專利名稱：太陽能熔融介質(zhì)蒸汽供熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能發(fā)電技術(shù)，光學(xué)，傳熱供熱系統(tǒng)，尤其是一種易控制，高效率，占用空間體積小，可靠性強、經(jīng)濟(jì)價值很高的太陽能熔融介質(zhì)蒸汽供熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前我國已經(jīng)保留的傳統(tǒng)的供熱方式來講，供熱效率低下，能源消耗量大，污染較嚴(yán)重，同時燃燒產(chǎn)生大量二氧化碳等溫室氣體，加快全球變暖，破壞生態(tài)環(huán)境，另外還存在自動化程度差的弊病，鍋爐運行人員的安全有一定隱患等問題。隨著能源消耗日益殆盡，傳統(tǒng)的供熱方式正面臨著以氣代煤的挑戰(zhàn)，因此，勢必將提高供熱成本。然而，就一些新興的供熱技術(shù)來說，不少技術(shù)成本高昂，市場化程度不高，不能順應(yīng)和滿足大眾需求。另外，電熱系統(tǒng)還存在安全隱患。目前市場上傳統(tǒng)的燃煤鍋爐因污染環(huán)境已逐步被新的采暖方式所取代，除部分地區(qū)采用熱電聯(lián)產(chǎn)外，大部分 地區(qū)都面臨煤改氣的任務(wù)。雖然一些新興的供熱方式(比如中央空調(diào)系統(tǒng)、家用電鍋爐、新型蓄能式電暖器等)陸續(xù)出現(xiàn)，但都存在能源消耗大，供熱效果差，客觀條件要求高等缺點。目前市場上的供熱方式多樣，但是都不能大規(guī)模應(yīng)用，局限性較大，市場競爭力不強，公開的專利有:專利號201020179659.5，一種太陽能儲熱供熱裝置；專利號200820008583.2，一種太陽能供熱、發(fā)電裝置；專利號200920101260.2，太陽能地暖；專利號200710114985.0，承壓式太陽能供熱系統(tǒng)等?；谝陨喜蛔?，急需發(fā)明能源消耗少，比如完全來自太陽能，本身成本低，并且通過多種途徑提高供熱效率的供熱系統(tǒng)與裝置。由于我國地域遼闊，區(qū)域環(huán)境差異大，對供熱的溫度、時長等要求均存在差異，另外日照時間以及日照強度的區(qū)域性差異明顯。因此，對太陽能熔融介質(zhì)供熱系統(tǒng)提出以下要求:
(I)根據(jù)我國大部分地區(qū)的平均日照時間以及日照強度確定太陽能電池板的面積，安裝角度等參數(shù)。在必要地區(qū)采取適應(yīng)該地區(qū)的電池板類型(本發(fā)明實驗室測試使用的是槽式電池板)。同時保證供電量以及熱水供應(yīng)，以適應(yīng)大部分地區(qū)的供熱需求。(2)通水管、通汽管路程盡量較短，保證蒸汽不會大量液化。(3)凸透鏡聚焦加熱系統(tǒng)中凸透鏡的分布要對全天日照充足時段太陽光的聚集有較好效果，以保證加熱充分。(4)制氣系統(tǒng)中的聚焦加熱受熱體及其支架要求不產(chǎn)生污染，不銹蝕。(5)過熱系統(tǒng)熔融介質(zhì)的熔點較高，不揮發(fā)，不與通氣及介質(zhì)盛器反應(yīng)，以達(dá)到再熱的目的。(6)整個系統(tǒng)易于安裝在陽臺，屋頂?shù)忍帯?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種太陽能熔融介質(zhì)蒸汽供熱系統(tǒng)，該供熱系統(tǒng)采用太陽能這一清潔能源，安全無污染，把傳統(tǒng)的太陽能發(fā)電與聚焦加熱原理合并應(yīng)用，有效提高供熱效率，系統(tǒng)可操作性強，自動化程度高，應(yīng)用面廣，能夠安全、高效、持久供熱，具有很廣闊的市場前景。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種太陽能熔融介質(zhì)蒸汽供熱系統(tǒng)，由制氣系統(tǒng)和蒸汽再熱系統(tǒng)組成，其特點是:制氣系統(tǒng)包括太陽能電池板、第一聚焦加熱凸透鏡、不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體支架、電加熱器、加熱爐、不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體、加熱爐內(nèi)放置不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體支架和電加熱器，不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體支架上放有不