聚光式太陽能蒸汽鍋爐的製作方法

2023-07-06 17:28:56

聚光式太陽能蒸汽鍋爐的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種聚光式太陽能蒸汽鍋爐，包括太陽能聚光系統和受熱鍋爐兩大部分，其太陽能聚光系統包括聚光盆、虹橋架、懸掛臂、環形軌道、鍋爐架。虹橋架為一拱形橋架，可以沿環形軌道轉動，環形軌道通過支腳固定安裝在地面上。虹橋架拱形頂部活動鉸接有一個懸掛臂，懸掛臂的下端與聚光盆底部活動鉸接，形成聚光盆通過懸掛臂懸掛在虹橋架的下方。聚光盆為一盆形框架，框架內側盆面鋪設有反光鏡；聚光盆在垂直於懸掛臂平面的兩側邊緣上還各設置有一個驅動水箱，每個驅動水箱均設有控制管路。本鍋爐的聚光系統既能追蹤每天太陽的東升西落，還能跟隨不同季節太陽升起和落下的方位角的變化，且控制結構簡單，使用和維護方便，可靠性高。
【專利說明】聚光式太陽能蒸汽鍋爐
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種利用太陽能加熱的裝置，特別是一種聚光式太陽能蒸汽鍋爐，屬於太陽能熱利用【技術領域】。
【背景技術】
[0002]太陽能是人類可以利用的最為豐富的能源，一般認為，處於南北緯50?60度以內的地區，都有豐富的太陽能可以利用，只要造好太陽能利用裝置，能量就會源源不斷地產生，而且太陽能是一種清潔環保的能源，在能源緊缺且注重環保的今天，各式各樣的太陽能利用裝置層出不窮。聚光式太陽能蒸汽鍋爐，就是一種利用聚光盆將照射到盆面上的太陽光反射並聚焦到一個受熱蒸汽鍋爐上，使用太陽光聚集的熱量對蒸汽鍋爐進行加熱的太陽能利用裝置。
[0003]聚光式太陽能蒸汽鍋爐一般由太陽能聚光系統和受熱鍋爐兩大部分組成，其中太陽能聚光系統包括一個聚光盆和控制聚光盆跟蹤太陽位置的控制系統，目前市面上的聚光式太陽能蒸汽鍋爐所採用的控制聚光盆跟蹤太陽位置的控制系統形式多樣，簡單的控制系統往往只能控制聚光盆沿一個方向追蹤太陽每天的東升西落，但由於太陽並不總是正東方升起正西方落下，只有在春分和秋分兩天，太陽是從正東方升起，正西方落下，在北半球，從春分到秋分的夏半年中，太陽從東偏北的方向升起，在西偏北的方向落下，在夏至當天太陽升起和落下的方位角偏北達到最大值；而從秋分到下一年春分的冬半年中，太陽從東偏南的方向升起，在西偏南的方向落下，在冬至當天太陽升起和落下的方位角偏南達到最大值。而且在不同緯度的地方太陽升起和落下的方位角最大值不同，緯度越高的地方方位角越大。簡單的控制系統在太陽升起和落下的方位角發生變化時不能跟隨，太陽光的利用率會明顯降低。而市面上能夠跟隨太陽升起和落下方位角的控制系統又往往過於複雜，導致故障率高，使用和維護成本較高。
實用新型內容
[0004]為了解決現有聚光式太陽能蒸汽鍋爐存在的上述問題，本實用新型提供了一種結構新穎的聚光式太陽能蒸汽鍋爐，該鍋爐的聚光系統既能追蹤每天太陽的東升西落，還能跟隨不同季節太陽升起和落下的方位角的變化，且控制結構簡單，使用和維護方便，可靠性聞。
[0005]本實用新型的具體技術方案為:一種聚光式太陽能蒸汽鍋爐，包括太陽能聚光系統和受熱鍋爐兩大部分，其特徵是:所述太陽能聚光系統包括聚光盆、虹橋架、懸掛臂、環形軌道、鍋爐架，其中:
