[发明专利]折射聚光、高温蓄热式太阳能锅炉

说明书

所属技术领域：

本专利属新能源技术领域，涉及太阳能中高温利用技术，能将太阳能转化为高温热水和蒸气，成为全天候供热的太阳能锅炉。

技术背景：

随着工业的高速发展，人们生活不断改善，生产、生活用能的需求日益增加，生产生活用的锅炉总量在不断增加，常规的燃煤、燃油锅炉排放的有害气体对大气造成严重污染。为了节约能源、降低有害气体排放量，各国都十分重视开发和利用太阳能产品。目前普遍使用的绝大部分都是只能在中低温领域应用的太阳能热水器，工作温度较低，无法在工业生产(中高温领域)中应用。塔式反射聚光和槽式反射聚光由于其占地面积大，抗风能力差，且价格昂贵，虽产生高温蒸气，但也难以推广使用。

发明内容：

为降低生产成本，减小摆放太阳能集热设备占耕地面积，提供一种以折射聚光集热为主、管道燃气或低谷电加热为辅的可24小时不间断提供中高温热水、蒸气的太阳能锅炉。这种太阳能锅炉由线聚焦菲涅耳透镜排列组成的大面积聚光板、高温集热管，蓄热箱、辅助加热器、以及各部件之间相连管道、水泵、闸阀等组成。聚光板由多个细小渐变棱镜连成一片，采用菲涅耳透镜折射聚光原理，达到高倍聚光。太阳光通过聚光板折射后在聚焦上形成一条条明亮的条状光带，将安放在焦线处的集热管中的水加热成高温热水、蒸气。将许多小块聚光板组成一个约50平方米的平面单元，将该平面朝正南方向斜放，直接当做锅炉房的屋面，高温相变蓄热箱和辅助加热炉就置身其中；蓄热箱用于储存白天过剩的热量，辅助加热炉利用夜间低谷电进行加热，可降低锅炉运行费用，减少对常规能源的依赖。

解决其技术问题采用的方案是：

利用钢构支架将聚光板拼成一个锅炉的屋面，齿状平行条纹沿东西方向，屋面朝正南方向倾斜。集热管安置在聚光板的下方，集热管的轴线与聚光板的焦线重合(集热管之间互相平行且在同一焦平面上)，这种安装方式，无需太阳跟踪器，只需阶段性进行微调(集热管在焦平面上平移)。集热管采用先串联后并联的联接方法，管内流动的水经过迂回的路径吸热后流到集热器出口前已是高温热水或蒸气(需要变频器调节水的流量)。为满足更大的热量需求，可将数百平方米的平面聚光板拼成一个大平面，便可以提供更多的热能。

为了节约常规能源和全天候供热，增加了高温相变储热箱，选用高温相变物质，高温相变物质在熔点(较高温度)继续吸收热量才开始溶解，直至完全熔解后才继续升温；反之凝固时在同一温度可释放大量的热量，直至完全凝固后才开始降温；蓄热箱可储存大量的热能和维持较高的温度，供夜间或没有阳光照射时使用。这样可大大减少常规能源的使用，减少有害气体的排放量。

为满足24小时不间隔供热的需求，增设了辅助加热装置，适时启动辅助加热装置，利用夜间低谷电或管道燃气进行辅助加热，并给储热箱补充一定的能量，供第二天日出前使用。

本专利有益的效果是：

这种折射聚光、高温蓄热式太阳能锅炉可利用建筑物屋顶，充分采集太阳的能量，经过折射聚光集热，从而获得高温热水、蒸气。通过高温相变蓄热，减少夜间、雨天气对常规能源的依赖。利用电低谷时段的优惠电价可大大降低锅炉运行的能耗费用。对保护环境、节能减排、电力的移峰填谷起重大作用。这项技术可直接产生高温热水、蒸气、冬季用于取暖，夏季用于趋动制冷空调，一年四季产生中的高温热水均可作为企事业单位大型锅炉给水预加热，也可以为海水淡化和太阳能热发电提供动力。

附图说明：

以下结合附图实施例对本专利作进一步说明。

图1是折射聚光、高温蓄热式太阳能锅炉的结构示意图。

图2是高温集热管组件截面示意图。

图3是高温集热管联接方式示意图

图中：1.平面聚光板，2.高温集热管组件，3.集热器框架，4.蓄热箱，5.蓄热介质，6.放热盘管，7.吸热盘管，8.蓄热箱泄压阀，9.辅助加热炉，10.进水口，11.加热器，12.加热炉安全，13.金属集热管，14.双通透明真空管，15.C型反射板，16.集热管托架支座，17.微调拉杆，18.联集管。

具体实施方式：

在图1中所示的实施例中，平面聚光板(1)平面朝上，棱镜细纹朝下，且棱镜细纹沿东西方向排列，将近五十平方米的聚光板在框架(3)上联成一个斜屋面，高温集热管组件(2)安装在聚光板的焦线上，一年四季都能收集到经聚光板汇聚后的阳光，从而获得较高的温度和较多的热量。