CN207335204U - 一种可调镜面聚光式太阳能锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，包括总支撑架、聚光支架和分支撑架，聚光支架的两端可转动地安装于总支撑架，聚光支架的上表面为抛物面，抛物面满足二元一次方程数学模型要求，抛物面上设置有多块平面反射镜，平面反射镜的镜面朝上，且每块平面反射镜从聚光支架的一端延伸至另一端；分支撑架可转动地安装于总支撑架的两端，且分支撑架通过连接杆与聚光支架固定连接，分支撑架上设置有水平的集热管，抛物面的焦点位于集热管的中心线上；集热管的一端连接有进油管，另一端连接有出油管，出油管连接有锅炉系统。本实用新型能够提高光能的利用率，增加加热效率。

Description

一种可调镜面聚光式太阳能锅炉

技术领域

本实用新型涉及锅炉设备领域，具体涉及一种可调镜面聚光式太阳能锅炉。

背景技术

太阳能锅炉中的核心部分是中高温聚光集热系统的研发，集热器、储能器设备是中高温集热系统中的重要组成部分，聚光镜的设计和制作是集热器装置中的关键技术。

申请号为201410812708.7的实用新型专利申请公开了一种太阳能聚光传输装置，光线依次经过大口径抛物面反光镜、小口径抛物面反光镜和平面反光镜的反射后照射到光热转换管上，将光热转换管内的介质加热。这种聚光装置在使用时，由于光线要经过多次反射，光线强度会不断降低，对光能的利用率较低，影响光热转换效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，能够充分聚合光线，提高光能的利用率，增加加热效率。

本实用新型的目的是这样实现的：一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，包括总支撑架、聚光支架和分支撑架，所述聚光支架的两端可转动地安装于总支撑架，所述聚光支架的上表面为抛物面，抛物面满足二元一次方程数学模型要求,所述抛物面上设置有多块平面反射镜，所述平面反射镜的镜面朝上，且每块平面反射镜从聚光支架的一端延伸至另一端；所述分支撑架可转动地安装于总支撑架的两端，且分支撑架通过连接杆与聚光支架固定连接，所述分支撑架上设置有水平的集热管，所述抛物面的焦点位于集热管的中心线上；所述集热管的一端连接有进油管，另一端连接有出油管，所述出油管连接有锅炉系统。

进一步地，任意两块平面反射镜的宽度相等，任意相邻两平面反射镜之间的间距相等。

进一步地，所述锅炉系统包括蒸汽锅炉和水箱，所述水箱通过进水管与蒸汽锅炉相连，所述进水管上设置有进水泵，所述蒸汽锅炉连接有蒸汽管和回油管，所述进油管与蒸汽锅炉相连，所述回油管与进油管相连，且回油管上设置有回油泵。

进一步地，所述蒸汽管连接有汽水分离器，所述汽水分离器连接有蒸汽包，所述蒸汽包顶部设置有排气阀和压力表，底部设置有排水阀。

进一步地，还包括多个太阳能真空管组件，所述水箱通过管道与各个太阳能真空管组件相连；所述水箱连接有补水箱，所述补水箱连接有补水管。

进一步地，还包括接油箱，所述接油箱通过排油管与回油管相连，且排油管上设置有阀门。

进一步地，所述集热管的两端通过旋转接头连接进油管和出油管。

进一步地，所述聚光支架上设置有光照角度传感器，所述光照角度传感器连接有控制器，所述聚光支架连接有角度调节机构，所述角度调节机构由控制器进行控制。

进一步地，聚光支架的两端设置有支撑轴，所述支撑轴通过轴承安装于总支撑架；所述角度调节机构包括电机和减速器，所述电机的主轴与减速器的输入轴相连，减速器的输出轴通过齿轮组与支撑轴相连。

本实用新型的有益效果是：将多块平面反射镜安装在具有抛物面的聚光支架上，各个平面反射镜的镜面连接起来组成类似抛物面的反射面，能够高效率地反射太阳光线，且集热管位于抛物面的焦点处，能够高效地吸收所有平面反射镜发射的光线，从而提高光能的利用率，增加加热效率。随着时间的推移，太阳光线的照射角度不断地变化，由于聚光支架和分支撑架可转动地安装在总支撑架上，可根据太阳光线的照射角度转动聚光支架，由伺服电机带动大速比减速机，随太阳光线入射角度跟踪转动，使各个块平面反射镜能够得到最大的太阳辐射量，进一步地提高光能的利用率，增加加热效率。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型角度调节机构的示意图。

