太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統的製作方法

2023-05-19 18:28:11 1

專利名稱：太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統的製作方法
技術領域：
本實用新型太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統涉及的是一種涵流式上拽熱氣流基臺、多用途塔體(煙囪)綜合效應應用系統，屬太陽能熱發電技術領域。
背景技術：
大力開發和利用可再生清潔能源是我國優化能源結構、改善環境、促進經濟社會可持續發展的重要戰略措施之一。太陽能和風能是兩大重要的可再生能源，已經得到了廣泛的應用。其中，太陽能以太陽能光熱、太陽能光電兩大主流發展，就太陽能光熱而言，又分為聚光類與非聚光類。太陽能塔熱氣流發電是一種重要的非聚光類發電模式，而熱氣流發電系統中又不可迴避的必須提到太陽能塔(煙囪)，這個太陽能塔設計成什麼樣？它可以有哪些功能？如何建造最合適？幾十年來，世界各國專家、學者均在全力研討。經檢索和對已知市場了解，該技術由德國J. Schlaich教授在1978年首先提出，隨後在西班牙建成了世界第一座50KW示範電站，證明了該技術的可行性以來，世界發達國家和少數發展中國家先後在此基礎上加以改進和提升，在不斷完善過程中，使太陽能塔熱氣流發電技術得到了重大突破，出現了更高的煙囪結構(千米)，發電輸出功力達上百兆瓦的熱氣流電站，但是由於太陽能塔熱氣流發電系統熱效率低，投資成本高以及塔體高帶來的不安全因素等問題，目前在世界範圍內還沒有大規模的推廣應用。作為太陽能塔熱氣流發電(集熱棚、太陽能塔、空氣渦輪機)中的主力裝置之一的太陽能塔，就其內外造型、建造用材、豎面強度和高度，綜合功能、使用壽命、抗震避雷能力等是行業內專家和投資者共同關心的重大課題，也是未來作為可再生能源電力製造的核心技術問題。經進一步檢索和對社會的調查，未見與本實用新型完全一致或相類似的專家文獻及專利報告。
發明內容本實用新型的目的是針對上述已知的不足之處，及未來可預知的而又必須要傾力解決的諸多問題，而提供一種太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統，使太陽能塔順理成章的由單一抽吸作用華麗轉身為綜合應用的集成優化功能塔，該系統最大的特點之一是採用功能化設計，充分提升塔體高度、強度等級，為實現熱氣流發電和風力發電在同一塔上結構耦合打下良好基礎；特點之二是優化上拽熱氣流通道，變傳統分散式集中分配成支流型涵洞式，使擾流、旋流無序變有序，從而達到熱氣流利用最大化；特點之三是首創太陽塔體風力平臺，使風力發電的安裝、維護如履平地；特點之四是採用高性能的抗震避雷設置，消除不必要的自然災害造成塔體損壞，延長太陽塔體使用壽命。本實用新型太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統是採用以下技術方案實現的本實用新型太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統包括涵流式上拽熱氣流基臺組件及多用途塔體(煙 )組件。涵流式上拽熱氣流基臺組件由樁基、混凝土基礎、變速電機、調風蓋、塔內平面基臺、塔基座、熱氣流通道組成。樁基設置在混凝土基礎下，塔基座與樁基之間設置有混凝土基礎，塔內平面基臺、熱氣流通道設置在塔基座上，調風蓋固定在變速電機軸頭上，根據需要可隨時開啟和關閉，變速電機固定在塔內平面基臺上。