dǎo)熱通道(8)，導(dǎo)熱通道(8)可以是導(dǎo)熱棒或?qū)峁?，也可以是中空的槽道。在?chǔ)能 器(3)的外殼體(4)夕卜，有一個(gè)集油腔(9)，在外殼體(4)內(nèi)的儲(chǔ)能體(6)中，有一個(gè) 或多個(gè)盤(pán)管式換熱器(7)，集油腔(9)及盤(pán)管式換熱器(7)經(jīng)導(dǎo)熱油循環(huán)泵(10)和循環(huán) 管路(12)與過(guò)熱蒸汽發(fā)生器(13)中過(guò)熱換熱器(14)與換熱器(15)串聯(lián)形成循環(huán)回路。 過(guò)熱蒸汽發(fā)生器U3)與閥(16)、透平機(jī)(17)、冷凝器(18)、儲(chǔ)液器(19)、單向閥(20)、 循環(huán)泵(21)串聯(lián)形成熱動(dòng)力輸出循環(huán)回路。
裝置在運(yùn)行過(guò)程中，太陽(yáng)光經(jīng)漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器(1)聚集后，光能密度得到提 升，被送入透明進(jìn)光窗(2)中，透明進(jìn)光窗可以是特殊設(shè)計(jì)的光導(dǎo)管或光纖族。經(jīng)透明進(jìn)光 窗(2)的傳遞，太陽(yáng)光進(jìn)入儲(chǔ)能器(3)的、帶真空夾層的外殼體(4)內(nèi)的集熱腔(11)中， 在集熱腔(11)內(nèi)實(shí)現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生熱能；集熱腔(11)中的熱能通過(guò)導(dǎo)熱通道(8)傳給 蓄熱體(6)，使蓄熱體(6)溫度上升。蓄熱體(6)溫度上升過(guò)程中實(shí)現(xiàn)蓄熱體的顯熱儲(chǔ)能， 當(dāng)蓄熱體的溫度上升至其相變溫度時(shí)，蓄熱體發(fā)生相變，實(shí)現(xiàn)高溫相變儲(chǔ)能。由于儲(chǔ)能器(3) 的外殼體(4)具有真空層，同時(shí)其外壁之外又用可耐高溫的絕熱材料(5)保溫，因此高溫 熱能不能從外殼體散出。透明進(jìn)光窗(2)經(jīng)特殊設(shè)計(jì)是透明隔熱的，阻止了紅外光和對(duì)流散 熱，因此高溫?zé)崮芤膊荒軓耐该鬟M(jìn)光窗(2)處散出。所以在儲(chǔ)熱過(guò)程中，只有光能從透明進(jìn) 光窗(2)不斷進(jìn)入，使蓄熱體(6)不斷升溫儲(chǔ)熱，只有當(dāng)通過(guò)保溫材料散出的熱量等于供 入的光能時(shí)，升溫才停止。因此，裝置的隔熱性能越好，供入的光能強(qiáng)度越高，蓄熱體(6) 可儲(chǔ)存的能量越大，蓄熱溫度越高。當(dāng)用戶(hù)需要將熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)力時(shí)，啟動(dòng)導(dǎo)熱油循環(huán)泵(10)， 此時(shí)集油腔(9)中的導(dǎo)熱油經(jīng)管道，進(jìn)入儲(chǔ)熱體(6)內(nèi)的盤(pán)管換熱器(7)中，在那里與蓄 熱體(6)換熱形成高溫?zé)嵊?；此高溫?zé)嵊徒?jīng)保溫管道(12)送至過(guò)熱蒸汽發(fā)生器(13)中， 在那里熱能通過(guò)過(guò)熱換熱器(14)和換熱器(15)輸送給熱動(dòng)力輸出循環(huán)回路中的工質(zhì)，產(chǎn) 生高溫高壓過(guò)熱蒸汽，最后由過(guò)熱蒸汽發(fā)生器(13)與閥(16)、透平機(jī)(17)、冷凝器(18)、 儲(chǔ)液器(19)、單向閥(20)、循環(huán)泵(21)串聯(lián)形成熱動(dòng)力輸出循環(huán)回路產(chǎn)生動(dòng)力，從而實(shí) 現(xiàn)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)力提供給用戶(hù)。
圖2是具有兩個(gè)獨(dú)立太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器供熱的實(shí)施例運(yùn)行圖，此時(shí)由太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器 (22)與原來(lái)太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器供熱系統(tǒng)共同提供熱能，分別獨(dú)立地經(jīng)過(guò)過(guò)熱換熱器(14) 和換熱器(15)輸送給熱動(dòng)力輸出循環(huán)回路中的工質(zhì)。
圖3是由兩個(gè)太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器并聯(lián)供熱的實(shí)施例運(yùn)行圖。此時(shí)由由太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器 (22)與原來(lái)太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器供熱系統(tǒng)共同提供熱能，經(jīng)管路并聯(lián)的形式通過(guò)過(guò)熱換熱器 (14)和換熱器(15)輸送給熱動(dòng)力輸出循環(huán)回路中的工質(zhì)。
圖4是由兩個(gè)太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器串聯(lián)供熱的實(shí)施例運(yùn)行圖。此時(shí)由由太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器 (22)與原來(lái)太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器供熱系統(tǒng)共同提供熱能，經(jīng)管路串聯(lián)的形式通過(guò)換熱器(14) 和換熱器(15)輸送給熱動(dòng)力輸出循環(huán)回路中的工質(zhì)。
圖5是由一個(gè)太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器與其它形式太陽(yáng)能集熱器串聯(lián)供熱的實(shí)施例運(yùn)行圖。此 時(shí)由原來(lái)的太陽(yáng)能聚光儲(chǔ)熱器供熱系統(tǒng)與其它形式太陽(yáng)能集熱器(23)共同提供熱能，經(jīng)管 路串聯(lián)的形式通過(guò)過(guò)熱換熱器(14)和換熱器(15)輸送給熱動(dòng)力輸出循環(huán)回路中的工質(zhì)。
