一种聚光太阳能旋转式锅炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业锅炉技术领域，尤其涉及一种聚光太阳能旋转式锅炉。
【背景技术】
[0002]在我国的能源消费结构中，化石燃料为主要能源，煤炭消费占总量的70%以上，由此引发的环境污染、能源短缺等已成为制约我国经济社会可持续发展的瓶颈，因此对新能源的开发利用就显得非常重要。作为一种可集中进行大规模开发利用的清洁能源，太阳能已在全球范围内掀起了一股新的研发和建设热潮。
[0003]太阳能是一种面广量大的可再生能源，是人类可以利用的最丰富的能源，总量非常大，可以说是取之不尽，用之不竭。我国陆地表面每年接受的太阳能就相当于1700亿吨标准煤。太阳能可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。太阳能更是一种洁净的能源，在开发和利用时，不会产生废渣、废水、废气，也没有噪音，更不会影响生态平衡。但是太阳能的能流密度低，易受到地域、天气、季节的影响，低成本大规模开发利用的存在着诸多技术难点，近十几年来，我国的太阳能光伏技术获得快速发展，我国已成为太阳能光伏组成生产最大的国家，光伏电站在我国有相当的数量。
[0004]近几年来，太阳能光热利用作为一种具有广阔发展前景的产业正在获得国家足够的重视。塔式、蝶式和槽式是太阳能光热利用的三种主要形式，随着太阳能跟踪技术的不断发展，跟踪精度越来越高，塔式光热利用技术日趋成熟，优势明显，将成为今后大规模开发光热利用的主要形式，可以获得高能流密度的聚光束，获得很高温度，为大容量的高温光热发电奠定重要基础；当然这也给强化换热技术提出了更高的要求，如将高强度聚光束直接投射到固定的换热面，管内汽水混合物发生超临界的膜态沸腾，就可能使换热管超温爆管，严重影响锅炉的安全可靠运行。因此，如何将高能量密度的聚光束能投射到锅炉换热面，同时又能保证锅炉的安全可靠运行成为一大技术难题。本发明将处于静止的自然循环锅炉加上旋转机构相结合，使受热蒸发上升管在空间以一定速度产生旋转，周期性地吸收太阳能聚光束，从而在解决塔式光热利用的遇到的强化换热技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:太阳光经过多个反射镜聚光后，其能流密度非常大，比常规太阳能流密度大100?1000倍以上，这种高能量密度光束直接投射到的锅炉的固定换热管上，将产生温度过高而爆管，严重影响锅炉安全可靠运行，为了解决聚光太阳能锅炉换热管超温爆管问题，本发明提供一种聚光太阳能旋转式锅炉。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种聚光太阳能旋转式锅炉，包括锅炉本体和安装在锅炉本体上的旋转机构，所述锅炉本体包括汽包、下降管、下联箱和蒸发上升管组件，下降管的上端与汽包相连通，下降管的下端与下联箱相连通，蒸发上升管组件周向均布在下降管外围，且蒸发上升管组件的上端与汽包相连通，蒸发上升管组件的下端与下联箱相连通，所述汽包上还连通有进水管和蒸汽出口管，所述蒸发上升管组件的外围还设有保温隔热炉墙，保温隔热炉墙的上端和汽包的外壁密封连接，保温隔热炉墙的下端和下联箱的外壁密封连接，保温隔热炉墙的侧面开设有聚光进口窗。本发明主要特点是锅炉本体在旋转机构的带动下，在空间绕中心轴以一定的速度转动，锅炉的聚光进口窗可以接受高能流密度的聚光束，能保证受热蒸发管不发生超温爆管，同时进入窗体的太阳光束受到炉墙的多次反射和上升管的多次吸收，总的光束吸收率接近1，可应用在塔式光热发电中或聚光太阳能供热的系统中，具有结构简单，安全可靠，高效节能等显著优点。
[0007]根据本发明的锅炉结构，作为优选，所述旋转机构包括安装在汽包顶部的上轴旋转密封组件、兼作传动中轴的下降管、下旋转轴支撑件和减速传动装置，上轴旋转密封组件包括旋转密封件、上旋转轴和上轴承，所述上旋转轴内部中空，上旋转轴的上端与蒸汽出口管连通，上旋转轴的下端与汽包连通，所述旋转密封件安装在上旋转轴与蒸汽出口管之间，上轴承安装在上旋转轴上，下旋转轴支撑件包括支撑轴承、下旋转轴和传动轮，所述下旋转轴的上端与下联箱底部连接，传动轮的一端套装在下旋转轴的下端，传动轮的另一端与减速传动装置连接，支撑轴承套装在下旋转轴上且支撑在下联箱底部。