從而完成一套涵流式上拽熱氣流基臺組件。多用途塔體(煙囪)組件由塔體、加固件、鋼纜、鋼纜緊固件、抗震防裂護罩、避雷防撞裝置、支撐環、金屬圓筒、安裝平臺、疏水管道、升降梯組成。塔體設置在塔基座上，金屬圓筒設置在塔體周向適當位置上，加固件布置在塔體內側與金屬圓筒內壁之間，安裝平臺設置在塔體周向合適位置上，鋼纜緊固件設置在塔體外側壁面上，鋼纜一頭布置在鋼纜緊固件上，另一頭向下固定在混凝土基礎上，抗震防裂護罩、避雷防撞裝置設置在塔體頂部，支撐環設置在塔內周向壁體上，升降梯、疏水管道設置在塔體外壁面一側，從而完成一套完整的多用途塔體(煙囪)組件。將上述組件按序安裝，完成一套完整的太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統。所述的塔體採用鋼筋混凝土精工製作成，內塔體為倒喇叭狀或直筒狀，高度 100-1200米，內直徑10-80米。所述的樁基、混凝土基礎、塔基座主要採用市售傳統的建築材料水泥、黃沙、石子、鋼筋，並通過鋼筋混凝土工藝精工灌澆製作。所述的安裝平臺採用傳統建築材料水泥、黃沙、石子、鋼筋，在灌澆製作塔體時一同製作成，也可採用厚20-120mm鋼板隨時焊接搭建。特徵是環塔周向設置在離地面高度 30-300米，也可根據需要採用雙層或多層，高度300-600米分段建立。所述的金屬圓筒採用市售的厚10_50mm鋼板卷制焊接而成，並在制塔體時放置固定在安裝平臺上方、環塔體外壁面上。所述的塔內平面基臺採用鋼筋混凝土在製作塔基座時一次性灌澆完成，其特徵是在塔內平面基臺有效面積內開有10-50個倒喇叭狀孔，每孔長度為1-10米，孔下部進風處直徑1-3米，孔上部出風處直徑2-4米。所述的避雷防撞裝置採用市售大型避雷塔式防雷裝置，並嚴格聘請有專業資質的專業企業製作安裝及維護。特徵是在避雷塔周向同時增設航標燈。所述的抗震防裂護罩採用耐腐蝕、長壽命的複合優化金屬板材或直接採用鍍鋅厚板加工成寬度在300-600_的環狀體,環塔體頂部周向固定，並採用金屬方管或圓管一頭焊接在環狀體上，另一頭向心焊接，並與避雷防撞裝置製作成一體，組成鏤空帽子型護罩。所述的支撐環採用不易腐蝕、強度高的金屬方管、圓管或異型管，通過鉚焊製作工藝，製成車輪型。工作原理本實用新型採用太陽能塔(煙囪)上拽熱氣流原理，充分利用太陽能塔(煙囪)高度和太陽能空氣集熱裝置加熱得到的高溫，使太陽能塔內溫度和塔外溫度明顯產生溫度差， 被加熱的空氣密度小於外界的環境溫度，促使熱氣流上升，差值越大，塔內抽吸能力也就越強。在太陽能塔(煙 )抽吸作用下，進入熱氣流通道，形成涵流式上拽熱氣流，推動渦輪機發電，又經熱氣流通道出口排出，多股熱氣流匯集形成巨大上升力，直至衝頂後從塔體頂部出口排出。熱氣流排出同時，太陽能空氣集熱器內壓強減小，促使環境冷空氣及時補充進入集熱器，而冷空氣被加熱後又持續上升，以此往復。
通過
以下結合附圖的詳細描述，本實用新型前述的和其它的目的、特徵和優點將變得更為清晰。其中圖I是本實用新型太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統剖視圖。圖中序號1.支撐環；2.金屬圓筒；3.安裝平臺；4.疏水管道；5.塔內平面基臺；
6.塔基座；7.熱氣流通道；8.避雷防撞裝置；9.抗震防裂護罩；10.鋼纜緊固件；11.鋼纜； 12.加固件；13.塔體；14.調風蓋；15.變速電機；16.升降梯；17.混凝土基礎；18.樁基。
具體實施方式
