專利名稱：太陽能光熱槽式大開口雙層拋物線高效集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能光熱槽式大開口雙層拋物線高效集熱器。
背景技術(shù)：
目前，太陽能作為一種新型的清潔能源，已被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。其中，利用太陽能進行發(fā)電以其綠色、無污染等優(yōu)點成為新能源的熱點。現(xiàn)在太陽能光熱電站繼光伏電站成熟發(fā)展之后也開始走向成熟，逐漸走向市場。槽式拋物線集熱器已經(jīng)成熟地應(yīng)用于光熱電站上。然而現(xiàn)在槽式拋物線集熱器的開口長度大多都是用于中高溫電站的5770_和6770_。若增加集熱器的拋物線開口尺寸，集熱器中集熱管的溫度會更高，更有利于提高電站的發(fā)電效率。但若增加集熱器拋物線開口尺寸，在相同的風速下，集熱器支架受到風力會增大，即其抗風能力會下降。只能加強其鋼結(jié)構(gòu)支架部分增加其抗風等級，但其鋼結(jié)構(gòu)等有關(guān)成本會增加。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種抗風能力強、對整體電站的建設(shè)成本會大大降低的太陽能光熱槽式大開口雙層拋物線高效集熱器。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型太陽能光熱槽式大開口雙層拋物線高效集熱器，包括三角架主梁、若干個聚光鏡單元和集熱管，若干個聚光鏡單元并排固定安裝在三角架主梁上，各個聚光鏡單元的聚光焦點匯聚于集熱管上；其中，聚光鏡單元包括相間隔設(shè)置的一對外側(cè)聚光鏡和內(nèi)側(cè)聚光鏡，外側(cè)聚光鏡和內(nèi)側(cè)聚光鏡之間間隔的距離構(gòu)成氣流通道。進一步，沿所述三角架主梁長度方向的左右兩側(cè)對稱設(shè)置有兩排所述聚光鏡單元，每一排中均沿所述三角架主梁的長度方向并排設(shè)置有若干個所述聚光鏡單元。進一步，兩排所述聚光鏡單元之間相間隔設(shè)置，其間隔的距離構(gòu)成氣流通道。進一步，在一個所述聚光鏡單元中，所述內(nèi)側(cè)聚光鏡的拋物線焦距比外側(cè)聚光鏡的拋物線焦距短，兩段拋物線的焦點均落在所述集熱管上；并且對于所述外側(cè)聚光鏡和內(nèi)側(cè)聚光鏡的相鄰端部，所述內(nèi)側(cè)聚光鏡相鄰端的位置高于所述外側(cè)聚光鏡相鄰端的位置。進一步，所述聚光鏡單元固定安裝在拋物線型組件上，拋物線型組件安裝在聚光鏡支撐側(cè)桿上，聚光鏡支撐側(cè)桿設(shè)置在所述三角架主梁上，所述三角架主梁設(shè)置在主支撐架上，主支撐架通過地基安裝在地面上。進一步，所述主支撐架是由工字鋼和方鋼管焊接的鋼結(jié)構(gòu)支架，其下端通過地基安裝在地面上，其上端焊有滑動軸承座或者渦輪減速機座。進一步，所述三角架主梁是由方鋼管焊接的主梁結(jié)構(gòu)，所述三角架主梁上設(shè)置有集熱管支架，所述集熱管設(shè)置在集熱管支架上。進一步，所述拋物線型組件按照所述外側(cè)聚光鏡和內(nèi)側(cè)聚光鏡的位置關(guān)系間隔設(shè)置有內(nèi)外兩段安裝部，所述拋物線型組件是由模具沖壓而成的大型沖壓件，其上焊有加強 筋。[0012]進一步，集熱管支架是由方鋼管焊接而成，所述集熱管則用于接收所述外側(cè)聚光鏡和內(nèi)側(cè)聚光鏡反射過來的太陽光熱，所述集熱管內(nèi)灌裝有導熱油或熔鹽。進一步，所述主支撐架的上端通過所述渦輪減速機座設(shè)置有渦輪減速機，該渦輪減速機是渦輪蝸桿式減速機構(gòu)，其由步進電機做驅(qū)動，步進電機在太陽跟蹤系統(tǒng)的控制下運轉(zhuǎn)，通過渦輪減速機的輸出端產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使所述三角架主梁轉(zhuǎn)動，來跟蹤太陽。本實用新型主要利用了拋物線聚光原理、三腳型焊架主梁抗扭性強、拋物型模具 沖壓件的精度高以及通過改變集熱器的風荷載體型系數(shù)來提高集熱器的抗風等級等技術(shù)，使得本實用新型集熱器具有聚光精度高、聚熱效率高、抗風能力強、電站整體建設(shè)成本低的優(yōu)點。

