經濟型太陽能槽式圓弧面熱發電裝置的製作方法

2023-05-19 05:57:01

專利名稱：經濟型太陽能槽式圓弧面熱發電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能發電裝置，尤其是一種結構簡化、成本經濟的槽式太陽能圓弧面聚光熱發電裝置，屬於太陽能熱發電技術領域。
背景技術：
槽式聚光熱發電系統作為太陽能熱發電系統的基本型式之一，是最早實現商業化運行的熱發電技術。在1985-1991年間，LUZ公司在美國加州沙漠地區相繼建成9座槽式太陽能熱發電站，總裝機容量353.8MW，並經歷了四代聚光集熱器的更新換代，最終電站的發電成本已經可以與常規能源熱力發電廠競爭。此類系統通常包括安裝在支撐框架上的槽型曲面反射鏡、藉助支撐框架固定在槽型曲面反射鏡焦線附近真空集熱管，以及通過支撐框架驅動槽型曲面反射鏡跟蹤太陽的跟蹤機構。工作時，槽型曲面反射鏡將入射陽光反射聚焦為一條焦線，安置在這條焦線上的接收器可以吸收陽光加熱工質，產生高溫高壓蒸汽，推動汽輪機組發電。
在上述系統中，曲面反射鏡採用拋物面玻璃背面鏡，該鏡利用高透過率的低鐵玻璃熱彎成型製得。由於製造時採用了模具成型工藝，合格的製成品精度控制較好，曲面反射鏡的反射焦線質量較高，形狀規則，便於接收，因此可以直接用真空集熱管作為其接收器。但是另一方面，用低鐵玻璃熱彎成型製作拋物面玻璃背面鏡的工藝比較複雜，精度要求高，導致工藝控制十分嚴格，廢品率較高，成本昂貴；同時模具在使用過程中因長期經受高溫必須經常更換，而模具本身也造價不菲。
因此，如能用一種簡化、經濟的辦法解決上述問題，必將進一步推動熱發電技術的商業化應用，必將大大推進槽式系統在我國的推廣。

發明內容
本實用新型的目的在於針對以上現有拋物面玻璃熱彎成型工藝難度大、精度要求高、成品率低、成本昂貴的問題，從簡化、經濟的思路出發，提出一種經濟型太陽能槽式圓弧面熱發電裝置，從而克服玻璃熱彎成型廢品率高和必須使用模具的弱點，在保證集熱效果前提下，進一步降低系統成本。
為了達到以上目的，本實用新型的技術方案為一種經濟型太陽能槽式圓弧面熱發電裝置，包括安裝在支撐框架上的槽型圓弧面反射鏡、藉助支撐框架固定在槽型圓弧面反射鏡焦線附近真空集熱管、通過支撐框架驅動槽型圓弧面反射鏡跟蹤太陽的跟蹤機構，其中，所述圓弧面反射鏡由表面粘貼、塗覆或安裝有高效反光材料的金屬板構成，兩邊固定在支撐框架上，所述支撐框架上裝有可調牽拉機構，所述牽拉機構通過緊固件與金屬板中部至少一處固定連接。
由於三點可以決定一個圓弧，所以通過三點的調節牽拉機構，可以使金屬板產生變形，由其撓度形成所需圓弧面。結果，無需依靠脆性玻璃及熱彎成型，製造工藝大大簡化，成本大幅降低。
本實用新型合理利用金屬材料本身良好的變形和延展性能，藉助牽拉機構將金屬板製成所需要槽型圓弧面。實際應用時，可以採用簡單、經濟的螺母螺杆調節機構作為牽拉機構，調節金屬板的曲率和反射光方向，調節到位後固定保持這一形狀，從而摒棄了研製特定模具壓製成型的傳統方法，更適合經濟生產。
此外，可以採用對稱分布的兩片金屬板構建圓弧面反射鏡，這樣可以使入射到每組金屬板上的光線更接近近軸光線，聚焦效果更理想，得到的焦線更規則、更集中。
以下結合附圖和典型實施例對本實用新型做進一步說明。


圖1是本實用新型實施例一的結構示意圖。
圖2為
圖1實施例中心線位置處的螺母螺杆機構放大示意圖。
圖3為
圖1實施例金屬板一端的螺母螺杆機構放大示意圖。
具體實施方式
實施例一本實施例的太陽能槽式聚光熱發電系統如