圖6是具有兩個(gè)太陽(yáng)能聚光器、兩個(gè)透明進(jìn)光窗、兩個(gè)集熱腔和三個(gè)導(dǎo)熱通道的實(shí)施例 運(yùn)行圖。此時(shí)，太陽(yáng)光分別經(jīng)漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器(1)和(24)聚集后，光能密度得 到提升，并分別經(jīng)透明進(jìn)光窗(2)和(25)被送入集熱腔(11)和(26)中，在那里被轉(zhuǎn)換 成熱能，該熱能分別經(jīng)導(dǎo)熱通道(8)、下導(dǎo)熱通道(27)與上導(dǎo)熱通道(28)傳至儲(chǔ)熱材料 中儲(chǔ)存。
權(quán)利要求
1.一種匯集式聚光高溫聚能儲(chǔ)熱型雙回路驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能熱動(dòng)力裝置，其特征是有1個(gè)或多個(gè)漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器(1)，漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器(1)將太陽(yáng)光高密度聚集，并經(jīng)透明進(jìn)光窗(2)將太陽(yáng)光導(dǎo)入儲(chǔ)能器(3)內(nèi)部的儲(chǔ)能體(6)中進(jìn)行高溫?zé)崮軆?chǔ)存，漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器(1)經(jīng)透明進(jìn)光窗(2)與儲(chǔ)能器(3)的集熱腔(11)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的匯集式聚光高溫聚能儲(chǔ)熱型雙回路驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能熱動(dòng)力裝置，其特征 是儲(chǔ)能器(3)的外殼體(4)由內(nèi)、外壁及其之間的真空層構(gòu)成，外殼體(4)外面裝 有保溫材料(5)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的匯集式聚光高溫聚能儲(chǔ)熱型雙回路驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能熱動(dòng)力裝置，其特征 是儲(chǔ)能器(3)的外殼體(4)由內(nèi)有1個(gè)以上能將光能轉(zhuǎn)化為熱能的集熱腔(11)，集 熱腔(11)內(nèi)可以填充液體、部分固體和氣體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的匯集式聚光高溫聚能儲(chǔ)熱型雙回路驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能熱動(dòng)力裝置，其特征是發(fā)生器的外殼體(4)內(nèi)包含了由相變蓄熱材料或1個(gè)以上相變蓄熱材料組件構(gòu)成的蓄熱體(6)，蓄熱體(6)能夠吸收來(lái)自集熱腔的熱能，蓄熱體(6)內(nèi)有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)熱 通道(8)，導(dǎo)熱通道(8)可以是導(dǎo)熱棒或?qū)峁埽部梢允侵锌盏牟鄣馈?br> 5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的匯集式聚光高溫聚能儲(chǔ)熱型雙回路驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能熱動(dòng)力裝置，其特征 是在儲(chǔ)能器(3)的外殼體(4)外，有一個(gè)集油腔(9)，在外殼體(4)內(nèi)的儲(chǔ)能體(6) 中，有一個(gè)或多個(gè)盤(pán)管式換熱器(7)，集油腔(9)及盤(pán)管式換熱器(7)經(jīng)導(dǎo)熱油循環(huán)泵(10)和循環(huán)管路(12)與過(guò)熱蒸汽發(fā)生器(13)中過(guò)熱換熱器(14)與換熱器(15)串 聯(lián)形成循環(huán)回路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的匯集式聚光高溫聚能儲(chǔ)熱型雙回路驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能熱動(dòng)力裝置，其特征 是過(guò)熱蒸汽發(fā)生器(13)與閥(16)、透平機(jī)(17)、冷凝器(18)、儲(chǔ)液器(19)、單向 閥(20)、循環(huán)泵(21)串聯(lián)形成熱動(dòng)力輸出循環(huán)回路。
全文摘要
本發(fā)明為匯集式聚光高溫聚能儲(chǔ)熱型雙回路驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能熱動(dòng)力裝置，屬太陽(yáng)能聚光與太陽(yáng)能熱利用技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器、透明進(jìn)光窗、儲(chǔ)能器、高溫導(dǎo)熱油供熱循環(huán)系統(tǒng)、過(guò)熱蒸汽發(fā)生器、基于朗琴循環(huán)的熱動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成。太陽(yáng)光經(jīng)漏斗形匯集式太陽(yáng)能聚光器聚集，經(jīng)透明進(jìn)光窗進(jìn)入儲(chǔ)能器并在那里實(shí)現(xiàn)高溫儲(chǔ)存，高溫導(dǎo)熱油供熱循環(huán)系統(tǒng)將儲(chǔ)能器中的高溫?zé)崮茌斔偷竭^(guò)熱蒸汽發(fā)生器中，在那里加熱工質(zhì)產(chǎn)生高溫高壓過(guò)熱蒸汽，并通過(guò)熱動(dòng)力循環(huán)實(shí)現(xiàn)將熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)力。它是一種能夠聚集太陽(yáng)光，利用高溫相變蓄能材料儲(chǔ)熱，并利用高溫?zé)崮茯?qū)動(dòng)熱動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)為用戶(hù)提供動(dòng)力或電能的裝置。
文檔編號(hào)F24J2/46GK101105342SQ200710119939
公開(kāi)日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者何開(kāi)巖, 鄭宏飛, 濤 陶 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)