附图标记：1—总支撑架；2—聚光支架；3—分支撑架；4—平面反射镜；5—连接杆；6—集热管；7—进油管；8—出油管；9—蒸汽锅炉；10—水箱；11—进水管；12—进水泵；13—蒸汽管；14—回油管；15—回油泵；16—汽水分离器；17—蒸汽包；18—太阳能真空管组件；19—水箱；20—排油管；21—补水箱；22—光照角度传感器；23—控制器；24—电机；25—减速器；26—支撑轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型的一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，包括总支撑架1、聚光支架2和分支撑架3，所述聚光支架2的两端可转动地安装于总支撑架1，所述聚光支架2的上表面为抛物面，抛物面满足二元一次方程数学模型要求,所述抛物面上设置有多块平面反射镜4，所述平面反射镜4的镜面朝上，且每块平面反射镜4从聚光支架2的一端延伸至另一端。聚光支架2用于安装平面反射镜4，聚光支架2可采用一个整体的板件，其上表面为抛物面，也可采用多块上表面为抛物面的支撑杆，再利用连接杆将各个支撑杆连为一体，以减轻重量。平面反射镜4通过螺钉安装在聚光支架2上。平面反射镜4采用长条形的矩形镜子，平面反射镜4的长度方向可以是东西方向，也可以是南北方向，由于太阳光线的入射角度在不断地变化，为了使平面反射镜4接收的光线强度更高，可根据太阳光线的入射角度转动聚光支架2，使平面反射镜4的角度变化，保证太阳光线始终直射位于聚光支架2顶点处的平面反射镜4，从而提高光能的利用率，增加加热效率。

所述分支撑架3可转动地安装于总支撑架1的两端，所述分支撑架3上设置有水平的集热管6，所述抛物面的焦点位于集热管6的中心线上。分支撑架3通过连接杆5与聚光支架2固定连接，聚光支架2转动时，能够通过连接杆5带动分支撑架3同步转动，实现平面反射镜4和集热管6同步运动，集热管6始终处于抛物面的焦点处，能够接收全部平面反射镜4的反射光线。

所述集热管6的一端连接有进油管7，另一端连接有出油管8，所述出油管8连接有锅炉系统。现有技术中，在集热管6中直接将水加热，但水的沸点为100度左右，吸热后沸腾，产生大量的蒸汽，导致管道内的压力快速增加，对管道的抗压要求较高，增加设备成本，且安全性不足，因此，本实用新型采用沸点较高、不易挥发的油类作为介质，在集热管6中将油加热至200摄氏度至400摄氏度的高温，高温油通过出油管8进入锅炉系统，与锅炉系统中的水换热，将水加热成为蒸汽作为其他设备的动力，而油的温度降低，可循环使用。现有技术中，集热管6的内径较大，一般在20cm左右，体积、重量大，安装困难，还会出现集热管6各部位吸热不均匀、上下表面间产生热应力使集热管6弯曲变形、升温慢、容易在重力的作用下变形等问题，因此，本实用新型的集热管6内径不超过10cm，加热效率高，安装方便，不易变形，能够提高使用寿命。为了避免平面反射镜4的反光面积大而导致部分反射光线不能照射在集热管6上，平面反射镜4的宽度应当较小，具体为3cm至6cm。

任意两块平面反射镜4的宽度相等，任意相邻两平面反射镜4之间的间距相等，保证反光均匀，集热管6聚光均匀。

所述锅炉系统包括蒸汽锅炉9和水箱10，所述水箱10通过进水管11与蒸汽锅炉9相连，所述进水管11上设置有进水泵12，所述蒸汽锅炉9连接有蒸汽管13和回油管14，所述进油管7与蒸汽锅炉9相连，所述回油管14与进油管7相连，且回油管14上设置有回油泵15。蒸汽锅炉9可采用常规的锅炉结构，能够实现水和油的换热，并产生水蒸气即可。具体工作流程为：油在集热管6中被加热至高温，然后流动至蒸汽锅炉9，同时将水通过进水泵12和进水管11输送至蒸汽锅炉9，水与高温油进行换热，产生水蒸汽从蒸汽管13排出，而油的温度降低，在回油泵15的作用下通过回油管14和进油管7重新进入集热管6进行循环利用，这样就能够源源不断地产生蒸汽。在阴雨天，光照强度不足时，为了保证蒸汽的正常供应，可在蒸汽锅炉9内设置电加热器，利用电能将水加热，从而产生蒸汽。

所述蒸汽管13连接有汽水分离器16，所述汽水分离器16连接有蒸汽包17，所述蒸汽包17顶部设置有排气阀和压力表，底部设置有排水阀。在汽水分离器16中，水分和蒸汽分离，蒸汽进入蒸汽包17存储，部分蒸汽液化后从排水阀排出，使用蒸汽时，将蒸汽从排气阀排出。

还包括多个太阳能真空管组件18，所述水箱10通过管道与各个太阳能真空管组件18相连；所述水箱10连接有补水箱21，所述补水箱21连接有补水管。水箱10中的水先进入多个太阳能真空管组件18进行预热，然后再进入锅炉，能够更加充分的利用太阳能，同时提高蒸汽的产生效率。

