一种智能跟踪的太阳能高温蒸汽系统装置的制作方法

1.本发明涉及太阳能技术领域，特别是涉及一种智能跟踪的太阳能高温蒸汽系统装置。


背景技术：

2.长期以来，人类在太阳能应用的实践中，无论是光热还是光电领域，难以突破太阳能自然能流密度的限制，单位面积所得到的能量有限，因此，各类型太阳能采集器的工作效率不高、适用范围不广，装备的投入产出比低下，比如：光伏应用产品在每平方米180瓦以下的产能中徘徊了数十年、光热应用的产品扎堆在80℃以下的低温领域艰难跋涉；传统的聚光型太阳能集器产品结构复杂，安装不便。因此，高倍率采集比、便于在建筑物屋面安装的聚光太阳能应用技术越来越引起人们的重视。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种智能跟踪的太阳能高温蒸汽系统装置，以解决上述现有技术存在的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种智能跟踪的太阳能高温蒸汽系统装置，包括：
5.若干个聚热单元，每一所述聚热单元分别与一传动子轴固定连接；若干所述传动子轴均传动安装在跟踪组件上；所述跟踪组件包括一传动总轴，所述传动总轴置于聚热单元一侧；所述传动总轴与自控电机的输出轴传动连接。
6.每一所述聚热单元均包括集热管，吸热金属管和聚光板；所述集热管内设置有所述吸热金属管；所述聚光板位于所述集热管上方。
7.所述聚热单元还包括固定支撑架；所述固定支撑架在所述聚光板上等间距设置有若干个，所述固定支撑架截面三角形结构；所述支撑架两端点与所述聚光板固定连接；所述支撑架另一端点与所述传动子轴固定连接；所述集热管置于所述固定支撑架中心。
8.每一所述集热管开口端均与集热器联箱相连接；所述吸热金属管设置有完整的一根，沿所述集热器联箱及集热管内壁蛇形设置。
9.所述集热管远离开口端的封闭端固定安装在安装架上。
10.所述集热管为双层玻璃太阳能真空集热管。
11.所述聚光板为线性菲涅尔聚光板，其聚光结构位于所述聚光板的底部。
12.所述集热器联箱内填充有保温材料。
13.本发明公开了以下技术效果：本装置将聚光板，吸热金属管和集热管形成单独的聚热单元；通过跟踪组件实现聚热单元中的聚光板随太阳旋转，每个聚热单元的单独调控，不产生光污染；且本装置具有高集热，高热效率，高承压，韧性强，便于安装等优点。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为整体结构正视图；
16.图2为整体结构俯视图；
17.图3为整体结构左视图；
18.图4为整体结构轴测图；
19.其中，1、集热管；2、吸热金属管；3、聚光板；4、传动子轴；5、传动总轴；6、进/出口；7、集热器联箱；8、固定支持架；9、安装架。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
22.本发明提供一种智能跟踪的太阳能高温蒸汽系统装置，包括：
23.若干个聚热单元，每一所述聚热单元分别与一传动子轴4固定连接；若干所述传动子轴4均传动安装在跟踪组件上；所述跟踪组件包括一传动总轴5，所述传动总轴置于聚热单元一侧；所述传动总轴5与自控电机的输出轴传动连接。
24.每一聚热单元均包括集热管1，吸热金属管2和聚光板3；集热管1内设置有吸热金属管2；聚光板3位于集热管1上方。
25.聚热单元还包括固定支撑架8；固定支撑架8在聚光板3上等间距设置有若干个，固定支撑架8截面三角形结构；支撑架8两端点与聚光板3固定连接；支撑架8另一端点与传动子轴4固定连接；集热管1置于固定支撑架8中心。
26.每一集热管1开口端均与集热器联箱7相连接；吸热金属管2设置有完整的一根，沿集热器联箱7内壁及集热管1内壁环形设置。
27.集热管1远离开口端的封闭端固定安装在安装架9上。
28.集热管1为双层玻璃太阳能真空集热管。
29.聚光板3为线性菲涅尔聚光板，其聚光结构位于聚光板3的底部。
30.集热器联箱7内填充有保温材料。
31.在本发明的一个实施例中，双层玻璃太阳能真空集热管主要功能为将吸收太阳能辐照，将热量传递给内置的吸热金属管2；双层玻璃真空集热管的开口端插入到集热器联箱7中；闭口端利用真空管安装架9进行支撑固定。