圖I為本實用新型集熱器結(jié)構(gòu)正視示意圖；圖2為本實用新型集熱器結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；圖3為本實用新型集熱器光線聚焦光路示意圖；圖4為本實用新型集熱器正上方迎風風流示意圖。
具體實施方式
下面，參考附圖，對本實用新型進行更全面的說明，附圖中示出了本實用新型的示例性實施例。然而，本實用新型可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本實用新型全面和完整，并將本實用新型的范圍完全地傳達給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下” “左” “右”等空間相對術(shù)語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應(yīng)地解釋。如圖1、2所示，本實用新型中太陽能光熱槽式大開口雙層拋物線高效集熱器包括主支撐架I，三角架主梁2，聚光鏡支撐側(cè)桿3，拋物線型組件4，外側(cè)聚光鏡5，內(nèi)側(cè)聚光 鏡6，集熱管7，集熱管支架8，渦輪減速機9，若干個聚光鏡單元10。一個聚光鏡單元10包括一對外側(cè)聚光鏡5和內(nèi)側(cè)聚光鏡6。其中，主支撐架I是由工字鋼和方鋼管等材料焊接的鋼結(jié)構(gòu)支架。其下端通過地基安裝在地面上，其上端焊有滑動軸承座或者渦輪減速機座。三角架主梁2和渦輪減速機9通過五金件設(shè)置在主支撐架I上。三角架主梁2是由方鋼管等材料焊接的主梁結(jié)構(gòu)，其抗扭型好，更能增強整個集熱器的抗風等級?，F(xiàn)在國內(nèi)外一個主梁的跨度在12m左右。本實用新型設(shè)計的三角架主梁在24m左右。在相同兆瓦級的電站中，可省去將近三成的支撐三角架主梁的主支撐架，更加節(jié)省電站的建設(shè)成本。聚光鏡支撐側(cè)桿3通過螺栓固定在三角架主梁2上，拋物線型組件4安裝在聚光鏡支撐側(cè)桿3上。拋物線型組件4是由模具沖壓而成的大型沖壓件，其上焊有加強筋的焊接組件。拋物線型組件4上的拋物線型分為內(nèi)外兩段安裝部，內(nèi)側(cè)的拋物線焦距比外側(cè)的拋物線焦距短，但兩段拋物線的焦點落在同一點上。若干個聚光鏡單元10均安裝在拋物線型組件4上，沿三角架主梁2長度方向的左右兩側(cè)對稱設(shè)置有兩 排聚光鏡單元10，每一排中均沿三角架主梁2的長度方向并排設(shè)置有若干個聚光鏡單元10，聚光鏡單元10的設(shè)置數(shù)量可根據(jù)實際使用需要進行調(diào)整。各個聚光鏡單元10的聚光焦點匯聚于集熱管7上；其中，一個聚光鏡單元10中的一對外側(cè)聚光鏡5和內(nèi)側(cè)聚光鏡6相間隔設(shè)置,一對外側(cè)聚光鏡5和內(nèi)側(cè)聚光鏡6之間間隔的距離構(gòu)成氣流通道11。并且兩排聚光鏡單元10之間也相間隔設(shè)置，其間隔的距離構(gòu)成氣流通道12。