一種雙軸跟蹤豎向槽式太陽能采熱單元陣列的發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種豎槽式太陽能加熱單元。包括由可以組成平行安裝采熱單元的機(jī)架、供水管道、蒸汽輸送管道、反射鏡、加熱管、安裝基座，其特征在于：機(jī)架由水平轉(zhuǎn)軸安裝在安裝基座上，機(jī)架由仰角驅(qū)動裝置驅(qū)動，有一支架，支架的上下兩端由轉(zhuǎn)軸連接機(jī)架的前部，在支架的后部安裝有反射鏡托架，在反射鏡托架上安裝有反射鏡，在機(jī)架上安裝有加熱管，加熱管豎向安裝，支架的轉(zhuǎn)軸與一轉(zhuǎn)角電機(jī)相連接，反射鏡的聚焦為一豎向聚焦線，加熱管位于反射鏡的聚焦線上。本發(fā)明的優(yōu)點采用的聚光鏡(罩)和集熱蒸發(fā)管豎向安裝形式，使其結(jié)構(gòu)達(dá)到間潔化、標(biāo)準(zhǔn)化、經(jīng)濟(jì)化，并且可以解決所有目前槽式太陽能熱能應(yīng)用技術(shù)所面臨的難題(抗風(fēng)結(jié)構(gòu)、直接水蒸氣蒸發(fā)、二次交換、雙軸跟蹤、控制技術(shù)、建設(shè)投資成本等)。
【專利說明】—種雙軸跟蹤豎向槽式太陽能采熱單元陣列的發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙軸跟蹤豎向槽式太陽能采熱單元陣列的發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明涉及的是聚焦型太陽能熱能技術(shù)發(fā)電(Concentrating Solar Power,簡稱CSP)，通過大面積反光鏡以聚焦的方式將太陽能直射光聚集起來，加熱水或其他工質(zhì)，最終產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電或其他利用。目前國際上已經(jīng)在使用的三種熱能采集結(jié)構(gòu):塔式、蝶式、槽式結(jié)構(gòu)形式，其中槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)是目前最為成熟的太陽能熱發(fā)電利用技術(shù)。但是目前所有使用的方式都是橫向結(jié)構(gòu)組成的橫槽式太陽能采熱系統(tǒng)。橫向組成的槽式太陽能采集系統(tǒng)存在的主要問題在于:1不能夠進(jìn)行一次熱能轉(zhuǎn)換，即不能采用水直接蒸發(fā)為蒸汽，一般多是采用二次工質(zhì)熱轉(zhuǎn)換的方式，所以造成效率低成本高，2單組采熱系統(tǒng)的組合長度受到限制，3橫槽式太陽能采集系統(tǒng)很難實現(xiàn)雙軸跟蹤，控制技術(shù)難度成本高，不能發(fā)揮其高效率，4橫槽式太陽能采集系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)的原因風(fēng)阻力大從而造成了機(jī)械強(qiáng)度要求提高，5兩次循環(huán)工質(zhì)的補(bǔ)入需要消耗電力的輸送泵，而由于泵所輸送的為高溫高壓工質(zhì)，輸送泵在高溫高壓的工作環(huán)境下使用，所以使輸送泵壽命和維護(hù)運行成本上升，目前橫槽式熱能采集系統(tǒng)最大存在的問題是投資成本遠(yuǎn)高于煤電，這也是障礙商業(yè)大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中聚焦型太陽能熱能技術(shù)發(fā)電系統(tǒng)所存在的上述問題，提供一種雙軸跟蹤豎向槽式太陽能采熱單元陣列的發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明設(shè)計一種雙軸跟蹤豎向槽式太陽能采熱單元陣列的發(fā)電系統(tǒng)，包括蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、總供水管道、總蒸汽輸送管道、連通管、太陽能采熱單元陣列，其特征在于:太陽能采熱單元陣列中的太陽能采熱單元由連通管相互連接，太陽能采熱單元陣列輸出的總蒸汽輸送管道連接蒸汽輪機(jī)，蒸汽輪機(jī)的輸出軸連接發(fā)電機(jī)，蒸汽輪機(jī)的回水管連接總供水管道，總供水管道上串接有補(bǔ)水加壓裝置再接入太陽能采熱單元陣列。其特征在于:所述的太陽能采熱單元陣列中的太陽能采熱單元為雙軸跟蹤豎向槽式太陽能加熱單元。其特征在于:所述的太陽能采熱單元陣列的連接為所有太陽能采熱單元相并聯(lián)。