圖1所示，包括槽型圓弧面反射鏡1』和1」、真空集熱管2及其支撐框架3，驅動槽型圓弧面反射鏡及真空集熱管轉動的單軸跟蹤機構。圓弧面反射鏡1』和1」由兩組對稱分布、表面粘貼有高效反光材料的金屬板組成。高效反光材料為高效反光鋁膜。為了保證鋁膜的長期使用，該反光鋁膜可以定期更換。當然，金屬板表面也可以粘貼安裝厚度1mm以下、起反光功能的薄玻璃鏡(這種技術在許多碟式系統的聚光器上得到應用)。
由於圓弧面反射鏡1』和1」的槽式形狀比較簡單，所以利用金屬板自身的變形能力並藉助螺母螺杆調節機構牽拉，就可以直接使金屬板形成所需要的槽型外形。調節牽拉機構分別設置於每組金屬板沿長度方向的中心線附近及其兩端頭。如圖2所示，金屬板1』中心線上的螺母螺杆機構由一對圓輥、若干螺杆和鎖緊螺母組合體組成。金屬板1』夾在一對圓輥4、5之間，每隻螺杆6分別穿過圓棍以及金屬板後，安裝在支撐框架副架3』上的長槽中，並可在該長槽中作至少徑向、周向一個方向上的移動，螺母7、7』、7」、7在將螺杆6鎖定在副架3』的同時，將圓輥4、5與金屬板1』固緊。這樣，不僅可以通過調節螺母7、7』在螺杆6上的位置初步調出金屬板1』的圓弧面外形，而且可以始終保證金屬板1』被夾緊在圓輥之間。
如圖3所示，金屬板兩端的螺母螺杆機構也由若干對螺杆和鎖緊螺母組合體、以及金屬板1』背側沿長度方向固連的長條型底託8等組成。底託8與螺杆9的一端固連，每隻螺杆9安裝在真空集熱管2的支撐框架3上，並沿支撐框架3上的長槽作至少徑向、周向一個方向上的位移，螺母10、10』將螺杆9鎖緊在支撐框架3。調節兩隻螺母10、10』的鬆緊以及螺杆9的位置，可以帶動底託8移動並相應帶動金屬板1』變形，進一步使金屬板1』形成所需的圓弧面外形。金屬板1」用同樣的辦法調整。直至兩組獨立的金屬板1』、1」形成聚光集熱器的槽式外形圓弧面反射鏡，接受的太陽光匯聚至集熱的公用真空管2上。
需要說明的是，採用兩組獨立的金屬板構成圓弧面反射鏡，可以使入射到每組金屬板上的光線更接近近軸光線，聚焦效果更理想，得到的焦線更規則、更集中。
本實施例中，作為公用集熱管的真空集熱管2由金屬內管和玻璃外管組成，屬於常規意義上的高溫真空管。但是，由於圓弧面反射鏡1的槽式外形通過上述調節手段得到，其結果是焦線可能並不呈規則的線型，因此在真空集熱管2外面罩有一個內表面具有反光功能的、經水冷卻或保溫的、空腔型二次聚光器2』，該二次聚光器2』依託在真空集熱管2的支撐框架3上，其空腔開口對著圓弧面反射鏡1。
驅動槽型圓弧面反射鏡1及其真空集熱管2轉動的單軸跟蹤機構為絲槓螺母機構，如
圖1所示，該絲槓螺母機構由底架11、絲槓12、螺母13、驅動電機及其減速機14等組成，絲槓12一端與驅動電機及其減速機14連接，螺母13與絲槓12旋合，並支撐於底架11上，槽型圓弧面反射鏡1、真空集熱管2及其支撐框架3整體兩端通過軸承15支撐於底架11上，而且整體重心位於軸承15支撐點附近。通過絲槓12在螺母13中的滑行，進而帶動整個圓弧面反射鏡1及其附屬裝置繞轉軸15』轉動，以達到跟蹤太陽的目的。
由此可見，本實施例直接使用表面塗覆有高效反光材料的兩組獨立金屬板，藉助螺母螺杆牽拉調節機構，形成線聚焦所需要的槽式外形聚光集熱器，解決了以往製造此類聚光裝置玻璃熱彎成型廢品率高和必須開制模具的問題，對於進一步推動太陽能的熱利用將起到積極的促進作用。
除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。例如，可調牽拉機構進一步適當簡化，只在每組金屬板的端頭採用上述實施例的機構，即金屬板端頭背側沿長度方向固連長條型底託，所述底託與螺杆的一端固連，每隻螺杆安裝在真空集熱管的支撐框架長槽中，用螺母鎖緊在支撐框架；而每組金屬板沿長度方向的中心線附近的可調機構則被省去，該中心線兩端用箝夾直接夾固在支撐框架上。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護範圍內。
