專利名稱：折射聚光、高溫蓄熱式太陽能鍋爐的制作方法
技術領域：
本專利涉及太陽能中高溫利用、環(huán)保及節(jié)能技術領域，尤其是能 將太陽能轉化為高溫熱水和蒸氣、全天候供熱的太陽能鍋爐。
技術背景
隨著工業(yè)的高速發(fā)展，人們生活不斷改善，生產(chǎn)、生活用能的 需求日益增加，生產(chǎn)生活用的鍋爐總量在不斷增加，常規(guī)的燃煤、燃 油鍋爐排放的有害氣體對大氣造成嚴重污染。為了節(jié)約能源、降低有 害氣體排放量。-各國都十分重視開發(fā)和利用太陽能產(chǎn)品。目前普遍使 用的絕大部分都是只能在中低溫領域應用的太陽能熱水器，工作溫度 較低,，無法在工業(yè)生產(chǎn)(中高溫領域)中應用。塔式反射聚光和槽式 反射聚光由于其占地面積大，抗風能力差，且價格昂貴，雖產(chǎn)生高溫 蒸氣，但也難以推廣使用。 —
發(fā)明內容
為降低生產(chǎn)成本，減小擺放太陽能集熱設備占耕地面積，提供一 種以折射聚光集熱為主、管道燃氣或低谷電加熱為輔的可24小時不 間斷提供中高溫熱水、蒸氣的太陽能鍋爐。這種太陽能鍋爐由線聚焦 菲涅耳透鏡排列組成的大面積聚光板、高溫集熱管、蓄熱箱、輔助加 熱器、以及各部件之間相連管道、水泵、閘閥等組成。聚光板由多個
3細小漸變棱鏡連成一片，采用菲涅耳透鏡折射聚光原理，達到高倍聚 光。太陽光通過聚光板折射后在聚焦形成一條條明亮的條狀光帶，將 安放在焦線處的集熱管中的水加熱成高溫熱水、蒸氣。將許多小塊聚
光板組成一個約50平方米的平面單元，將該平面朝正南方向斜放，
直接當做鍋爐房的屋面，高溫相變蓄熱箱和輔助加熱爐就置身其中； 蓄熱箱用于儲存白天過剩的熱量，輔助加熱爐利用夜間低谷電進行加 熱，可降低鍋爐運行費用，減少對常規(guī)能源的依賴。
解決其技術問題釆用的方案是
利用鋼構支架將聚光板拼成一個鍋爐的屋面，齒狀平行條紋沿東 西方向，屋面朝正南方向傾斜。集熱管安置在聚光板的下方，集熱管 的軸線與聚光板的焦線重合(集熱管之間互相平行且在同 一焦平面 上)，這種安裝方式，無需太陽跟蹤，只需階段性進行微調(集熱管 在焦平面上平移)。集熱管采用先串聯(lián)后并聯(lián)的聯(lián)接方法，管內流動 的水經(jīng)過迂回的路徑吸熱后流到集熱器出口前已是高溫熱水或蒸氣 (需要變頻器調節(jié)水的流量)。為滿足更大的熱量需求，可將數(shù)百平 方米的平面聚光板拼成一個大平面，便可以提供更多的熱能。
為了節(jié)約常規(guī)能源和全天候供熱，增加了高溫相變儲熱箱，選用 高溫相變物質，高溫相變物質在熔點(較高溫度)繼續(xù)吸收熱量才開
始溶解，直至完全熔解后才繼續(xù)升溫；反之凝固時在同一溫度可釋放 大量的熱量，直至完全凝固后才開始降溫；蓄熱箱可儲存大量的熱能 和維持較高的溫度，供夜間或沒有陽光照射時使用。這樣可大大減少為滿足24小時不間隔供熱的需求，增設了輔助加熱裝置，適時 啟動輔助加熱裝置，利用夜間低谷電或管道燃氣進行輔助加熱，并給 儲熱箱補充一定的能量，供第二天曰出前使用。
