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CN106247638B - 一种具有槽式聚光器的太阳能热发电系统 - Google Patents

一种具有槽式聚光器的太阳能热发电系统 Download PDF

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CN106247638B
CN106247638B CN201610855259.3A CN201610855259A CN106247638B CN 106247638 B CN106247638 B CN 106247638B CN 201610855259 A CN201610855259 A CN 201610855259A CN 106247638 B CN106247638 B CN 106247638B
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Abstract

本发明公开了一种具有槽式聚光器的太阳能热发电系统，包括反射机构、支撑机构和集热机构，所述反射机构包括反射镜组，所述支撑机构包括反射镜支撑架，所述集热机构包括聚热管，反射镜组安装于反射镜支撑架上，聚热管设置于反射镜组的焦线上；所述支撑机构还包括桁架，所述支撑机构设有多个反射镜支撑架，所述反射镜支撑架固定于所述桁架的两侧，所述桁架和反射镜支撑架共同支撑所述反射镜组。所述具有槽式聚光器的太阳能热发电系统的反射镜支撑架结构稳固却质量较轻，使反射机构和支撑机构组合成的槽式聚光器的重心和旋转轴的中心重合，实现以最小驱动力驱使具有槽式聚光器的太阳能热发电系统匀速转动，从而达到节能环保的目的。

Description

一种具有槽式聚光器的太阳能热发电系统
技术领域
本发明涉及太阳能光热发电设备领域，尤其涉及一种具有槽式聚光器的太阳能热发电系统。
背景技术
在新能源和可再生能源家族中，太阳能最引人注目，太阳能是一种清洁能源，这对于环境保护尤为重要。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为：太阳能槽式发电、太阳能碟式发电和太阳能塔式发电。
其中，槽式发电是最早实现商业化的太阳能热发电系统。它采用大面积单轴槽式太阳能追踪采光板，通过对太阳光的聚焦，把太阳光聚集到安装在抛物线形反光镜焦点上的线形接收器上，并加热流过接收器的热传导液，使热传导液汽化，同时在能量区热转换设备中产生高压、过热蒸汽，然后送入常规蒸气涡轮发电机内进行发电。但现有的的槽式太阳能热发电聚光器，由于其结构不对称，导致无法实现动平衡，以致驱动力矩增大，能源损耗大。
发明内容
本发明的目的在于提出一种结构对称，可实现动平衡，驱动力小的具有槽式聚光器的太阳能热发电系统。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有槽式聚光器的太阳能热发电系统，包括反射机构、支撑机构和集热机构，所述反射机构包括反射镜组，所述支撑机构包括反射镜支撑架，所述集热机构包括聚热管，反射镜组安装于反射镜支撑架上，聚热管设置于反射镜组的焦线上；
所述支撑机构还包括桁架，所述支撑机构设有多个反射镜支撑架，所述反射镜支撑架固定于所述桁架的两侧，所述桁架和反射镜支撑架共同支撑所述反射镜组；
所述支撑机构还包括至少两个聚热管支架，聚热管支架安装于所述桁架的顶部并且所述聚热管支架设置于反射镜组的焦线上，所述聚热管支架固定所述聚热管；
所述反射镜支撑架包括反射镜主支撑杆、反射镜次支撑斜杆、第一固定横梁、第二固定横梁、第一连接杆和第二连接杆，所述反射镜次支撑斜杆的一端与所述反射镜主支撑杆的一端的近端部连接，所述第一连接杆的一端垂直固定于反射镜主支撑杆的另一端的近端部，所述反射镜次支撑斜杆的另一端与第一连接杆的另一端连接，所述第二连接杆的一端垂直固定于反射镜次支撑斜杆的中点，所述第二连接杆的另一端与反射镜主支撑杆连接，所述第一固定横梁的一端水平固定于第二连接杆的一端，所述第一固定横梁的另一端与反射镜主支撑杆连接，所述第二固定横梁的一端水平固定于第二连接杆的另一端，所述第二固定横梁的另一端的近端部固定于反射镜次支撑斜杆与第一连接杆的交点。