[0006]虹橋架由兩根彎曲成半圓形的平行彎管組成，兩根彎管通過若干橫梁相連接形成拱形橋架，虹橋架兩端底腳上設有軌道輪，軌道輪上設有防脫鎖扣裝置，軌道輪下方設有一個環形軌道，虹橋架可以沿環形軌道轉動，環形軌道通過支腳固定安裝在地面上；
[0007]虹橋架的拱形頂部的兩根橫梁上活動鉸接有一個懸掛臂，懸掛臂的下端與聚光盆底部活動鉸接，形成聚光盆通過懸掛臂懸掛在虹橋架的正下方；
[0008]聚光盆為一盆形框架,框架內側盆面鋪設有若干塊反光鏡；聚光盆在垂直於懸掛臂平面的兩側邊緣上還各設置有一個驅動水箱，每個驅動水箱均設有控制管路；
[0009]虹橋架上方設有一個鍋爐架，鍋爐架上方支撐著受熱鍋爐，受熱鍋爐的吸熱板位於聚光盆的聚焦點上，鍋爐架下方設有軌道輪，軌道輪上設有防脫鎖扣裝置，鍋爐架能以虹橋架的兩根彎管為軌道滑動。
[0010]所述懸掛臂為兩條平行且豎直向下的直管，兩直管之間通過若干橫梁相連接。
[0011]所述驅動水箱的控制管路由進水管路和排水管路組成，進水管路引入恆壓供水，並設有時控開關、電磁閥和流量控制閥，由時控開關控制電磁閥，電磁閥控制進水管路的通斷，流量控制閥控制進水的速度；排水管路設有流量控制閥控制排水的速度。
[0012]所述虹橋架一端設有三級階梯，下面兩級階梯通過支架固定安裝在虹橋架外側面上，上面一級階梯一端與虹橋架通過軸承形成轉動連接，另一端通過連接在虹橋架橫梁上的兩根鏈條懸掛，此級階梯展開時伸入虹橋架內側，並由鏈條控制其收放。
[0013]所述聚光盆底部設有一個過風口。
[0014]所述反光鏡米用鍛招I吳反光玻璃。
[0015]所述反光鏡每塊均用玻璃膠粘合在一個相應的鏡架上，鏡架四周設有帶長U形開口的插腳，鏡架通過插腳插接到盆形框架的相應螺栓上，再用螺母對其進行鎖定。
[0016]所述防脫鎖扣裝置由U形防脫扣和鎖緊螺釘組成。
[0017]所述鍋爐架的一邊還可以安裝其他聚光式太陽能受熱裝置。
[0018]本實用新型的有益效果為:本實用新型通過控制驅動水箱的儲水量來調節聚光盆的轉動角度，設定好控制水路的時控開關，就能自動追蹤每天太陽的東升西落。另外通過手動調節虹橋架在環形軌道上的位置，還能使聚光盆能夠跟隨不同季節太陽升起和落下的方位角的變化，從而大大提高了對太陽光的利用率。和現有的聚光式太陽能蒸汽鍋爐相比，本實用新型控制結構簡單，使用和維護方便，可靠性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的整體結構示意圖；
[0020]圖2為虹橋架及環形軌道的結構示意圖；
[0021]圖3為懸掛臂的結構示意圖；
[0022]圖4為聚光盆的結構示意圖；
[0023]圖5為鍋爐架的結構示意圖；
[0024]圖6為圖2局部A的放大圖；
[0025]圖7為反光鏡安裝示意圖；
[0026]圖8為春分秋分調整虹橋架位置示意圖；
[0027]圖9為夏至調整虹橋架位置示意圖；
[0028]圖10為冬至調整虹橋架位置示意圖；
[0029]圖11為聚光盆水平位置示意圖；
[0030]圖12為聚光盆偏向東側時的位置示意圖；