32.在本发明的一个实施例中，集热板3位于集热管1的上方，其作用将照射至自身平面上的平行太阳光向下“线聚焦”，将光线聚焦至集热管1上，以实现增大太阳光利用面积以
及提高太阳能辐照强度，以使吸热金属管2内的工作介质的达到更高的温度，最终可以产生蒸汽。
33.在本发明的一个实施例中，集热器联箱7上设置有进/出口6；工作介质从某一侧的进/出口6进入流道，从而进入到各个串联的吸热金属管2中，逐级加热后，从而从另一侧的进/出口6流出，实现工作介质的温度提升。
34.在本发明的一个实施例中，在国际上，正在广泛推广应用的是“反射聚光”，如槽式、碟式、塔式反射聚光器；目前最为成熟的槽式光热中高温技术，由于体积硕大，只能作水平定轴一维跟踪，效率难以提升，大面积的曲面反射镜难以进行清洁维护，其直通式真空玻璃集热管损坏率高，使用的导热油一吨动辄三、四万元，价格昂贵，属于成熟但不理想的产品；而塔式的发电效率还比较低，蝶式仍处在试验阶段。其难以突破的共同缺陷是：1、效率低：由于反射式聚光属前焦式聚光器，集热器悬置于聚光器与光源之间，部份遮挡了宝贵的聚光面积，又不便进行三维跟踪(尤其是槽式聚光器)，因而效率低至30％以下；2、占地面积大：由于低效的原因，因此需占用很大的土地面积安装庞大的聚光器阵列，每千瓦发电容量占地78平方米；3、造价高；4、不便于分布式使用：由于设备庞大，因此只能集中采集、低效转换成电能后远程输送，无法对分散的热应用设备进行点对点的热能高效直供。
35.进一步的，而本技术中采用线性菲涅尔聚光板用折射聚光法高倍率接收太阳能，提高太阳能的能流密度，以达到高温收集之目的。菲涅尔透镜是一种轻而薄的平板式透镜，属微结构光学薄膜技术领域，属于“后焦”型聚光器，其优点是焦点或焦线在光源与透镜之后方，这给集热器的设置和保温措施的实施带来很大方便。由于轻、薄的优势，其支撑结构和跟踪系统就能做得简单、轻巧、易于实现，并能做到对太阳的三维实时跟踪，以最大化地获取太阳的能量。同时，也便于设备的小型化、轻型化，即能组合成大规模的阵列，用于大型工业用途或集中供热、供电，又能做成较小系统，便于家庭或分散的用户就近供热、供电。
36.在本发明的一个实施例中，本装置在集热比大，在500w/
㎡
的较低照度下就能产生蒸汽，在标准照度(1000w/
㎡
)下能产生150～500
°
c以上的过热蒸汽(视需求而定)，是普通太阳能集热器所无法实现的，尤其在寒冷季节，普通热水器难以达到100℃，而本产品却能轻易达到。
37.在本发明的一个实施例中，聚光板3的透光率高达94％，总体热效率高达65％以上。
38.在本发明的一个实施例中，本装置中集热器联箱7器为全密封不锈钢焊接组件，内胆采用sus304#耐腐蚀不锈钢，可承受0.8～2.5mpa压力，能保证系统长久不滴不漏。
39.在本发明的一个实施例中，传动总轴5的自控电机踪控制采用各类电控跟踪系统(如光电传感式跟踪控制系统、视日运动轨迹跟踪系统等)进行输出控制；输出的执行信号通过传动总轴5输出至每一个传动子轴4上。各个传动子轴4按调整信号进行统一的角度调整，实现各个聚热单元对太阳能方位的跟踪。各个传动子轴4的调整的角度一致，各个单元的聚光板3通过传动子轴4分别独立调整为适宜的采光角度，实现在不同的太阳光照射条件下均可实现对各自聚光单元中的集热管1“向下“线聚焦的功能。各个聚光板3为一个独立的聚光系统，分别向各自聚光单元中的集热管1聚光。
40.在本发明的一个实施例中，本技术的工作原理为：太阳光照射至各个聚热单元中的聚光板3上，聚光板3具有菲涅尔线性结构，聚光结构位于聚光板3的底部，将照射至聚光
板顶部平面上的全部太阳光聚焦成为一条线，实现“向下”的线聚焦；线聚焦的位置位于集热管1上，实现对集热管1的高强度太阳辐射。
41.集热管1通过自身的吸热体结构吸收高强度的太阳能辐射，并将热量传递至集热管内的吸热金属管2中；各个聚光单元中的吸热金属管2为整体结构连接。
42.集热器联箱7内填充有工作介质，所需加热的水等工作介质从集热器联箱7的某一个进出口6进入到第一个聚热单元中的吸热金属管2中，实现温度的提高后，进入到第二个聚光单元，以此类推，通过多级设置的聚光单元逐级聚光、加热，从集热器联箱7的另一个进出口6输出蒸汽等高品位的热能。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。