結合圖I所示，本實用新型太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統是採取以下技術方案實現的本實用新型太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統包括涵流式上拽熱氣流基臺組件及多用途塔體(煙 )組件。其中，涵流式上拽熱氣流基臺組件由樁基18、混凝土基礎17、變速電機15、調風蓋14、塔內平面基臺5、塔基座6、熱氣流通道2組成。樁基18設置在混凝土基礎17下；塔基座6與樁基18之間設置有混凝土基礎17 ;塔內平面基臺5、熱氣流通道 2設置在塔基座6上；調風蓋14固定在變速電機15軸頭上，根據需要可隨時開啟和關閉； 變速電機15固定在塔內平面基臺5上。從而完成一套涵流式上拽熱氣流基臺組件。多用途塔體(煙囪)組件由塔體13、加固件12、鋼纜11、鋼纜緊固件10、抗震防裂護罩9、避雷防撞裝置8、支撐環I、金屬圓筒2、安裝平臺3、疏水管道4、升降梯16組成。塔體 13設置在塔基座6上；金屬圓筒2設置在塔體13周向適當位置上；加固件12布置在塔體 13內側與金屬圓筒2內壁之間；安裝平臺3設置在塔體13周向合適位置上；鋼纜緊固件10 設置在塔體13外側壁面上；鋼纜11 一頭布置在鋼纜緊固件10上，另一頭向下固定在混凝土基礎17上；抗震防裂護罩9、避雷防撞裝置8設置在塔體13頂部；支撐環I設置在塔內周向壁體上；升降梯16、疏水管道4設置在塔體13外壁面一側，從而完成一套完整的多用途塔體(煙 )組件。將上述組件按序安裝，完成一套完整的太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統。所述的塔體13採用鋼筋混凝土精工製作成內塔體13為倒喇叭狀或直筒狀，高度 100-1200米，內直徑10-80米。所述的樁基18、混凝土基礎17、塔基座6主要採用市售傳統的建築材料水泥、黃沙、石子、鋼筋，並通過鋼筋混凝土工藝精工灌澆製作成。所述的安裝平臺3採用傳統建築材料水泥、黃沙、石子、鋼筋，在灌澆製作塔體13 時一同製作完成，也可採用厚20-120mm鋼板隨時焊接搭建。特徵是環塔周向設置在離地面高度30-300米，也可根據需要採用雙層或多層，高度300-600米分段建立。所述的金屬圓筒2採用市售的厚10_50mm鋼板卷制焊接而成，並在制塔體13時放置固定在安裝平臺3上方、環塔體13外壁面上。所述的塔內平面基臺5採用鋼筋混凝土在製作塔基座6時一次性灌澆完成，其特徵是在塔內平面基臺5有效面積內開有10-50個倒喇叭狀孔，每孔長度為1-10米，孔下部進風處直徑1-3米，孔上部出風處直徑2-4米。所述的避雷防撞裝置8採用市售大型避雷塔式防雷裝置，並嚴格聘請有專業資質的專業企業製作安裝及維護。特徵是在避雷塔周向同時增設航標燈。所述的抗震防裂護罩9採用耐腐蝕、長壽命的複合優化金屬板材或直接採用鍍鋅厚板加工成寬度在300-600_的環狀體,環塔體13頂部周向固定,並採用金屬方管或圓管一頭焊接在環狀體上，另一頭向心焊接，並與避雷防撞裝置8製作成一體，組成鏤空帽子型護罩。所述的支撐環I採用不易腐蝕、強度高的金屬方管、圓管或異型管，通過鉚焊製作工藝，製成車輪型。本實用新型太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統具有與眾不同的技術特徵和易於推廣應用的市場前景一、注重功能化設計，充分利用塔體自身的高度和強度，走一塔多用路線。眾所周知，最早的熱氣流發電系統中試樣機出現在1982年，通過7年運行，於1989 年毀於一次暴風雨。通過此項目的試運行，系統成本高、電轉換率低、維護成本高、使用壽命短、抗自然災害能力低等發展問題一一顯現。