其特征在于:所述的雙軸跟蹤豎向槽式太陽能加熱單元由機(jī)架、安裝基座、反射鏡托架、反射鏡、加熱管構(gòu)成，機(jī)架由水平轉(zhuǎn)軸安裝在安裝基座上，機(jī)架由仰角驅(qū)動裝置驅(qū)動，有一支架，支架的上下兩端由轉(zhuǎn)軸連接機(jī)架的前部，在支架的后部安裝有反射鏡托架，在反射鏡托架上安裝有反射鏡，在機(jī)架上安裝有加熱管，加熱管豎向安裝，支架的轉(zhuǎn)軸與一轉(zhuǎn)角驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接，反射鏡的聚焦為一豎向聚焦線，加熱管位于反射鏡的聚焦線上。其特征在于:加熱管的一端為輸入端，由連通管接總供水管道，加熱管的另一端為輸出端，由連通管連接總蒸汽輸送管道。其特征在于:機(jī)架的水平轉(zhuǎn)軸位于整個豎向槽式太陽能加熱單元的縱向重心線上。其特征在于:所述的補(bǔ)水加壓裝置為氣壓補(bǔ)水裝置，由高位水箱、進(jìn)水管、出水管、蒸汽源組成，進(jìn)水管外接總供水管道，進(jìn)水管內(nèi)接高位水箱，在蒸汽源上接有一分支管，分支管上串接有蒸汽換向閥，分支管末端連接壓氣水缸，壓氣水缸的底部連接有進(jìn)出水管，進(jìn)出水管一端由單向閥連接高位水箱底部，進(jìn)出水管另一端由單向閥連接出水管，出水管接總供水管道，壓氣水缸的頂端接蒸汽發(fā)生器的分支管末端，壓氣水缸內(nèi)設(shè)置有一塊自浮活塞，壓氣水缸的底部由出口連接進(jìn)出水管。其特征在于:壓氣水缸可以有多個并列。本發(fā)明的優(yōu)點采用的聚光鏡(罩)和集熱蒸發(fā)管豎向安裝形式，使其結(jié)構(gòu)達(dá)到間潔化、標(biāo)準(zhǔn)化、經(jīng)濟(jì)化，并且可以解決所有目前橫向槽式太陽能熱能應(yīng)用技術(shù)所面臨的難題(抗風(fēng)結(jié)構(gòu)、直接水蒸汽蒸發(fā)、二次交換、雙軸跟蹤、控制技術(shù)、建設(shè)投資成本等)。豎向槽式結(jié)構(gòu)取代了橫向熱能交換的控制技術(shù)難度而采用導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)行二次交換的模式，完全可以采用水單回路直接蒸發(fā)形式，不同于已應(yīng)用的橫向槽式太陽能技術(shù)，改變了二次(高溫工質(zhì))交換模式，取消了陣距長度的限制，提高了系統(tǒng)效率，不需要二次交換設(shè)備的投入，降低了技術(shù)成本和設(shè)備成本。豎向槽式結(jié)構(gòu)安裝的形式大大的減少了風(fēng)阻力，提高了抗風(fēng)能力，對結(jié)構(gòu)抗風(fēng)阻的強(qiáng)度要求降低，從而減少了結(jié)構(gòu)成本和控制成本。豎向槽式結(jié)構(gòu)安裝形式的太陽能反光集光采熱系統(tǒng)，采用雙軸跟蹤可以比較容易實現(xiàn)，從而很大程度的提高了太陽能的利用效率，單位面積熱效能量提高37.7%，跟蹤所需要的技術(shù)難度和機(jī)構(gòu)要求有很大程度的降低，節(jié)約大量的建造成本，豎向槽式結(jié)構(gòu)安裝形式的跟蹤機(jī)構(gòu)可以采用陣列雙向聯(lián)動連接，可以做到整個區(qū)域系統(tǒng)光照聚焦的完全同步一致性，降低了跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的技術(shù)難度和數(shù)量，降低了建設(shè)投資成本，太陽能采集自動跟蹤集群區(qū)域控制技術(shù)，使得控制設(shè)備的數(shù)量得到明細(xì)減少，只需要一套就可以滿足整個區(qū)域的執(zhí)行控制，使投入成本減少。改變了目前國際通用的結(jié)構(gòu)形式，從而使得槽式太陽能熱能技術(shù)的應(yīng)用更加具有優(yōu)勢，本專利的實現(xiàn)可以使太陽能熱能利用提高效率35%以上(計算值為37.7%)，降低投資成本50%-70%，(參考文選:中國新能源雜志:Luz公司建造費用由5976美元/千瓦降低到3011美元/千瓦，發(fā)電成本由26.3美分/千瓦時降低到12美分/千瓦時)。所以本發(fā)明技術(shù)的推廣應(yīng)用已經(jīng)完全具備商業(yè)開發(fā)應(yīng)用的條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]附圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)整體示意圖，圖2為本發(fā)明的雙軸跟蹤豎向槽式太陽能加熱單元結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明的補(bǔ)水加壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0005]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