本專利有益的效果是
這種折射聚光、高溫蓄熱式太陽能鍋爐可利用建筑物屋頂，充分 釆集太陽的能量，經(jīng)過折射聚光集熱，從而獲得高溫熱水、蒸氣。通 過髙溫相變蓄熱，減少夜間、雨天氣對常規(guī)能源的依賴。利用電低谷 時段的優(yōu)惠電價可大大降低鍋爐運行的能耗費用。對保護環(huán)境、節(jié)能 減排、電力的移峰填谷起重大作用。這項技術可直接產(chǎn)生高溫熱水、 蒸氣、冬季用于取暖，夏季用于趨動制冷空調， 一年四季產(chǎn)生中的髙 溫熱水均可作為企事業(yè)單位大型鍋爐給水預加熱，也可以為海水淡化 和太陽能熱發(fā)電提供動力。


以下結合附圖實施例對本專利作進一步說明。 ' 圖l是折射聚光、高溫蓄熱式太陽能鍋爐的結構示意圖。 圖2是輔助加熱爐截面示意圖。 圖3是相變蓄熱箱的截面示意圖。 圖4是高溫集熱管組件截面示意圖。 圖5是高溫集熱管聯(lián)接方式示意圖
圖中l(wèi).平面聚光板，2.高溫集熱管組件，3.集熱器框架，4. 蓄熱箱，5.蓄熱介質，6.放熱盤管，7.吸熱盤管，8.蓄熱箱泄壓閥， 9.輔助加熱爐，10.進水口， ll.加熱器，12.加熱爐安全，13.金屬集熱管，14.雙通透明真空管，15.C型反射板，16.集熱管托架支座， 17.微調拉桿，18.聯(lián)集管。
具體實施方式
在實施例圖1中，平面聚光板(1)平面朝上，棱鏡細紋朝下， 且棱鏡細紋沿東西方向排列，將近五十平方米的聚光板在框架(3) 上聯(lián)成一個斜屋面，高溫集熱管組件(2)安裝在聚光板的焦線上， 一年四季都能收集到經(jīng)聚光板匯聚后的陽光，從而獲得較高的溫度和
較多的熱量。
在實施例圖2和圖3中，蓄熱箱和輔助加熱爐安裝在屋面的下方, 高溫集熱管組件(2)釆集到的高溫熱量通過蓄熱箱的放熱盤管(5) 將熱能傳遞給相變蓄熱物質(6),相變蓄熱物質溫度上升到熔點時， 開始熔化，熔解過程中吸收大量的熔解熱，溫度并未升高，但收儲了 大量的熱能。當需要用高溫熱水、蒸氣時，冷水通過吸熱盤管(7) 向盤管周邊的相變蓄熱物質(6)吸收熱量，此時蓄熱物質開始放熱, 溫度并不降低，只要相變蓄熱物質的熔點高于12(TC、適當控制水的 流速就能使冷水經(jīng)過吸熱盤管后而產(chǎn)生高溫熱水、蒸氣。
當蓄熱箱中相變蓄熱釋放完畢，蓄熱物質的溫度開始下降，此時 若需要中高溫熱水、蒸氣時，需讓已通過吸熱盤管的熱水再流經(jīng)輔助 加熱爐(9)的進水口 (1Q),經(jīng)過加熱器(ll)的及時加熱后，產(chǎn)生 溫度足夠的熱水和蒸氣；為了設備運行安全，分別在蓄熱箱(4)和 加熱爐(8)頂部安裝了蓄熱箱泄壓閥(8)和加熱爐安全閥(12)。
