[发明专利]一种新型槽式太阳能聚光集热装置

说明书

本发明公开了一种新型槽式太阳能聚光集热装置。主要由抛物面槽式聚光集热器1与菲涅尔透镜3构成的聚光镜场、槽式太阳能真空集热管2及支撑架4组成，槽式太阳能真空集热管2位于抛物面槽式聚光集热器1与菲涅尔透镜3构成的聚光镜场的焦点位置上，支撑架4支撑菲涅尔透镜3使其安装在抛物面槽式聚光集热器1的架体上。本发明中的聚光镜场使槽式太阳能真空集热管2受热更加均匀，槽式太阳能真空集热管2的内管201内装有的螺旋形转子6，提高了内管201内导热液体的内部扰动与混合程度，实现强化传热的目的，提高了槽式太阳能真空集热管2的传热效率，进一步提高槽式太阳能聚光集热装置的综合效率，延长槽式太阳能聚光集热装置的使用寿命。

技术领域

本发明属于太阳能热利用技术领域，特别涉及一种可实现高效率光热能量转换的新型槽式太阳能聚光集热器装置。

背景技术

面对能源安全、气候变化和环境污染的严峻挑战，实施可再生能源的清洁替代及加快节能减排技术的推广，已成为当今能源领域主题。在各类清洁能源之中，太阳能资源量最大、开发潜力巨大且分布最为广泛。其中，太阳能热利用作为一种新兴的可再生能源利用技术，发挥着越来越重要的作用。它具有清洁、无污染、总量较大且取之不尽的优势，但也有着通量密度较低、间歇性等缺点。通过采取适当的能量捕获装置，可将太阳能转化为其它形式能，并应用于光热发电、海水淡化、吸收式采暖与制冷等工业及生活的各个方面。而槽式太阳能系统是最早实现商业化运行的集热装置，非常适合中低温热源范围内的应用，相较于塔式、碟式聚光集热器，具有成本较低、稳定可靠、热效率较高、装置易维护等优势，在太阳能热利用领域前景广阔。

槽式太阳能热发电系统的核心设备就是前端的槽式聚光集热器，其主要结构由抛物面反射镜汇聚装置(简称镜场)、槽式太阳能真空集热管以及相关的支撑架结构三部分组成，聚光特点属于典型的线聚焦型式。其中，镜场与槽式真空集热管是槽式聚光集热器的核心部件。若干个槽式集热器通过一定的型式串、并联结合在一起，便构成整个光热发电系统的太阳岛单元。光场承担为后端的热功能量转换装置提供稳定、可靠的输入热源，其性能的优劣将直接影响到整个系统的总效率。

当前，由于传统槽式集热器的自身结构特点，导致对太阳光线的捕捉能力较弱，聚光比较低(一般仅50％左右)。此外，单一的镜面反射使得位于焦点处的槽式真空集热管在圆周方向能流密度分布不均，会使得集热管的表面产生较大的温度梯度，引起集热管的局部热变形，最终产生热应力较集中的不利情形，从而严重影响设备的使用寿命，进而影响全系统的热经济性与安全性。因此，有必要发明一种新型的聚光集热器，优化装置的结构以改变传统集热器的光路传播途径，并强化“光”到“热”的转化能力，降低热损失延长设备使用寿命，最终实现光热转换综合效率提高的目的。

发明内容

本发明的目的是设计一种新型槽式太阳能聚光集热装置，改善槽式真空集热管在圆周方向的能流密度分布，提高槽式太阳能聚光集热装置的光热转化能力，降低热损失延长设备使用寿命，最终实现光热转换综合效率提高的目的。

本发明的技术方案是一种新型槽式太阳能聚光集热装置，主要由抛物面槽式聚光集热器1与菲涅尔透镜3构成的聚光镜场、槽式太阳能真空集热管2及支撑架4组成，槽式太阳能真空集热管2位于抛物面槽式聚光集热器1与菲涅尔透镜3构成的聚光镜场的焦点位置上，支撑架4支撑菲涅尔透镜3使其安装在抛物面槽式聚光集热器1的架体上。

所述聚光镜场由抛物面槽式聚光集热器1与菲涅尔透镜3两部分构成；菲涅尔透镜3为矩形，菲涅尔透镜3位于聚光镜场焦点的前部，抛物面槽式聚光集热器1位于聚光镜场焦点的后部。

所述抛物面槽式聚光集热器1上与菲涅尔透镜3投影重合的中间部分不安装反射镜面。

所述抛物面槽式聚光集热器1是开口宽度2.55m，单元长度为4m、6m或8m，峰值光热效率>70％的轻型集热槽。

所述菲涅尔透镜3由钢化玻璃制成，用硅胶安装在矩形空腔5中，菲涅尔透镜3单元长度1～2m，宽度为0.8～1m。