[实用新型]一种碟式太阳能集热利用系统有效

专利信息
申请号: 201520603393.5 申请日: 2015-08-12
公开(公告)号: CN204923497U 公开(公告)日: 2015-12-30
发明(设计)人: 张燕平;潘晓军;黄树红;李建兰 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: F24J2/10 分类号: F24J2/10;F24J2/54;F24J2/46
代理公司: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 廖盈春
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 太阳能 利用 系统
【说明书】:

技术领域

实用新型属于太阳能热利用技术领域,更具体地,涉及一种碟式太阳能集热利用系统。

背景技术

能源是经济社会发展的重要基础,传统化石能源因其不可再生性,其大规模消耗会导致人类可利用的化石能源日益枯竭,而且化石能源利用过程中所引起的环境问题严重威胁着人类的生存与发展。发展可再生的清洁能源成为解决能源危机的必由之路。太阳能因其分布广泛、蕴量巨大、免费使用及不污染环境等优点,与其他可再生能源相比具有巨大的发展前途,是未来能源利用的重要发展方向。

太阳能集热利用的一个主要方向是太阳能热发电。太阳能热发电较光伏发电具有效率高、成本低、生产过程对环境影响小等优点。根据不同的热机工作原理,发电系统可以采用的热力循环有:朗肯循环(蒸汽轮机)、布雷顿循环(燃气轮机)和斯特林循环(斯特林发动机)。根据不同的聚光方式,当前的太阳能热发电系统主要可分为槽式、塔式和碟式。碟式太阳能热发电系统中主要采用的是斯特林循环。碟式斯特林发电系统工作过程中几乎不需要水,发电效率可达30%以上。相较于其他类型的太阳能热发电系统,碟式太阳能热发电具有应用灵活、占地面积小、较高的聚光比、效率高、便于模块化组装和组成混合发电系统等优点。

碟式太阳能热发电系统的主要组成部分为:碟式聚光器、太阳能集热器、热能转换利用装置及太阳跟踪控制系统。其工作原理为:碟式的聚光器将低密度的太阳光聚集在其焦点处,设置于焦点处的太阳能集热器吸收高能量密度的太阳光能量并将热量传递给斯特林发动机,进而驱动发电机发电。

在传统的碟式太阳能热发电系统中,热能转换利用装置(斯特林发动机)与太阳能集热器结合为一整体安装于碟式聚光器焦点处完成太阳能集热与能量转换利用的过程。这种设计虽然热量损失小、结构更为紧凑,但同时带来以下问题:热能转换利用装置的分散化布置限制其单机容量;此种模块化布置仅适用于太阳能的小规模应用,不宜推广至太阳能的规模化应用;太阳能集热器、聚光器与立柱支架荷载大,支撑结构复杂、成本增加;热能转换利用装置对入射阳光干扰强;电气接线与布置复杂等。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本实用新型提供了一种碟式太阳能集热利用系统,其结构简单,成本低,可靠性高,为碟式太阳能热利用的规模化应用提供了可能。

为实现上述目的,本实用新型提供了一种碟式太阳能集热利用系统,其特征在于,包括碟式太阳能聚光器、太阳能集热器、太阳跟踪控制装置、立柱和热能转换利用装置;所述碟式太阳能聚光器上设置有第一聚光器支架和第二聚光器支架,用于支撑所述碟式太阳能聚光器,所述太阳能集热器通过第一集热器支架和第二集热器支架固定在所述碟式太阳能聚光器的焦点处;所述第一聚光器支架、所述第二聚光器支架、所述第一集热器支架和所述第二集热器支架均为中空的管道结构,所述第一聚光器支架的两端分别与所述第一集热器支架的两端连通,所述第二聚光器支架的两端分别与所述第二集热器支架的两端连通;所述立柱竖直固定在地面上,所述太阳跟踪控制装置安装在所述碟式太阳能聚光器的背面,设置在所述立柱上;所述热能转换利用装置安装于地面上,与所述太阳能集热器分离;所述立柱内设有第一传输通道和第二传输通道,所述第一传输通道的上端与所述第一聚光器支架的中部连通,下端通过循环泵连接所述热能转换利用装置,所述第二传输通道的上端与所述第二聚光器支架的中部连通,下端连接所述热能转换利用装置;所述第一集热器支架、所述第一聚光器支架和所述第一传输通道构成冷工作介质的传输通道,所述第二集热器支架、所述第二聚光器支架和所述第二传输通道构成热工作介质的传输通道;所述系统利用所述冷工作介质的传输通道和所述热工作介质的传输通道完成太阳能的传输与转换利用。

优选地,所述第一聚光器支架的中部与所述第一传输通道通过软管连接,所述第二聚光器支架的中部与所述第二传输通道通过软管连接;其中,所述第二聚光器支架的中部与软管的接口处设置有联箱,由所述第二聚光器支架流出的热工作介质经所述联箱混合后进入所述第二传输通道,所述联箱用于减少工作介质的热偏差,使工作介质的吸热与流动性能得到优化与提高。

优选地,所述第一聚光器支架、所述第二聚光器支架、所述第一集热器支架和所述第二集热器支架结构相同,均包括不锈钢管及覆盖在所述不锈钢管表面的聚胺酯保温层,以确保良好的密封性能和保温性能。

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