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體，電加熱器通過電線與太陽能電池板連接，太陽能電池板中的進(jìn)水管通過溫水出水管與加熱爐連通，加熱爐上端設(shè)有熱蒸汽出口，加熱爐上方環(huán)形分布有第一聚焦加熱凸透鏡；蒸汽再熱系統(tǒng)包括熱蒸汽再熱爐、熔融介質(zhì)盛器、熔融介質(zhì)錫、第二聚焦加熱凸透鏡，熱蒸汽再熱爐呈橢圓形，并置于熔融介質(zhì)盛器內(nèi)，熱蒸汽再熱爐與熔融介質(zhì)盛器之間盛有熔融介質(zhì)錫，熱蒸汽再熱爐下端通過熱蒸汽管與加熱爐上端的熱蒸汽出口連接，熱蒸汽再熱爐上端設(shè)有再熱蒸汽出口，熱蒸汽再熱爐上方環(huán)形分布有第二聚焦加熱凸透鏡。第一，二聚焦加熱凸透鏡與水平面夾角為45° 135°的空間范圍內(nèi)；第一，二聚焦加熱凸透鏡的直徑為30cm。本發(fā)明的有益效果是:
1.太陽能電池板水管提高效率措施:在高溫情況下，水管內(nèi)流動的水吸收太陽熱量，降低太陽能電池板溫度，使其保持較高發(fā)電效率，同時為供熱系統(tǒng)提供熱水，可以通過控制冷水進(jìn)入水管的流速使太陽能發(fā)電效率達(dá)到近似峰值。2、凸透鏡聚焦加熱溫水加熱措施:采用凸透鏡聚焦加熱，加熱發(fā)熱體以加熱來自太陽能電池板表面水管流出的溫水，產(chǎn)生較高溫度的蒸汽。3、蒸汽發(fā)生爐中分布加熱管，太陽能電池發(fā)出的電能供給加熱管發(fā)熱，提高溫水加熱效率。4、蒸汽再熱系 統(tǒng):采用電動自旋攪拌換熱器，熱量分布均勻，效率高。蒸汽管的形狀有利于很好控制蒸汽流速，使蒸汽充分再熱。5、采用錫作為換熱介質(zhì)，價格低廉，對凸透鏡聚焦加熱熱量的吸收效率非常高。6、兩處凸透鏡聚光凸透鏡采用的分布方式保證了日照強度較高時段的效率。在燃煤供熱日漸淘汰，新興供熱方式存在耗能大，成本高等弊端的今天，本發(fā)明不僅解決了能源消耗的問題，而且成本也不高，效率卻大為提高。自動化程度較高、安全性、穩(wěn)定性高、操作簡便，不僅適合家庭供熱，也可以用于大規(guī)模供熱。另外，本發(fā)明適用范圍很廣，根據(jù)不同區(qū)域特點進(jìn)行改進(jìn)非常方便，例如在日照時間非常充足的地區(qū)，可以在太陽能電池板終端加上蓄電池，太陽能發(fā)出的電可以通過蓄電池儲存和用作它處。除此之外，過量的熱水還可以用于生活用水。改變?nèi)廴诮橘|(zhì)(如:鋁)還可以將該系統(tǒng)改裝成發(fā)電系統(tǒng)，由此可見，本發(fā)明具有較高的經(jīng)濟(jì)和社會價值。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，本發(fā)明的太陽能熔融介質(zhì)蒸汽供熱系統(tǒng)，由制氣系統(tǒng)和蒸汽再熱系統(tǒng)組成。制氣系統(tǒng)包括進(jìn)水管1、太陽能電池板2、第一聚焦加熱凸透鏡3、溫水出水管4、電線5、不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體支架6、電加熱器7、加熱爐8、不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體9、加熱爐8內(nèi)放置不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體支架6和電加熱器7，支架上放有不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體9，電加熱器7通過電線5與太陽能電池板2連接，太陽能電池板2中的進(jìn)水管I通過溫水出水管4與加熱爐8連通，加熱爐8上端設(shè)有熱蒸汽10出口，加熱爐8上方環(huán)形分布有第一聚焦加熱凸透鏡3。蒸汽再熱系統(tǒng)包括熱蒸汽再熱爐12、熔融介質(zhì)盛器13、熔融介質(zhì)錫14、第二聚焦加熱凸透鏡15，熱蒸汽再熱爐12呈橢圓形，并置于熔融介質(zhì)盛器(1)3內(nèi)，熱蒸汽再熱爐12與熔融介質(zhì)盛器13之間盛有熔融介質(zhì)錫14，熱蒸汽再熱爐12下端通過熱蒸汽管11與加熱爐8上端的熱蒸汽10出口連 接，熱蒸汽再熱爐12上端設(shè)有再熱蒸汽16出口，熱蒸汽再熱爐12上方環(huán)形分布有第二聚焦加熱凸透鏡15。其中制氣系統(tǒng)又分為幾個小部分:太陽能發(fā)電兼供水系統(tǒng)；凸透鏡聚焦加熱系統(tǒng)；制氣系統(tǒng)加熱爐及其加熱系統(tǒng)。I)制氣系統(tǒng)