【具體實施方式】
[0006]圖中包括蒸汽輪機(jī)1、發(fā)電機(jī)2、總供水管道3、總蒸汽輸送管道4、連通管5、太陽能采熱單元陣列6，其特征在于:太陽能采熱單元陣列中的太陽能采熱單元由連通管相互連接，所述的太陽能采熱單元陣列的連接為所有太陽能采熱單元相并聯(lián)。太陽能采熱單元陣列輸出的總蒸汽輸送管道連接蒸汽輪機(jī)，蒸汽輪機(jī)的輸出軸連接發(fā)電機(jī)，蒸汽輪機(jī)的回水管連接總供水管道，總供水管道上串接有補(bǔ)水加壓裝置7再接入太陽能采熱單元陣列。其特征在于:所述的太陽能采熱單元陣列中的太陽能采熱單元為雙軸跟蹤豎向槽式太陽能加熱單元。其特征在于:所述的雙軸跟蹤豎向槽式太陽能加熱單元由機(jī)架10、安裝基座11、反射鏡托架12、反射鏡13、加熱管14構(gòu)成，機(jī)架由水平轉(zhuǎn)軸15安裝在安裝基座上，機(jī)架由仰角驅(qū)動裝置16驅(qū)動，有一支架17，支架的上下兩端由轉(zhuǎn)軸18連接機(jī)架的前部，在支架的后部安裝有反射鏡托架，在反射鏡托架上安裝有反射鏡，在機(jī)架上安裝有加熱管，加熱管豎向安裝，支架的轉(zhuǎn)軸與一轉(zhuǎn)角驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)19相連接，反射鏡的聚焦為一豎向聚焦線，加熱管位于反射鏡的聚焦線上。其特征在于:加熱管的一端為輸入端，由連通管接總供水管道，加熱管的另一端為輸出端，由連通管連接總蒸汽輸送管道。其特征在于:機(jī)架的水平轉(zhuǎn)軸位于整個豎向槽式太陽能加熱單元的縱向重心線上。太陽能采熱單元的加熱管14的水位低于總蒸汽輸送管的位置。其特征在于:所述的補(bǔ)水加壓裝置為氣壓補(bǔ)水裝置，由高位水箱20、進(jìn)水管21、出水管22、蒸汽源23組成，進(jìn)水管外接總供水管道，進(jìn)水管內(nèi)接高位水箱，在蒸汽源上接有一分支管24，分支管上串接有蒸汽換向閥25，分支管末端連接壓氣水缸26，壓氣水缸的底部連接有進(jìn)出水管27，進(jìn)出水管一端由單向閥28連接高位水箱底部，進(jìn)出水管另一端由單向閥29連接出水管，出水管接總供水管道，壓氣水缸的頂端接蒸汽發(fā)生器的分支管末端，壓氣水缸內(nèi)設(shè)置有一塊自浮活塞30，壓氣水缸的底部有出口連接進(jìn)出水管。其特征在于:壓氣水缸可以有多個并列。本發(fā)明中的蒸汽源可以是從總蒸汽輸送管道上接的一個分支管并連通到一氣罐，也可以從其它有蒸汽的地方連接。
[0007]實施時，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度，計算出太陽的行徑軌跡，然后輸入到控制器中對雙軸跟蹤的轉(zhuǎn)角驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和仰角驅(qū)動執(zhí)行裝置進(jìn)行控制，由于本發(fā)明的豎向槽式太陽能加熱單元是安裝在地面，可以按照陣列安裝，則就可以在一個區(qū)域里實現(xiàn)跟蹤的同步聯(lián)動，利用一套裝置實現(xiàn)多個單元的同步聯(lián)動，將大大節(jié)省建設(shè)成本，而且機(jī)架的水平轉(zhuǎn)軸位于整個豎向槽式太陽能加熱單元的縱向重心線上的設(shè)置，可以使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動力降低。而反射鏡托架帶著反射鏡的轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動貫量所消耗的力將低于橫向放置的反射鏡所抬高的力。因此如果將多個單元組合后的加熱系統(tǒng)將大大降低雙跟蹤所需要的電力，也提高了整個系統(tǒng)的發(fā)電效率。
[0008]將所有的軸雙跟蹤豎向槽式太陽能加熱單元用連通管進(jìn)行連接，并將總蒸汽輸送管道連接到蒸汽輪機(jī)中，推動蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，并驅(qū)動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動發(fā)電，然后再由補(bǔ)水加壓裝置將蒸汽輪機(jī)流出的余熱回水送到總供水管道，形成水蒸汽的循環(huán)，而采用氣壓式的補(bǔ)水裝置，可以大大降低運行中的電力輸入，同時也減少了電力水泵由于輸送高溫蒸汽水造成的運行中的消耗，具體是利用蒸汽的壓力，對于進(jìn)入壓氣水缸的余熱回水利用自浮活塞進(jìn)行加壓，然后回水被加壓后再由總供水管道送到太陽能采熱單元陣列進(jìn)行加熱。當(dāng)太陽升起后，控制器輸出信號，驅(qū)動仰角驅(qū)動裝置及轉(zhuǎn)角驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，使反射鏡正對太陽，使反射鏡的聚焦線獲得最大的聚焦熱能，將加熱管中的水加熱到200——400度，變水為水蒸汽，高溫高壓的水蒸汽由蒸汽輸送管道匯集并送到發(fā)電機(jī)組的蝸輪機(jī)中推動蝸輪葉片轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動發(fā)電。