[0031]圖13為聚光盆偏向西側時的位置示意圖。[0032]圖中:1-環形軌道，2-聚光盆，3-虹橋架，4-懸掛臂，5-受熱鍋爐，6-鍋爐架，7-防脫鎖扣裝置，8-軌道輪，9-支腳，10-橫梁，11-彎管，12-鏈條，13-階梯，14-階梯，15-支架，16-階梯，17-直管，18-橫梁，19-驅動水箱，20-盆形框架，21-反光鏡，22-豎直支架，23-過風口，24-鎖緊螺釘，25-U形防脫扣，26-鏡架，27-螺栓，28-螺母，29-插腳。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0034]如圖1所示，本實用新型的聚光式太陽能蒸汽鍋爐包括太陽能聚光系統和受熱鍋爐5兩大部分，其太陽能聚光系統包括聚光盆2、虹橋架3、懸掛臂4、環形軌道1、鍋爐架6。
[0035]如圖2所示，虹橋架3由兩根彎曲成半圓形的平行彎管11組成，兩根彎管11通過若干橫梁10相連接形成拱形橋架，虹橋架3兩端底腳上設有軌道輪8，軌道輪8上設有防脫鎖扣裝置7，防脫鎖扣裝置7由U形防脫扣25和鎖緊螺釘24組成，如圖6所示。軌道輪8下方設有一個環形軌道1，虹橋架3可以沿環形軌道I轉動，環形軌道I通過支腳9固定安裝在地面上。虹橋架3 —端設有三級階梯13、14、16，供維保人員維護受熱鍋爐5和清潔聚光盆2時使用，其中下面兩級階梯14、16通過支架15固定安裝在虹橋架3外側面上，上面一級階梯13 —端與虹橋架3通過軸承形成轉動連接，另一端通過連接在虹橋架橫梁10上的兩根鏈條12懸掛，由鏈條12控制其收放。由於此級階梯13展開時伸入虹橋架3內側，容易幹涉到聚光盆2的運動，所以不用時要用鏈條12將其收起。
[0036]如圖1所示，虹橋架3拱形頂部的兩根橫梁10上活動鉸接有一個懸掛臂4，懸掛臂
4為兩條平行且豎直向下的直管17，兩直管17之間通過若干橫梁18相連接，如圖3所示。懸掛臂4的下端與聚光盆2底部的兩根豎直支架22活動鉸接，形成聚光盆2通過懸掛臂4懸掛在虹橋架3的下方。懸掛臂4上下兩端的活動鉸接可以直接採用鉸鏈連接，也可以在鉸接處設置軸承，使其轉動更加靈活。懸掛臂4下端的活動鉸接可以保證能夠聚光盆3靈活轉動，而懸掛臂4上端的活動鉸接可以保證懸掛臂4在承受較大的風力時能夠相應擺動，從而減小剪切力避免懸掛臂4損壞。
[0037]如圖4所示，聚光盆2為一盆形框架20，框架內側盆面鋪設有若干塊拼接成盆狀並與盆形框架相適應的反光鏡21。聚光盆2底部設有一個過風口 23,以平衡聚光盆2內外側的風壓，避免聚光盆2被風吹而擺動。反光鏡21採用鍍鋁膜反光玻璃，每塊反光鏡21均用玻璃膠粘合在一個相應的鏡架26上，鏡架26四周設有帶長U形開口的插腳29，鏡架26通過插腳29插接到盆形框架20的相應螺栓27上，調整四個插腳29的高度，使每一塊反光鏡21都能準確聚焦到共同的聚焦點上，然後用螺母28對其進行固定，如圖7所示。
[0038]如圖4所示，聚光盆2在垂直於懸掛臂4平面的兩側邊緣上還各設置有一個驅動水箱19，每個驅動水箱19均設有控制管路。控制管路由進水管路和排水管路組成，進水管路引入恆壓供水，進水管路設有時控開關、電磁閥和流量控制閥，由時控開關控制電磁閥，電磁閥控制進水管路的通斷，流量控制閥控制進水的速度；排水管路設有流量控制閥控制排水的速度。