优选地，所述反射镜组包括多个反射镜，所述反射镜相对桁架左右对称地安装于反射镜支撑架上，并且多个所述反射镜构成一个线性抛物面；
所述反射镜支撑架还包括多个反射镜面承载件，所述反射镜主支撑杆、反射镜次支撑斜杆和第二固定横梁均安装有所述反射镜面承载件，并且多个所述反射镜面承载件设置在曲度和反射镜组相配的线性抛物线上，所述反射镜面承载件承托所述反射镜。
优选地，所述支撑机构还包括至少两个旋转连接板，所述旋转连接板安装于桁架的两端；
所述旋转连接板包括聚热管支架连接部、旋转连接部和多个桁架连接部，所述聚热管支架连接部设置于旋转连接部的顶端，所述桁架连接部设置于旋转连接部的两侧；
所述聚热管支架安装于所述聚热管支架连接部，所述旋转连接板通过所述桁架连接部固定于所述桁架的两端。
优选地，还包括转动机构，所述转动机构包括旋转器，所述旋转器包括旋转器主体和旋转轴，所述旋转轴和旋转器主体连接，所述旋转器主体驱动所述旋转轴旋转；
所述旋转连接板还包括旋转轴安装通孔，所述旋转轴安装通孔设置于旋转连接部的中部；
所述旋转连接板通过旋转轴安装通孔和旋转轴连接，所述旋转器通过旋转连接板带动桁架旋转。
优选地，所述反射镜支撑架还包括桁架连接件，所述桁架连接件垂直设置于第二固定横梁的另一端的近端部；
所述反射镜支撑架通过所述桁架连接件固定于所述桁架的两侧。
优选地，所述聚热管支架包括聚热管支架主体和多个聚热支撑横梁；所述聚热支撑横梁水平地安装于所述聚热管支架主体的中部。
优选地，所述聚热管支架还包括聚热管承托弧形杆和安装立杆；
所述聚热管承托弧形杆安装于所述聚热管支架主体的顶部；
所述安装立杆安装于聚热管支架主体的底部，所述聚热管支架主体通过所述安装立杆安装于所述桁架的顶部。
优选地，所述转动机构还包括安装底座，所述旋转器安装于所述安装底座上。
所述具有槽式聚光器的太阳能热发电系统反射镜支撑架结构稳固却质量较轻，使反射机构和支撑机构组合成的槽式聚光器的重心和旋转轴的中心重合，实现以最小驱动力驱使具有槽式聚光器的太阳能热发电系统匀速转动，从而达到节能环保的目的。所述反射镜支撑架水平设置了第一固定横梁和第二固定横梁，一来增加了反射镜支撑架的结构强度，并且第一固定横梁和第二固定横梁通过第二连接杆相连，将来自反射镜组的重力有效地分散，增强反射镜支撑架的支撑作用；二来，增加了反射镜支撑架的三角形构造，使反射镜支撑架的结构更为稳定。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明其中一个实施例的槽式聚光器结构示意图；
图2是本发明其中一个实施例的槽式聚光器侧视图；
图3是本发明其中一个实施例的反射镜支撑架结构示意图；
图4是本发明其中一个实施例的太阳能热发电系统结构示意图；
图5是本发明其中一个实施例的聚热管结构示意图。
其中：反射镜组1；反射镜支撑架3；聚热管5；桁架2；聚热管支架4；反射镜主支撑杆31；反射镜次支撑斜杆32；第一固定横梁33；第二固定横梁34；第一连接杆35；第二连接杆36；反射镜11；反射镜面承载件37；旋转连接板6；聚热管支架连接部61；旋转连接部62；桁架连接部63；旋转器8；旋转器主体81；旋转轴82；旋转轴安装通孔64；桁架连接件38；聚热管支架主体44；聚热支撑横梁41；聚热管承托弧形杆42；安装立杆43；安装底座7。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例的具有槽式聚光器的太阳能热发电系统，如图1所示，包括反射机构、支撑机构和集热机构，所述反射机构包括反射镜组1，所述支撑机构包括反射镜支撑架3，所述集热机构包括聚热管5，反射镜组1安装于反射镜支撑架3上，聚热管5设置于反射镜组1的焦线上；