外側(cè)聚光鏡5和內(nèi)側(cè)聚光鏡6的拋物線形狀與拋物線型組件4上的內(nèi)外兩段安裝部的拋物線形狀相同，在一個聚光鏡單元10中，內(nèi)側(cè)聚光鏡6的拋物線焦距比外側(cè)聚光鏡5的拋物線焦距短，兩段拋物線的焦點均落在集熱管7上；并且對于外側(cè)聚光鏡5和內(nèi)側(cè)聚光鏡6的相鄰端部，內(nèi)側(cè)聚光鏡6相鄰端的位置高于外側(cè)聚光鏡5相鄰端的位置。外側(cè)聚光鏡5和內(nèi)側(cè)聚光鏡6固定安裝后,外側(cè)聚光鏡5和內(nèi)側(cè)聚光鏡6之間留有一段距離所構(gòu)成氣流通道11，從而使整個集熱器的風荷載體型系數(shù)減少，提高整個集熱器的抗風等級，進而可提高集熱器的開口尺寸，即提高了集熱器的聚熱效率。在同等兆瓦級光熱電站的建設(shè)上，電站跨度一樣的情況下，可節(jié)省若干排集熱器，更加節(jié)省電站的建設(shè)成本。三角架主梁2上設(shè)置有集熱管支架8，集熱管7設(shè)置在集熱管支架8上。集熱管支架8是由方鋼管焊接而成，集熱管7放在內(nèi)外拋物線的焦點附近，集熱管7用于接收外側(cè)聚光鏡5和內(nèi)側(cè)聚光鏡6反射過來的太陽光熱，從而加熱集熱管7內(nèi)部的導熱油或熔鹽等介質(zhì)。主支撐架I的上端通過渦輪減速機座設(shè)置有渦輪減速機9，渦輪減速機9是渦輪蝸桿式減速機構(gòu)，其由步進電機做驅(qū)動，步進電機在太陽跟蹤系統(tǒng)的控制下運轉(zhuǎn)，通過渦輪減速機的輸出端產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使所述三角架主梁2轉(zhuǎn)動，來跟蹤太陽。本實用新型主要利用了拋物線聚光原理、三腳型焊架主梁抗扭性強、拋物型模具沖壓件的精度高以及通過改變集熱器的風荷載體型系數(shù)來提高集熱器的抗風等級等技術(shù)使其具有聚光精度高、聚熱效率高、抗風能力強、電站整體建設(shè)成本低的優(yōu)點。從而對光熱電站的建設(shè)與運營，投資與利潤將會上升一個層次。本實用新型太陽能光熱槽式大開口雙層拋物線高效集熱器，在抗風上的優(yōu)勢如圖4所示，集熱器鋼結(jié)構(gòu)支架在工作時除受到自身的重力外主要受到風壓，雪壓等。風壓JsUzOtl ;其中《,為風荷載標準值(KN/M2); I為高度z處的風振系數(shù)；U s為風荷載的體型系數(shù)；U z為風壓的高度系數(shù)；Oci為基本風壓。集熱器支架的風荷載體型系數(shù)Us可以通過設(shè)計來減少，而其它系數(shù)不能改變。本實用新型中聚光鏡分成內(nèi)外兩部分，內(nèi)聚光鏡比外聚光鏡高，并且兩者之間有L=O. 21m的距離，這樣從正上方下來的風會如圖4所示的方向流出聚光鏡。從而減少了集熱器的風荷載體型系數(shù)Us，進而減少了風壓對集熱器支架的影響，即可使集熱器的開口尺寸更大，單個集熱器(兩個主支撐架之間)的長度增長。如圖2、3、4所示下面我們建設(shè)一個IO6 m2 (103m*103m)的槽式光熱電站來說明本實用新型的優(yōu)點。如圖3所示，市場上集熱器的拋物線開口大多都在5. 77m，單個集熱器(兩個主支撐架之間)長度12m。現(xiàn)在本實用新型集熱器的可設(shè)計為b1=7. 6m, L=O. 21m則其凈光孔b=7. 6m-0. 21*2m=7. 18m，單個集熱器的長度 24m。通過計算，可以得出，在建設(shè)一個IO6 m2 (103m*103m)的槽式光熱電站中，傳統(tǒng)和本專利的投入比較如下表
權(quán)利要求1.太陽能光熱槽式大開ロ雙層拋物線高效集熱器，其特征在干，該集熱器包括三角架主梁、若干個聚光鏡單元和集熱管，若干個聚光鏡單元并排固定安裝在三角架主梁上，各個聚光鏡単元的聚光焦點匯聚于集熱管上；其中，聚光鏡単元包括相間隔設(shè)置的ー對外側(cè)聚光鏡和內(nèi)側(cè)聚光鏡，外側(cè)聚光鏡和內(nèi)側(cè)聚光鏡之間間隔的距離構(gòu)成氣流通道。