(I)太陽能發(fā)電兼供水系統(tǒng):該子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，但是其作用不容忽視，太陽電池板2經(jīng)陽光照射發(fā)電，同時電池板的溫度也不斷的升高，由于太陽能電池板的溫度上升到一定程度會影響太陽能發(fā)電的效率，考慮到本發(fā)明需要水制取水蒸氣，因此，該太陽發(fā)電兼供水系統(tǒng)采取在太陽能電池板2的表面按圖示方法分布透明玻璃管(即進(jìn)水管1)，以吸收影響太陽能電池發(fā)電效率的熱量，同時又給進(jìn)水進(jìn)行了加熱，減少了將進(jìn)水加熱成熱蒸汽的能量消耗。(2)凸透鏡聚焦加熱系統(tǒng):熱凸透鏡聚焦加熱系統(tǒng)主要由環(huán)形分布于制氣系統(tǒng)加熱爐上方的制氣系統(tǒng)聚焦加熱凸透鏡組成。凸透鏡主要分布于與水平面夾角為45° 135°的空間范圍內(nèi)，基本能很好的聚集黃金日照時間的太陽光。凸透鏡呈環(huán)形分布，以聚集各個方向的太陽光。凸透鏡的直徑為30cm，其焦距根據(jù)各個部位距離聚焦加熱發(fā)熱體9的距離不同進(jìn)行選擇，以使焦點位于聚焦加熱發(fā)熱體9上，保證較高的加熱溫度。(3)制氣系統(tǒng)加熱爐及其加熱系統(tǒng):制氣系統(tǒng)加熱爐及其加熱系統(tǒng)主要由透明玻璃制制氣系統(tǒng)加熱爐8及其內(nèi)部加熱結(jié)構(gòu)組成，加熱爐下面由溫水出水管4往爐內(nèi)加水。加熱爐下面有兩根連接有電加熱器7的電線5，所用電來自太陽能電池，供給電加熱器7發(fā)熱給水加熱。在加熱爐內(nèi)有一不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體支架6，支架上放有不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體9，不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體9吸收凸透鏡聚焦加熱的熱量發(fā)熱從而給水加熱至產(chǎn)生蒸汽。2)再熱系統(tǒng)
透明玻璃制制氣系統(tǒng)加熱爐8內(nèi)產(chǎn)生的熱蒸汽10經(jīng)熱蒸汽管11流入再熱系統(tǒng)熱蒸汽再熱爐12，熱蒸汽再熱爐12呈圖示橢圓形，熱蒸汽到達(dá)熱蒸汽再熱爐12底部流速減小，保證了在再熱爐內(nèi)滯留時間較長。熔融介質(zhì)盛器13內(nèi)盛有熔融介質(zhì)錫14，該介質(zhì)在再熱系統(tǒng)聚焦加熱凸透鏡的加熱作用下由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，流動性增強，保證了熱蒸汽的再熱效果。該熔融介質(zhì)具有熔點較高，不揮發(fā)，無毒無污染等優(yōu)點，在常溫下非常穩(wěn)定，不會被氧化，可以反復(fù)使用，降低了成本。而上方的聚焦加熱系統(tǒng)的凸透鏡布局跟制氣系統(tǒng)基本相似，但是其分布更稠密，保證熔融介質(zhì)融化所需的較高溫度。熱蒸汽經(jīng)再熱系統(tǒng)再熱后成為再熱蒸汽16，被送入需要供熱的地方。該發(fā)明已在實驗室中完成了相關(guān)數(shù)量的測定，在日照條件不同的時期進(jìn)行了室外實驗，性能測試，運行觀測。設(shè)備運行穩(wěn)定，效果良好。運行過程中，太陽能電池板2經(jīng)陽光照射產(chǎn)生電能，產(chǎn)生的電能供給透明玻璃制制氣系統(tǒng)加熱爐8內(nèi)的電加熱器7工作，電加熱器產(chǎn)生的熱量將水加熱產(chǎn)生蒸汽。同時，透明玻璃制氣系統(tǒng)加熱爐8中的不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體9被呈環(huán)形分布的制氣系統(tǒng)聚焦加熱凸透鏡3聚焦加熱，從而產(chǎn)生熱量也將加熱爐中的水進(jìn)行加熱產(chǎn)生熱蒸汽。而兩種加熱方式所加熱的水又是來自太陽能電池板表面分布的玻璃水管，該水管在太陽能電池板因溫度過高效率降低時吸收多余的熱量，對水管里的水進(jìn)行加熱，經(jīng)加熱的水流入加熱爐，減少了加熱水的能量消耗。兩種加熱方式產(chǎn)生的熱蒸汽經(jīng)過熱蒸汽管11進(jìn)入熱蒸汽再熱爐12，從而呈環(huán)形分布的再熱系統(tǒng)聚焦加熱凸透鏡聚焦加熱熔融介質(zhì)盛器13中的錫，使之熔融，熔融的錫與再熱蒸汽發(fā)生熱交換，從而使熱蒸汽得以再熱，再熱蒸汽經(jīng)管道流出后供給利用。