所述支撑机构还包括桁架2，所述支撑机构设有多个反射镜支撑架3，所述反射镜支撑架3固定于所述桁架2的两侧，所述桁架2和反射镜支撑架3共同支撑所述反射镜组1；
所述支撑机构还包括至少两个聚热管支架4，如图1、图2所示，聚热管支架4安装于所述桁架2的顶部并且所述聚热管支架4设置于反射镜组1的焦线上，所述聚热管支架4固定所述聚热管5；
所述反射镜支撑架3包括反射镜主支撑杆31、反射镜次支撑斜杆32、第一固定横梁33、第二固定横梁34、第一连接杆35和第二连接杆36，如图3所示，所述反射镜次支撑斜杆32的一端与所述反射镜主支撑杆31的一端的近端部连接，所述第一连接杆35的一端垂直固定于反射镜主支撑杆31的另一端的近端部，所述反射镜次支撑斜杆32的另一端与第一连接杆35的另一端连接，所述第二连接杆36的一端垂直固定于反射镜次支撑斜杆32的中点，所述第二连接杆36的另一端与反射镜主支撑杆31连接，所述第一固定横梁33的一端水平固定于第二连接杆36的一端，所述第一固定横梁33的另一端与反射镜主支撑杆31连接，所述第二固定横梁34的一端水平固定于第二连接杆36的另一端，所述第二固定横梁34的另一端的近端部固定于反射镜次支撑斜杆32与第一连接杆35的交点。
所述具有槽式聚光器的太阳能热发电系统，通过反射镜组1构成一个只向一个方向弯曲的抛物面槽式聚光器，将太阳光聚焦到位于反射镜组1焦线上的聚热管5，使得聚热管5内部的传热介质(如油或水)加热至350-390℃，然后被加热的传热介质经外接的热交换器产生过热蒸汽，过热蒸汽推动汽轮发电机发电，这就是整个具有槽式聚光器的太阳能热发电系统的发电原理。
所述反射镜组1由所述反射镜支撑架3和桁架2共同支撑。所述反射镜支撑架3中第一连接杆35和反射镜主支撑杆31之间的夹角为90°，所述第二连接杆36和反射镜次支撑斜杆32之间的夹角为90°，从而扩大直角三角形支撑作用，使反射镜次支撑斜杆32与反射镜组1相切，提高反射镜支撑架3的支撑承重能力。而且，所述反射镜支撑架3水平设置了第一固定横梁33和第二固定横梁34，一来增加了反射镜支撑架3的结构强度，并且第一固定横梁33和第二固定横梁34通过第二连接杆36相连，将来自反射镜组1的重力有效地分散，增强反射镜支撑架3的支撑作用；二来，增加了反射镜支撑架3的三角形构造，使反射镜支撑架3的结构更为稳定。
所述具有槽式聚光器的太阳能热发电系统的反射镜支撑架3结构稳固却质量较轻，使反射机构和支撑机构组合成的槽式聚光器的重心和旋转轴82的中心重合，实现以最小驱动力驱使具有槽式聚光器的太阳能热发电系统匀速转动，从而达到节能环保的目的。
优选地，所述反射镜组1包括多个反射镜11，如图1所示，所述反射镜11相对桁架2左右对称地安装于反射镜支撑架3上，并且多个所述反射镜11构成一个线性抛物面；
所述反射镜支撑架3还包括多个反射镜面承载件37，如图3所示，所述反射镜主支撑杆31、反射镜次支撑斜杆32和第二固定横梁34均安装有所述反射镜面承载件37，并且多个所述反射镜面承载件37设置在曲度和反射镜组1相配的线性抛物线上，所述反射镜面承载件37承托所述反射镜11。
多个所述反射镜11相对桁架2左右对称地安装于反射镜支撑架3上，构成一个线性抛物面，这些反射镜11的空间位置拟合在一组共焦点但不同焦距的抛物线上，以保证太阳光反射到所述聚热管5上。而且由于反射镜11处于不同焦距的抛物面上，因此处于不同抛物线上的反射镜11之间存在一定间隙，使得在迎风状态下可从反射镜11的间隙中卸载一定的风压。所述反射镜支撑架3设置多个所述反射镜面承载件37在曲度和反射镜组1相配的线性抛物线上，对反射镜11起到承托固定作用，使所述反射镜支撑架3与反射镜11更为贴合，保证反射镜11的位置准确度。
优选地，所述支撑机构还包括至少两个旋转连接板6，如图1所示，所述旋转连接板6安装于桁架2的两端；