[0008]为了保证传动平稳，结构简单化，作为优选，所述减速传动装置包括涡轮、蜗杆和电动机，蜗杆的一端与电动机输出轴连接，蜗杆另一端与涡轮连接，涡轮和传动轮连接。
[0009]为了保证良好的旋转效果，作为优选，所述汽包的中心、下降管的轴线以及下联箱的中心在同一纵向直线上。
[0010]为了增加受热面积，作为优选，所述蒸发上升管组件包括多个周向均布在下降管外周上升管，上升管的下部与下降管的夹角α为锐角。
[0011]为了保护换热管，强化换热传热效果，作为优选，所述上升管包括换热管、多个翅片和多孔耐热介质涂层，多个翅片周向均布在换热管外，多孔耐热介质涂层涂覆在换热管外圈位于相邻翅片之间。
[0012]为了提高换热效果，作为优选，所述上升管分为长上升管和短上升管，长上升管和短上升管间隔交替设置。
[0013]为了便于在汽包中进行反应，作为优选，所述的汽包是由一定曲面回转而成的中空腔体，优选截面为圆形，汽包的上顶部与上旋转轴连通，汽包的上侧与进水管连通，汽包的底部与下降管连通，汽包下部的圆周方向上与均匀布置的上升管连通。
[0014]为了更好的吸收热量，作为优选，所述的保温隔热炉墙除聚光进口窗以外的内壁上喷涂有机硅等高反射率的涂层，吸收反射率达到0.95以上。
[0015]本发明的有益效果是，本发明的聚光太阳能旋转式锅炉，
[0016]1、太阳光经过多个反射镜聚集后，光束的能量流密度很高，将聚光束通过锅炉聚光进口窗投射到以一定速度旋转的蒸发上升管组件上，保证了上升管的持续受热和受热均匀，避免局部过热引发的爆管问题。同时上升管外焊有翅片，在管外还喷涂有多孔介质的耐热材料，不仅起到保护上升管和强化传热的作用，而且耐热材料还起到蓄热的作用，当上升管旋转到偏离聚光进口窗后，再放出热量，可以均衡蒸发上升管组件圆周方向上的热负荷。上升管与下降管的轴线存在一定的倾角，能更好地使聚光束投射到上升管上；
[0017]2、另外，整个锅炉像一个带窗口的内空腔，进入锅炉的太阳光束受到炉墙的多次反射和上升管的多次吸收，总的光束吸收率接近1，从而大大提高了太阳能的利用率；
[0018]3、上旋转轴为空心轴作为蒸汽出口管的一部分，下降管兼作中心转轴，下旋转轴上部连接下联箱，下旋转轴下部安装传动轮与涡轮蜗杆减速装置连接，使整个旋转锅炉结构简单化，重心集中在下降管上，下旋转轴支撑件与涡轮蜗杆减速装置起到支撑和传递扭矩的作用，锅炉的转速可根据聚光束的强度进行变频调节，确保锅炉的安全可靠运行。
[0019]本发明聚光太阳能旋转式锅炉创造性的把旋转系统和锅炉巧妙地结合起来，能高效换热、节能环保、安全可靠运行，可作为一般的工业设备使用，也可以作为大型光热发电系统中重要组成部分，尤其适用于太阳光照异常强烈的地区，作为分布式能源供应系统，为工况企业或工业园区进行热电联供，可降低生产成本，提高经济效益。
【附图说明】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0021]图1是本发明最优实施例的结构示意图。
[0022]图2是图1的A-A剖视后上升管在圆周方向上的分布图。
[0023]图3是上升管的截面示意图。
[0024]图中:1、蒸汽出口管，2、上轴旋转密封组件，21、旋转密封件，22、上旋转轴，23、上轴承，3、汽包，31、进水管，4、下降管，5、下联箱，6、蒸发上升管组件，61、换热管，62、翅片，63、多孔耐热介质涂层，64、长上升管，65、短上升管，7、保温隔热炉墙，71、聚光进口窗，9、下旋转轴支撑件，91、支撑轴承，92、下旋转轴，93、传动轮，10、减速传动装置，101、涡轮，102、蜗杆，103、电动机。
【具体实施方式】
[0025]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0026]如图1-3所示，是本发明最优实施例，一种聚光太阳能旋转式锅炉，包括锅炉本体和安装在锅炉本体上的旋转机构，锅炉本体包括汽包3、下降管4、下联箱5和蒸发上升管组件6，下降管4的上端与汽包3相连通，下降管4的下端与下联箱5相连通，蒸