[0039]如圖1和圖5所示，虹橋架3上方設有一個鍋爐架6，鍋爐架6上方支撐著受熱鍋爐5，使受熱鍋爐5的吸熱板位於聚光盆2的聚焦點上，鍋爐架6下方設有軌道輪8，軌道輪8上設有防脫鎖扣裝置7，防脫鎖扣裝置7由U形防脫扣25和鎖緊螺釘24組成，鍋爐架6能以虹橋架3的兩根彎管11為軌道滑動。當需要使受熱鍋爐5的吸熱板準確對焦時，可以微調鍋爐架6的位置。鍋爐架6的一邊還可以安裝其他聚光式太陽能受熱裝置，當需要切換使用，也需要調整鍋爐架6的位置重新對焦。
[0040]本聚光式太陽能蒸汽鍋爐在使用時，應根據當地的緯度確定太陽升起和落下的最大方位角來確定虹橋架3的轉動區間。如圖8-10所示，以廣西貴港市為例，廣西貴港市的緯度約為北緯23°，當春分當天，太陽是從正東方升起，正西方落下，從春分到夏至，太陽從東偏北的方向升起，在西偏北的方向落下，太陽的方位角逐漸增大，在夏至當天太陽升起和落下的方位角偏北達到最大值，此時太陽升起的方位角為東偏北約25°，落下的方位角為西偏北約25°，從夏至到秋分，太陽的方位角又逐漸減小，秋分當日，太陽回歸正東方升起，正西方落下，方位角歸零；而從秋分到冬至，太陽從東偏南的方向升起，在西偏南的方向落下，太陽的方位角逐漸增大，在冬至當天太陽升起和落下的方位角偏南達到最大值，此時太陽升起的方位角為東偏南約25°，落下的方位角為西偏南約25°，從冬至到春分，太陽的方位角又逐漸減小，春分當日方位角歸零。調整虹橋架3需要採用手動調整，調整時鬆開防脫鎖扣裝置7，調整好後再鎖緊。調整虹橋架3的角度時，應對一天中太陽升起、正午、太陽落下的三個時段聚光盆2的聚焦點進行跟蹤，由於聚光盆2面積足夠大，通過調整虹橋架3到一個合適的角度，使聚光盆2在三個時段的聚焦點儘量靠近，雖然不能完全聚焦在同一個點上，但可以保證其在一個較小的範圍內，而受熱鍋爐5的吸熱板能夠完全覆蓋這個範圍，從而保證了一整天聚光盆2的聚焦點都能分布在受熱鍋爐5的吸熱板上，提高了太陽能的利用率。在夏至和冬至當天調整好虹橋架3的兩個極限位置並做好標記，按半年約182天進行等分，則可以得到每天的位置，夏至到冬至則從夏至極限位置順時針逐漸轉動到冬至極限位置，冬至到夏至則從冬至極限位置逆時針逐漸轉動到夏至極限位置，由於每天需要調整的角度很小，平均3?5天調整一次即可。
[0041]本聚光式太陽能蒸汽鍋爐每天對於太陽東升西落的跟蹤，則依靠聚光盆2兩邊的驅動水箱19進行調整，如圖11-13所示。早晨太陽升起時，由控制管路往東側的驅動水箱19加水，進水管路上的時控開關根據當地當天太陽升起的時間控制進水管路的電磁閥打開，往驅動水箱內加水，進水管路的流量控制閥開至最大全速進水，此時排水管路的流量控制閥處於關閉狀態，當驅動水箱裝滿水時，停止進水。由於聚光盆2是活動鉸接在懸掛臂4上的，在東側驅動水箱19的重力作用下，聚光盆2偏向東側，跟蹤太陽的升起點進行聚焦。然後打開排水管路的流量控制閥，控制其流量，使其逐漸排水，從而聚光盆2也逐漸往水平方向迴轉，以跟蹤太陽逐漸的升高，到達正午時，東側水箱內的水正好排空，聚光盆2恢復水平狀態。從正午到太陽西落，則通過控制聚光盆2西側驅動水箱19的進水管路往西側驅動水箱逐漸加水，使西側驅動水箱19在重力作用下驅動聚光盆2跟蹤太陽的下落過程，由此完成聚光盆2對每天太陽東升西落的跟蹤。太陽西落後，再將西側驅動水箱19內的水排空，使聚光盆2恢復至水平狀態。
【權利要求】