權利要求1.一種經濟型太陽能槽式圓弧面熱發電裝置，包括安裝在支撐框架上的槽型圓弧面反射鏡、藉助支撐框架固定在槽型圓弧面反射鏡焦線附近真空集熱管、通過支撐框架驅動槽型圓弧面反射鏡跟蹤太陽的跟蹤機構，其特徵在於所述圓弧面反射鏡由表面粘貼、塗覆或安裝有高效反光材料的金屬板構成，兩邊固定在支撐框架上，所述支撐框架上裝有可調牽拉機構，所述牽拉機構通過緊固件與金屬板中部至少一處固定連接。
2.根據權利要求1所述經濟型太陽能槽式圓弧面熱發電裝置，其特徵在於所述牽拉機構為螺母螺杆調節機構。
3.根據權利要求2所述經濟型太陽能槽式發電裝置，其特徵在於所述圓弧面反射鏡由兩片對稱分布的金屬板構成。
4.根據權利要求3所述經濟型太陽能槽式圓弧面熱發電裝置，其特徵在於所述金屬板表面粘貼有高效反光材料，所述高效反光材料為高效反光鋁膜。
5.根據權利要求3所述經濟型太陽能槽式圓弧面熱發電裝置，其特徵在於所述金屬板表面安裝有高效反光功能的薄玻璃鏡。
6.根據權利要求3所述經濟型太陽能槽式圓弧面熱發電裝置，其特徵在於所述可調牽拉機構的一部設置於每組金屬板沿長度方向的中心線附近，所述金屬板夾固在一對圓輥之間，螺杆分別穿過圓棍以及金屬板後，安裝在支撐框架副架上的長槽中鎖定；所述可調牽拉機構的另一部設置於每組金屬板的端頭，金屬板端頭背側沿長度方向固連長條型底託，所述底託與螺杆的一端固連，每隻螺杆安裝在真空集熱管的支撐框架長槽中，用螺母鎖緊在支撐框架。
7.根據權利要求3所述經濟型太陽能槽式圓弧面熱發電裝置，其特徵在於所述可調牽拉機構設置於每組金屬板的端頭，金屬板端頭背側沿長度方向固連長條型底託，所述底託與螺杆的一端固連，每隻螺杆安裝在真空集熱管的支撐框架長槽中，用螺母鎖緊在支撐框架；所述每組金屬板沿長度方向的中心線兩端用箝夾直接夾固在支撐框架上。
8.根據權利要求6所述經濟型太陽能槽式圓弧面熱發電裝置，其特徵在於所述真空集熱管的玻璃管外面罩有內表面具有反光功能的、經水冷卻或保溫的、空腔型二次聚光器，所述二次聚光器依託在真空集熱管的支撐框架上，其空腔開口對著圓弧面反射鏡。
9.根據權利要求8所述經濟型太陽能槽式圓弧面熱發電裝置，其特徵在於所述跟蹤機構為絲槓螺母單軸跟蹤機構，所述絲槓螺母機構由底架、絲槓、螺母、驅動電機及其減速機組成，絲槓一端與驅動電機及其減速機連接，螺母與絲槓旋合，並支撐於底架上，槽型圓弧面反射鏡、真空集熱管及其支撐框架整體兩端通過軸承支撐於底架上，整體重心位於該軸承支撐點附近。
專利摘要本實用新型涉及一種太陽能槽式圓弧面熱發電裝置，屬於太陽能熱發電技術領域。該裝置包括安裝在支撐框架上的槽型圓弧面反射鏡、藉助支撐框架固定在槽型圓弧面反射鏡焦線附近真空集熱管、通過支撐框架驅動槽型圓弧面反射鏡跟蹤太陽的跟蹤機構，其中，所述圓弧面反射鏡由表面粘貼、塗覆或安裝有高效反光材料的金屬板構成，兩邊固定在支撐框架上，所述支撐框架上裝有可調牽拉機構，所述牽拉機構通過緊固件與金屬板中部至少一處固定連接。本實用新型利用金屬材料的變形和延展性能，藉助牽拉機構將金屬板製成所需要槽型圓弧面，從而摒棄了研製特定模具壓製成型的傳統方法，更適合經濟生產。
文檔編號F24J2/38GK2864493SQ200520134069
公開日2007年1月31日 申請日期2005年12月7日 優先權日2005年12月7日
發明者張耀明, 張文進, 張振遠, 孫利國, 劉曉暉 申請人:張耀明, 張振遠, 張文進