【權(quán)利要求】
1.一種雙軸跟蹤豎向槽式太陽能采熱單元陣列的發(fā)電系統(tǒng)，包括蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、總供水管道、總蒸汽輸送管道、連通管、太陽能采熱單元陣列，其特征在于:太陽能采熱單元陣列中的太陽能采熱單元由連通管相互連接，太陽能采熱單元陣列輸出的總蒸汽輸送管道連接蒸汽輪機(jī)，蒸汽輪機(jī)的輸出軸連接發(fā)電機(jī)，蒸汽輪機(jī)的回水管連接總供水管道，總供水管道上串接有補(bǔ)水加壓裝置再接入太陽能采熱單元陣列。
2.按權(quán)利要求1所述的一種雙軸跟蹤豎向槽式太陽能采熱單元陣列的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能采熱單元陣列中的太陽能采熱單元為雙軸跟蹤豎向安裝的槽式太陽能加熱單元。
3.按權(quán)利要求1所述的一種雙軸跟蹤豎向槽式太陽能采熱單元陣列的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能采熱單元陣列的連接為所有太陽能采熱單元相并聯(lián)。
4.按權(quán)利要求2所述的一種雙軸跟蹤豎向槽式太陽能采熱單元陣列的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述的雙軸跟蹤豎向槽式太陽能加熱單元由機(jī)架、安裝基座、反射鏡托架、反射鏡、加熱管構(gòu)成，機(jī)架由水平轉(zhuǎn)軸安裝在安裝基座上，機(jī)架由仰角驅(qū)動裝置驅(qū)動，有一支架，支架的上下兩端由轉(zhuǎn)軸連接機(jī)架的前部，在支架的后部安裝有反射鏡托架，在反射鏡托架上安裝有反射鏡，在機(jī)架上安裝有加熱管，加熱管豎向安裝，支架的轉(zhuǎn)軸與一轉(zhuǎn)角驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接，反射鏡的聚焦為一豎向聚焦線，加熱管位于反射鏡的聚焦線上。
5.按權(quán)利要求4所述的一種雙軸跟蹤豎向槽式太陽能采熱單元陣列的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:加熱管的一端為輸入端，由連通管接總供水管道，加熱管的另一端為輸出端，由連通管連接總蒸汽輸送管道。
6.按權(quán)利要求4所述的一種雙軸跟蹤豎向槽式太陽能采熱單元陣列的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:機(jī)架的水平轉(zhuǎn)軸位于整個豎向槽式太陽能加熱單元的縱向重心線上。
7.按權(quán)利要求1所述的一種雙軸跟蹤豎向槽式太陽能采熱單元陣列的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述的補(bǔ)水加壓裝置為氣壓補(bǔ)水裝置，由高位水箱、進(jìn)水管、出水管、蒸汽源組成，進(jìn)水管外接總供水管道，進(jìn)水管內(nèi)接高位水箱，在蒸汽源上接有一分支管，分支管上串接有蒸汽換向閥，分支管末端連接壓氣水缸，壓氣水缸的底部連接有進(jìn)出水管，進(jìn)出水管一端由單向閥連接高位水箱底部，進(jìn)出水管另一端由單向閥連接出水管，出水管接總供水管道，壓氣水缸的頂端接蒸汽發(fā)生器的分支管末端，壓氣水缸內(nèi)設(shè)置有一塊自浮活塞，壓氣水缸的底部由出口連接進(jìn)出水管。
8.按權(quán)利要求7所述的一種雙軸跟蹤豎向槽式太陽能采熱單元陣列的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:壓氣水缸有一到多個并列組成。
【文檔編號】F03G6/06GK103573568SQ201210254587
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月23日
【發(fā)明者】施丙根, 施晨澤 申請人:上海亞續(xù)電子科技有限公司