該 發(fā)明具有較高的實用性，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，提倡節(jié)能減排的今天，清潔能源的應(yīng)用是一大趨勢，該太陽能供熱系統(tǒng)解決了能耗、效率、污染的問題。該供暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，適用范圍廣。聚焦加熱加熱方式的應(yīng)用是一大創(chuàng)新，提高了傳統(tǒng)的太陽能發(fā)電效率，同時用于提高效率的水被加熱又被應(yīng)用，這對于供熱業(yè)來說無疑是一舉兩得。該裝置已經(jīng)完成實驗、組裝、調(diào)試，系統(tǒng)工作可靠性系數(shù)高，可廣泛應(yīng)用于家庭、大型超市、餐廳、賓館以及工業(yè)生產(chǎn)車間的供熱，市場前景非常樂觀。
權(quán)利要求
1.一種太陽能熔融介質(zhì)蒸汽供熱系統(tǒng)，由制氣系統(tǒng)和蒸汽再熱系統(tǒng)組成，其特點是:制氣系統(tǒng)包括太陽能電池板(2)、第一聚焦加熱凸透鏡(3)、不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體支架(6)、電加熱器(7)、加熱爐(8)、不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體(9)、加熱爐(8)內(nèi)放置不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體支架(6)和電加熱器(7)，不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體支架(6)上放有不銹鋼聚焦加熱發(fā)熱體(9)，電加熱器(7)通過電線(5)與太陽能電池板(2)連接，太陽能電池板(2)中的進(jìn)水管(I)通過溫水出水管(4)與加熱爐(8)連通，加熱爐(8)上端設(shè)有熱蒸汽(10)出口，加熱爐(8)上方環(huán)形分布有第一聚焦加熱凸透鏡(3);蒸汽再熱系統(tǒng)包括熱蒸汽再熱爐(12)、熔融介質(zhì)盛器 (13)、熔融介質(zhì)錫(14)、第二聚焦加熱凸透鏡(15)，熱蒸汽再熱爐(12)呈橢圓形，并置于熔融介質(zhì)盛器(13)內(nèi)，熱蒸汽再熱爐(12)與熔融介質(zhì)盛器(13 )之間盛有熔融介質(zhì)錫(14)，熱蒸汽再熱爐(12)下端通過熱蒸汽管(11)與加熱爐(8)上端的熱蒸汽(10)出口連接，熱蒸汽再熱爐(12)上端設(shè)有再熱蒸汽(16)出口，熱蒸汽再熱爐(12)上方環(huán)形分布有第二聚焦加熱凸透鏡(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熔融介質(zhì)蒸汽供熱系統(tǒng)，其特征在于:所述第一，二聚焦加熱凸透鏡(3，15)與水平面夾角為45° 135°的空間范圍內(nèi)；第一，二聚焦加熱凸透鏡(3，15)的直徑為30cm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能熔融介質(zhì)蒸汽供熱系統(tǒng)，制氣系統(tǒng)中的加熱爐內(nèi)放置支架和電加熱器，支架上放有加熱發(fā)熱體，電加熱器與太陽能電池板連接，太陽能電池板中的進(jìn)水管與加熱爐連通，加熱爐上端設(shè)有熱蒸汽出口，加熱爐上方環(huán)形分布有第一聚焦加熱凸透鏡；蒸汽再熱系統(tǒng)中的熱蒸汽再熱爐呈橢圓形，并置于熔融介質(zhì)盛器內(nèi)，熱蒸汽再熱爐與熔融介質(zhì)盛器之間盛有熔融介質(zhì)錫,熱蒸汽再熱爐下端通過熱蒸汽管與加熱爐上端的熱蒸汽出口連接，熱蒸汽再熱爐上端設(shè)有再熱蒸汽出口，熱蒸汽再熱爐上方環(huán)形分布有第二聚焦加熱凸透鏡。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定?？捎糜诩彝ス幔部梢源笠?guī)模使用。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，安全無污染，低能耗等優(yōu)點，具有很高的社會和經(jīng)濟(jì)價值。
文檔編號F24J2/00GK103234187SQ20131014774
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者吳江, 鄔宇, 胡程鎮(zhèn), 李忺, 曹銀霞, 馮巧波, 李秋紅, 劉俊杰 申請人:上海電力學(xué)院