1.一種聚光式太陽能蒸汽鍋爐，包括太陽能聚光系統和受熱鍋爐(5)兩大部分，其特徵是:所述太陽能聚光系統包括聚光盆(2)、虹橋架(3)、懸掛臂(4)、環形軌道(I)、鍋爐架(6)，其中: 虹橋架(3)由兩根彎曲成半圓形的平行彎管(11)組成，兩根彎管(11)通過若干橫梁(10)相連接形成拱形橋架，虹橋架(3)兩端底腳上設有軌道輪(8)，軌道輪(8)上設有防脫鎖扣裝置(7 )，軌道輪(8 )下方設有一個環形軌道(I)，虹橋架(3 )可以沿環形軌道(I)轉動，環形軌道(I)通過支腳(9 )固定安裝在地面上； 虹橋架(3)的拱形頂部的兩根橫梁(10)上活動鉸接有一個懸掛臂(4)，懸掛臂(4)的下端與聚光盆(2 )底部活動鉸接，形成聚光盆(2 )通過懸掛臂(4 )懸掛在虹橋架(3 )的正下方； 聚光盆(2)為一盆形框架(20),框架內側盆面鋪設有若干塊反光鏡(21);聚光盆(2)在垂直於懸掛臂(4)平面的兩側邊緣上還各設置有一個驅動水箱(19)，每個驅動水箱均設有控制管路； 虹橋架(3)上方設有一個鍋爐架(6)，鍋爐架(6)上方支撐著受熱鍋爐(5)，受熱鍋爐(5)的吸熱板位於聚光盆(2)的聚焦點上，鍋爐架(6)下方設有軌道輪(8)，軌道輪(8)上設有防脫鎖扣裝置(7)，鍋爐架(6)能以虹橋架(3)的兩根彎管(11)為軌道滑動。
2.根據權利要求1所述的太陽能蒸汽鍋爐，其特徵是:所述懸掛臂(4)為兩條平行且豎直向下的直管(17)，兩直管(17)之間通過若干橫梁(18)相連接。
3.根據權利要求1所述的太陽能蒸汽鍋爐，其特徵是:所述驅動水箱(19)的控制管路由進水管路和排水管路組成，進水管路引入恆壓供水，並設有時控開關、電磁閥和流量控制閥，由時控開關控制電磁閥，電磁閥控制進水管路的通斷，流量控制閥控制進水的速度；排水管路設有流量控制閥控制排水的速度。
4.根據權利要求1所述的太陽能蒸汽鍋爐，其特徵是:所述虹橋架(3)—端設有三級階梯(13、14、16),下面兩級階梯(14、16)通過支架(15)固定安裝在虹橋架(3)外側面上，上面一級階梯(13) —端與虹橋架(3)通過軸承形成轉動連接，另一端通過連接在虹橋架橫梁(10)上的兩根鏈條(12)懸掛，此級階梯(13)展開時伸入虹橋架(3)內側，並由鏈條(12)控制其收放。
5.根據權利要求1所述的太陽能蒸汽鍋爐，其特徵是:所述聚光盆(2)底部設有一個過風口(23)。
6.根據權利要求1所述的太陽能蒸汽鍋爐，其特徵是:所述反光鏡(21)採用鍍鋁膜反光玻璃。
7.根據權利要求1所述的太陽能蒸汽鍋爐，其特徵是:所述反光鏡(21)每塊均用玻璃膠粘合在一個相應的鏡架(26 )上，鏡架(26 )四周設有帶長U形開口的插腳(29 )，鏡架(26 )通過插腳(29)插接到盆形框架(20)的相應螺栓(27)上，再用螺母(28)對其進行鎖定。
8.根據權利要求1所述的太陽能蒸汽鍋爐，其特徵是:所述防脫鎖扣裝置(7)由U形防脫扣(25)和鎖緊螺釘(24)組成。
9.根據權利要求1所述的太陽能蒸汽鍋爐，其特徵是:所述鍋爐架(6)的一邊還可以安裝其他聚光式太陽能受熱裝置。
【文檔編號】F24J2/10GK203615307SQ201320803474
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】朱紹森 申請人:朱紹森