在實施例圖4中，高溫集熱管的組件(2)由金屬集熱管(13外套透明雙通真空管(14 )、 C型反射板(15 )，集熱管托架支座(16 ) 和微調拉桿(17)組成。金屬集熱管(13)外附著太陽光選擇性吸收 涂層，金屬管可承受較高的壓力，雙通透明真空管(14)可減小金屬 管向周邊空氣傳遞熱量；C型反射板(15)開口處讓光線射向金屬集 熱管，并將射到反射面上的散射光反射回集熱管，同時防止了高溫集 熱管法向輻射熱，還可以防止玻璃管意外破碎向下濺落；集熱管托架 支座(16)用于支托C型反射板，雙通真空管和金屬集熱管，集熱管 托架支座(16)在微調拉桿(17)的拉動下沿焦平面方向平行移動，
使金屬集熱管在不同季節(jié)都能位于焦線上，以獲取最多的熱量。
在實施例圖5中，將三排(甚至更多排)的集熱管串聯(lián)起來，這 樣工質通過較長的迂回路經(jīng)加熱后到聯(lián)集管(18)時已是高溫熱水或 蒸氣了，為了增大流量，將幾排串聯(lián)好的集熱管并聯(lián)接在進、出聯(lián)集 管(18)上。為了獲得更多的能量，還可將數(shù)百平方米的集熱器串并 聯(lián)起來使用；大面積的平面聚光板可以在新建住宅、廠房的屋頂上安 裝，無需另外占用耕地，又能向住宅樓和工廠提供高溫熱水、蒸氣， 節(jié)省礦物燃料，為節(jié)能減排作貢獻。
權利要求1. 折射聚光、高溫蓄熱太陽能鍋爐，包括由固定在集熱器框架(3)上的平面聚光板(1)和位于聚光板下方的高溫集熱管組件(2)組成鍋爐房屋面，以及位于其下方盛有高溫相變介質的蓄熱箱(4)和輔助加熱爐(9)，其特征在于將平面聚光板(1)拼裝成鍋爐房的屋面，且金屬集熱管(13)的軸線與平面聚光板(1)焦線重合。
2、 根據(jù)權利要求l所述的折射聚光、高溫蓄熱太陽能鍋爐，其特 征是平面聚光板平面那面朝上，棱狀細紋朝下，且棱鏡細紋沿東西 方向排列，數(shù)十平方米甚至數(shù)百平方米的平面聚光板可以拼接成一個 大坡面。
3、 根據(jù)權利要求1所述的折射聚光、高溫蓄熱太陽能鍋爐，其 特征是表面附著太陽光選擇性吸收涂層的金屬集熱管(13)外套著 雙通透明真空管(14), C型反射板(15)位于雙通透明真空管的外 側，微調拉桿(17 )可拉動隼熱管托架支座(16 )帶動金屬集熱管(13 ) 在焦平面上平行移動。
專利摘要折射聚光、高溫蓄熱式太陽能鍋爐由平面聚光板、高溫集熱管組件、蓄熱箱、輔助加熱爐等組成，它同時采用了大面積固定安裝折射聚光板技術、中高溫相變蓄熱技術和適時輔助加熱技術。這種太陽能鍋爐利用建筑物的屋頂采集太陽的能量，應用折射聚光技術獲得高溫熱水、蒸氣；通過高溫相變蓄熱，減少非日照時段對常規(guī)能源能的依賴；利用電力用電低谷時段的優(yōu)惠電價，降低鍋爐運行的能耗費用；對保護環(huán)境、節(jié)能減排及電力系統(tǒng)用電移峰填谷起重大作用。這項折射聚光技術產(chǎn)生的高溫熱水、蒸氣、冬天用于取暖、夏季用于驅動制冷空調，一年四季產(chǎn)生的中高溫熱水可作為企事業(yè)單位大型鍋爐給水預加熱，還可以為海水淡化和太陽能熱發(fā)電技術提供動力。
文檔編號F24J2/24GK201297786SQ200820101958
公開日2009年8月26日 申請日期2008年4月17日 優(yōu)先權日2008年4月17日
發(fā)明者林祥參 申請人:林祥參