近些年來，各國政府、專家、企業家對太陽能塔熱氣流發電技術做了進一步完善，並從基礎性研究、工程設計研究、技術經濟評估及可行性論證展開了大規模的探索。我國也在烏海金沙灣地區建立了熱風發電示範電站，但是，單一的太陽能塔熱氣流發電無論從建造成本、安裝維護成本、電能轉換率、電力輸送等一系列問題上並不盡如人意。為此，本實用新型採用最新型設計，在塔身適當位置建立風力平臺， 使風力機與塔體有效耦合，並在塔基座上設置多個熱氣流涵流孔，實現了渦輪機與塔體基臺耦合，並預留了輔助熱力，可再生能源或清潔能源使用的安裝基臺，使太陽能+風能+輔助熱能三者共處一 「塔」，極大的提高了塔的利用率，從而使電力輸出倍增，運行成本大幅下降。本實用新型必然會引起政府高度重視，也為太陽能熱氣流發電+風力發電+輔助熱力發電做出了典範。二、採用長壽命設計規劃，應用優異塔體造型，利用傳統建材建造。本實用新型建塔所需主要材料為黃沙、石子、鋼筋、水泥這種傳統建築材料，世界各地均可提供採購，如建立在沙漠中，那黃沙、石子就可以就地取材，大大降低運輸成本和建造成本。採用高強度、長壽命(50年)規劃設計，塔體平均厚度在I. 2-5米，以圓形體為主，塔體內腔以倒喇叭狀、直管狀造型，使上拽熱氣流抽吸能力更強勁。本實用新型突破單一 「煙 」式造型，改用景觀式造型，不管建塔在任何地方，方圓百裡均可觀賞到其巍巍雄姿，增添了地區性標誌性建築，充分體現了其良好的觀賞價值和優異的實用價值。顛覆太陽能電池板和聚光類發電系統需要廣闊地源地段，本實用新型建塔不需要佔用良地，只要建立在陽光充足和風帶走道地區，無論是山坡、丘陵、荒山野地、大沙漠、獨島，只要做適當的土地平整就可建造，為未來太陽能熱氣流電站和風力發電耦合提供了一款極佳裝置，也是光熱發電+風力發電+輔助熱力發電的不二選擇。三、防震抗震，防雷抗雷，引航導航，確保塔體使用長壽命。由於熱氣流發電必須具有飽滿、充足、強大的上拽熱氣流能力，建塔高度和直徑比例是特別關鍵技術，塔往往建的很高(幾百米，甚至上千米)，因此，不安全因素隨之增加。本實用新型採用「嚴防死守」的戰略決策，從塔體外壁面到塔內牆體，再到頂部和底部，均採用合理組合，強力加固措施得力，落到實處，不負眾望。無論是塔頂部的抗震防裂護罩、避雷防撞裝置設立，還是塔體壁面的金屬圓筒，安裝平臺，鋼纜、鋼纜緊固件的布防。塔底面的基樁、塔基座、塔內平面基臺到塔內腔的支撐環配置，環環相扣，渾然一體，給人們一種牢不可破的堅強堡壘。本實用新型為未來設計人員提供了一款建塔典範，也為風、光兼備輔助熱力發電創造了堅實基礎，必將引起業界重視和愛戴。四、建造成本低，回收周期短、推廣應用面寬。本實用新型建塔理念不止僅僅停留在單一的熱氣流發電用塔，而是綜合考慮太陽能塔特有的優勢並發揮，為二十四小時可連續電力輸出創造符合這一特性的太陽能專用塔，從而降低系統製造及運營成本。應用本實用新型太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統的綜合效益分析
權利要求1.一種太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統，其特徵在於包括涵流式上拽熱氣流基臺組件及多用途塔體組件；涵流式上拽熱氣流基臺組件由樁基、混凝土基礎、變速電機、調風蓋、塔內平面基臺、塔基座、熱氣流通道組成；樁基設置在混凝土基礎下，塔基座與樁基之間設置有混凝土基礎， 塔內平面基臺、熱氣流通道設置在塔基座上，調風蓋固定在變速電機軸頭上，根據需要開啟和關閉，變速電機固定在塔內平面基臺上，從而完成一套涵流式上拽熱氣流基臺組件；多用途塔體組件由塔體、加固件、鋼纜、鋼纜緊固件、抗震防裂護罩、避雷防撞裝置、支撐環、金屬圓筒、安裝平臺、疏水管道、升降梯組成；塔體設置在塔基座上，金屬圓筒設置在塔體周向上，加固件布置在塔體內側與金屬圓筒內壁之間，安裝平臺設置在塔體周向位置上，鋼纜緊固件設置在塔體外側壁面上，鋼纜一頭布置在鋼纜緊固件上，另一頭向下固定在混凝土基礎上，抗震防裂護罩、避雷防撞裝置設置在塔體頂部，支撐環設置在塔內周向壁體上，升降梯、疏水管道設置在塔體外壁面一側，從而完成一套完整的多用途塔體組件。