还包括接油箱19，所述接油箱19通过排油管20与回油管14相连，且排油管20上设置有阀门。油被加热后，不可避免地存在少量的油蒸发成为气态，每隔一段时间开启排油管20上的阀门，气态的油通过排油管20排出，并在接油箱19中重新液化为液态油。此外，在将油通入各个管道之前，管道中充满空气，因此，在将油通入管道时，排油管20上的阀门，空气通过排油管20排空。

由于在转动聚光支架2时集热管6需要同步转动，因此集热管6的两端通过旋转接头连接进油管7和出油管8，保证集热管6的转动不会影响进油和出油。

为了实现自动调节平面反射镜4的角度，所述聚光支架2上设置有光照角度传感器22，所述光照角度传感器22连接有控制器23，所述聚光支架2连接有角度调节机构，所述角度调节机构由控制器23进行控制。光照角度传感器22实时检测太阳的光线照射角度，然后将检测结果输送至控制器23，控制器23根据光照角度控制角度调节机构运行，角度调节机构带动聚光支架2转动，使平面反射镜4始终能够最大程度地接收阳光的辐射。

聚光支架2的两端设置有支撑轴26，所述支撑轴26通过轴承安装于总支撑架1；角度调节机构可采用液压缸，液压缸的活塞杆与聚光支架2的侧边边缘铰接，液压缸的缸体与总支撑架1铰接。优选的，所述角度调节机构包括电机24和减速器25，所述电机24的主轴与减速器25的输入轴相连，减速器25的输出轴通过齿轮组与支撑轴26相连。电机24转动，经过减速器25减速后带动支撑轴26转动，实现聚光支架2角度的调节。

本实用新型一般采用二级加热，一次加热由太阳能真空管组件完成热交换，二次加热由聚焦热油系统完成热交换，一般温度可达325摄氏度。考虑天气原因，需要全天候工作时，可改为三级加热系统，即在一、二级系统后面再增加一级电加热系统，当前两级的温度满足不了系统要求时适时启动电加热进行补充，实现工厂全天候供应。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，其特征在于：包括总支撑架（1）、聚光支架（2）和分支撑架（3），所述聚光支架（2）的两端可转动地安装于总支撑架（1），所述聚光支架（2）的上表面为抛物面，所述抛物面上设置有多块平面反射镜（4），所述平面反射镜（4）的镜面朝上，且每块平面反射镜（4）从聚光支架（2）的一端延伸至另一端；所述分支撑架（3）可转动地安装于总支撑架（1）的两端，且分支撑架（3）通过连接杆（5）与聚光支架（2）固定连接，所述分支撑架（3）上设置有水平的集热管（6），所述抛物面的焦点位于集热管（6）的中心线上；所述集热管（6）的一端连接有进油管（7），另一端连接有出油管（8），所述出油管（8）连接有锅炉系统。

2.根据权利要求1所述的一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，其特征在于：任意两块平面反射镜（4）的宽度相等，任意相邻两平面反射镜（4）之间的间距相等。

3.根据权利要求1所述的一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，其特征在于：所述锅炉系统包括蒸汽锅炉（9）和水箱（10），所述水箱（10）通过进水管（11）与蒸汽锅炉（9）相连，所述进水管（11）上设置有进水泵（12），所述蒸汽锅炉（9）连接有蒸汽管（13）和回油管（14），所述进油管（7）与蒸汽锅炉（9）相连，所述回油管（14）与进油管（7）相连，且回油管（14）上设置有回油泵（15）。

4.根据权利要求3所述的一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，其特征在于：所述蒸汽管（13）连接有汽水分离器（16），所述汽水分离器（16）连接有蒸汽包（17），所述蒸汽包（17）顶部设置有排气阀和压力表，底部设置有排水阀。

5.根据权利要求3所述的一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，其特征在于：还包括多个太阳能真空管组件（18），所述水箱（10）通过管道与各个太阳能真空管组件（18）相连；所述水箱（10）连接有补水箱（21），所述补水箱（21）连接有补水管。

6.根据权利要求3所述的一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，其特征在于：还包括接油箱（19），所述接油箱（19）通过排油管（20）与回油管（14）相连，且排油管（20）上设置有阀门。

7.根据权利要求1所述的一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，其特征在于：所述集热管（6）的两端通过旋转接头连接进油管（7）和出油管（8）。

8.根据权利要求1至7任意一项权利要求所述的一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，其特征在于：所述聚光支架（2）上设置有光照角度传感器（22），所述光照角度传感器（22）连接有控制器（23），所述聚光支架（2）连接有角度调节机构，所述角度调节机构由控制器（23）进行控制。

9.根据权利要求8所述的一种可调镜面聚光式太阳能锅炉，其特征在于：聚光支架（2）的两端设置有支撑轴（26），所述支撑轴（26）通过轴承安装于总支撑架（1）；所述角度调节机构包括电机（24）和减速器（25），所述电机（24）的主轴与减速器（25）的输入轴相连，减速器（25）的输出轴通过齿轮组与支撑轴（26）相连。