2.如權(quán)利要求I所述的集熱器，其特征在于，沿所述三角架主梁長度方向的左右兩側(cè)對稱設(shè)置有兩排所述聚光鏡單元，每ー排中均沿所述三角架主梁的長度方向并排設(shè)置有若干個所述聚光鏡単元。
3.如權(quán)利要求2所述的集熱器，其特征在于，兩排所述聚光鏡單元之間相間隔設(shè)置，其間隔的距離構(gòu)成氣流通道。
4.如權(quán)利要求2所述的集熱器，其特征在于，在一個所述聚光鏡単元中，所述內(nèi)側(cè)聚光鏡的拋物線焦距比外側(cè)聚光鏡的拋物線焦距短，兩段拋物線的焦點均落在所述集熱管上；并且對于所述外側(cè)聚光鏡和內(nèi)側(cè)聚光鏡的相鄰端部，所述內(nèi)側(cè)聚光鏡相鄰端的位置高于所述外側(cè)聚光鏡相鄰端的位置。
5.如權(quán)利要求4所述的集熱器，其特征在干，所述聚光鏡單元固定安裝在拋物線型組件上，拋物線型組件安裝在聚光鏡支撐側(cè)桿上，聚光鏡支撐側(cè)桿設(shè)置在所述三角架主梁上，所述三角架主梁設(shè)置在主支撐架上，主支撐架通過地基安裝在地面上。
6.如權(quán)利要求5所述的集熱器，其特征在于，所述主支撐架是由エ字鋼和方鋼管焊接的鋼結(jié)構(gòu)支架，其下端通過地基安裝在地面上，其上端焊有滑動軸承座或者渦輪減速機座。
7.如權(quán)利要求5所述的集熱器，其特征在于，所述三角架主梁是由方鋼管焊接的主梁結(jié)構(gòu)，所述三角架主梁上設(shè)置有集熱管支架，所述集熱管設(shè)置在集熱管支架上。
8.如權(quán)利要求5所述的集熱器，其特征在于，所述拋物線型組件按照所述外側(cè)聚光鏡和內(nèi)側(cè)聚光鏡的位置關(guān)系間隔設(shè)置有內(nèi)外兩段安裝部，所述拋物線型組件是由模具沖壓而成的大型沖壓件，其上焊有加強筋。
9.如權(quán)利要求7所述的集熱器，其特征在于，集熱管支架是由方鋼管焊接而成，所述集熱管則用于接收所述外側(cè)聚光鏡和內(nèi)側(cè)聚光鏡反射過來的太陽光熱，所述集熱管內(nèi)灌裝有導熱油或熔鹽。
10.如權(quán)利要求6所述的集熱器，其特征在于，所述主支撐架的上端通過所述渦輪減速機座設(shè)置有渦輪減速機，該渦輪減速機是渦輪蝸桿式減速機構(gòu)，其由步進電機做驅(qū)動，步進電機在太陽跟蹤系統(tǒng)的控制下運轉(zhuǎn)，通過渦輪減速機的輸出端產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使所述三角架主梁轉(zhuǎn)動，來跟蹤太陽。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能光熱槽式大開口雙層拋物線高效集熱器，包括三角架主梁、若干個聚光鏡單元和集熱管，若干個聚光鏡單元并排固定安裝在三角架主梁上，各個聚光鏡單元的聚光焦點匯聚于集熱管上；其中，聚光鏡單元包括相間隔設(shè)置的一對外側(cè)聚光鏡和內(nèi)側(cè)聚光鏡，外側(cè)聚光鏡和內(nèi)側(cè)聚光鏡之間間隔的距離構(gòu)成氣流通道。本實用新型主要利用了拋物線聚光原理、三腳型焊架主梁抗扭性強、拋物型模具沖壓件的精度高以及通過改變集熱器的風荷載體型系數(shù)來提高集熱器的抗風等級等技術(shù)，使得本實用新型集熱器具有聚光精度高、聚熱效率高、抗風能力強、電站整體建設(shè)成本低的優(yōu)點。
文檔編號F24J2/24GK202419966SQ20112051430
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者王江英, 王洪國, 薛黎明, 高培玉 申請人:中海陽新能源電力股份有限公司