2.根據權利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統，其特徵在於所述的塔體採用鋼筋混凝土製作成，內塔體為倒喇叭狀或直筒狀，高度100-1200米，內直徑10-80 米。
3.根據權利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統，其特徵在於所述的安裝平臺採用厚20-120mm鋼板焊接搭建，環塔周向設置在離地面高度30-300米，採用雙層或多層，高度300-600米分段建立。
4.根據權利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統，其特徵在於所述的金屬圓筒採用厚10_50mm鋼板卷制焊接而成，並在制塔體時放置固定在安裝平臺上方、環塔體外壁面上。
5.根據權利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統，其特徵在於所述的塔內平面基臺採用鋼筋混凝土在製作塔基座時一次性灌澆完成，在塔內平面基臺有效面積內開有10-50個倒喇叭狀孔，每孔長度為1-10米，孔下部進風處直徑1-3米，孔上部出風處直徑2-4米。
6.根據權利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統，其特徵在於所述的避雷防撞裝置採用大型避雷塔式防雷裝置，在避雷塔周向同時增設航標燈。
7.根據權利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統，其特徵在於所述的抗震防裂護罩採用耐腐蝕、長壽命的複合金屬板材或直接採用鍍鋅厚板加工成寬度在 300-600mm的環狀體，環塔體頂部周向固定，並採用金屬方管或圓管一頭焊接在環狀體上， 另一頭向心焊接，並與避雷防撞裝置製作成一體，組成鏤空帽子型護罩。
8.根據權利要求I所述的太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統，其特徵在於所述的支撐環採用不易腐蝕、強度高的金屬方管、圓管或異型管，通過鉚焊製作工藝，製成車輪型。
專利摘要本實用新型太陽能上拽熱氣流引導功能塔系統涉及的是一種涵流式上拽熱氣流優化基臺、多用途塔體(煙囪)綜合效應應用系統，屬太陽能熱發電技術領域。包括涵流式上拽熱氣流基臺組件及多用途塔體(煙囪)組件；涵流式上拽熱氣流基臺組件由樁基、混凝土基礎、變速電機、調風蓋、塔內平面基臺、塔基座、熱氣流通道組成；多用途塔體(煙囪)組件由塔體、加固件、鋼纜、鋼纜緊固件、抗震防裂護罩、避雷防撞裝置、支撐環、金屬圓筒、安裝平臺、疏水管道、升降梯組成。
文檔編號F03D11/04GK202348591SQ20112041090
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月25日 優先權日2011年10月25日
發明者劉根娣, 姚伯龍, 李勇強, 李勇良, 趙廉, 陳東輝 申請人:無錫中陽新能源科技有限公司