[实用新型]一种基于菲涅耳聚光的平板自然循环太阳能中高温集热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能热利用技术，尤其涉及一种基于菲涅耳聚光的平板自然循环太阳能中高温集热装置。 

背景技术

随着我国环保问题的日益突出，发展清洁可持续能源技术成为我国当前能源发展的重大战略举措。光热太阳能技术作为可持续能源发展战略中的核心内容之一，在国家的相关规划中有明确提及。平板太阳能热水技术目前已成功实现商业化，并在全球形成千亿级的产业链。然而，由于受到技术限制，传统平板太阳能热水技术产生的温度最高也只达到120℃左右，无法满足中高温蒸汽需求。此外，中高温蒸汽可广泛用于空调制冷、采暖、纺织、印染、造纸、食品加工、海水淡化等领域。因此，利用光热太阳能技术产生高温蒸汽替代传统中小工业锅炉，不仅具有很好的市场需求和前景，而且能够减小中小锅炉带来的环境问题。于此同时，高倍聚光技术（槽式，线性菲涅耳、塔式和碟式）为太阳能中高温技术提供了一种新的技术途径。其中，针对中高温蒸汽系统，中国专利2011 1 0004634.0和中国专利2009 1 0099363.4分别提出了利用槽式聚光产生中高温蒸汽的自然循环集热系统。然而，由于槽式系统相对比较笨重，风载也大，无法实现与建筑物融合，而且投资成本相对较高。因此，高倍聚光太阳能中高温集热系统在满足分布式供能特点、与建筑物相结合、降低系统投资成本方面还有进一步提升和优化的空间。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述缺点，提供一种基于菲涅耳聚光的平板自然循环太阳能中高温集热装置。 

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案： 

基于菲涅耳聚光的平板自然循环太阳能中高温集热装置包括蒸汽换热器、第一真空抽气阀、上升蒸汽主管、蒸汽支路管、蒸汽截止阀、第二真空抽气阀、菲涅耳二次反射平板聚光器、第一冷凝水截止阀、冷凝水支路管、聚光器支架、第三真空抽气阀、第二冷凝水截止阀、蒸汽换热器支架、主冷凝水管；菲涅耳二次反射平板聚光器包括二次反射镜、菲涅耳反射镜、集热管、保温层、聚光器外框架、基座冷凝水管道孔、聚光器基座、外框玻璃、支撑挡板、镜面转动轴，支撑挡板包括可拆装活动件、集热管安装孔、转动轴承孔，蒸汽换热器包括排汽口、排汽截止阀、补水口、补水截止阀、换热器外筒、冷凝换热管；集热管与蒸汽支路管、上升主蒸汽管、冷凝换热管、主冷凝水管和冷凝水支路管顺次连接构成封闭回路；上升主蒸汽管顶端装有第一真空抽气阀，蒸汽支路管与集热管之间依次装有蒸汽截止阀和第二真空抽气阀，冷凝水支路管和集热管之间装有第一冷凝水截止阀，冷凝水支路管和主冷凝水管之间依次装有第三真空抽气阀和第二冷凝水截止阀，菲涅耳二次反射平板聚光器安装在聚光器支架上，二次反射镜安装在聚光器外框架的两个顶角处，，聚光器基座上设有基座冷凝水管道孔，基座冷凝水管道孔周围填充有保温层，冷凝水支路管安装在基座冷凝水管道孔内，聚光器外框架与聚光器基座相连，聚光器外框架的左、右、上三面上安装有外框玻璃；聚光器外框架前后两面装有两支撑挡板，两支撑挡板上端两个顶角处分别设有集热管安装孔、可拆装活动件，支撑挡板的下端设有转动轴承孔，菲涅耳反射镜与镜面转动轴相连，镜面转动轴经转动轴承孔与支撑挡板相连，支撑挡板的前支撑挡板上集热管安装孔与转动轴承孔之间装有外框玻璃，冷凝换热管安装在蒸汽换热器的换热器外筒内，换热器外筒分别设有排汽口和补水口；排汽口上装有排汽截止阀，补水口上装有补水截止阀。

所述的聚光器外框架的截面为等腰梯形，每个聚光器外框架内安装的集热管数量为2个。所述的菲涅耳二次反射平板聚光器包括半圆和复合抛物面两种形式。 

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点： 

1、本实用新型通过将平板太阳能与菲涅耳高倍聚光特点相结合，实现了同时满足高倍聚光产生中高温蒸汽和与建筑物相适应的要求，特别适合在经济发达对中高温蒸汽需求较大单土地资源成本较高的地区。

2、本实用新型将热管技术引入系统，提高了系统的换热效果，减少了高温泵等强制循环系统的动力部件，降低了系统的成本，提高了系统的稳定性。 

附图说明

图1是基于菲涅耳聚光的平板自然循环太阳能中高温集热装置结构示意图； 

图2 是本实用新型的菲涅耳二次反射平板聚光器的A-A截面图；

图3 是本实用新型的菲涅耳反射镜结构简图；

图4(a) 是本实用新型的后支撑挡板结构简图；

图4(b) 是本实用新型的前支撑挡板结构简图。

图5是菲涅耳反射镜与镜面转动轴的结构简图。