所述旋转连接板6包括聚热管支架连接部61、旋转连接部62和多个桁架连接部63，如图2所示，所述聚热管支架连接部61设置于旋转连接部62的顶端，所述桁架连接部63设置于旋转连接部62的两侧；
所述聚热管支架4安装于所述聚热管支架连接部61，所述旋转连接板6通过所述桁架连接部63固定于所述桁架2的两端。
所述旋转连接板6用于桁架2与旋转器8之间的连接，所述旋转连接板6设置所述桁架连接部63来与桁架2连接；所述旋转连接板6还设置聚热管支架连接部61，设置于桁架2两端的聚热管支架4安装于所述聚热管支架连接部61，从而使旋转器8带动聚热管支架4转动，使安装于聚热管支架4上的聚热管5始终保持在反射镜组1的焦线上。
优选地，还包括转动机构，如图4所示，所述转动机构包括旋转器8，所述旋转器8包括旋转器主体81和旋转轴82，所述旋转轴82和旋转器主体81连接，所述旋转器主体81驱动所述旋转轴82旋转；
所述旋转连接板6还包括旋转轴安装通孔64，如图2所示，所述旋转轴安装通孔64设置于旋转连接部62的中部；
所述旋转连接板6通过旋转轴安装通孔64和旋转轴82连接，所述旋转器8通过旋转连接板6带动桁架2旋转。
所述旋转器8通过旋转连接板6带动桁架2旋转，从而使所述反射镜组1跟随太阳运动而转动，以达到最大的聚热效果。所述旋转连接板6设有旋转轴安装通孔64，所述旋转连接板6通过旋转轴安装通孔64和旋转轴82连接，所述旋转轴82对桁架2起到支撑和旋转作用。所述旋转轴安装通孔64设置于旋转连接部62的中部，从而保证旋转轴82设置在桁架2的中轴线上。
所述聚热管支架4包括聚热管支架主体44和多个聚热支撑横梁41，如图5所示；所述聚热支撑横梁41水平地安装于所述聚热管支架主体44的中部。多个聚热支撑横梁41间隔均匀地水平安装于所述聚热管支架主体44的中部，对聚热管支架主体44起到支撑承重能力。
优选地，所述聚热管支架4还包括聚热管承托弧形杆42和安装立杆43，如图5所示；
所述聚热管承托弧形杆42安装于所述聚热管支架主体44的顶部；
所述安装立杆43安装于聚热管支架主体44的底部，所述聚热管支架主体44通过所述安装立杆43安装于所述桁架2的顶部。
所述聚热管承托弧形杆42安装于所述聚热管支架主体44的顶部，用于承托聚热管5，呈弧形状的聚热管承托弧形杆42能更好地与聚热管5贴合，防止聚热管5晃动移位而与反射镜组1的焦线发生偏离，影响聚热效果。
优选地，所述转动机构还包括安装底座7，如图4所示，所述旋转器8安装于所述安装底座7上。所述安装底座7用于固定所述旋转器8，并对整个系统起到支撑承重作用。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种具有槽式聚光器的太阳能热发电系统，包括反射机构、支撑机构和集热机构，所述反射机构包括反射镜组，所述支撑机构包括反射镜支撑架，所述集热机构包括聚热管，反射镜组安装于反射镜支撑架上，聚热管设置于反射镜组的焦线上，其特征在于：
所述支撑机构还包括桁架，所述支撑机构设有多个反射镜支撑架，所述反射镜支撑架固定于所述桁架的两侧，所述桁架和反射镜支撑架共同支撑所述反射镜组；
所述支撑机构还包括至少两个聚热管支架，聚热管支架安装于所述桁架的顶部并且所述聚热管支架设置于反射镜组的焦线上，所述聚热管支架固定所述聚热管；
所述反射镜支撑架包括反射镜主支撑杆、反射镜次支撑斜杆、第一固定横梁、第二固定横梁、第一连接杆和第二连接杆，所述反射镜次支撑斜杆的一端与所述反射镜主支撑杆的一端的近端部连接，所述第一连接杆的一端垂直固定于反射镜主支撑杆的另一端的近端部，所述反射镜次支撑斜杆的另一端与第一连接杆的另一端连接，所述第二连接杆的一端垂直固定于反射镜次支撑斜杆的中点，所述第二连接杆的另一端与反射镜主支撑杆连接，所述第一固定横梁的一端水平固定于第二连接杆的一端，所述第一固定横梁的另一端与反射镜主支撑杆连接，所述第二固定横梁的一端水平固定于第二连接杆的另一端，所述第二固定横梁的另一端的近端部固定于反射镜次支撑斜杆与第一连接杆的交点；
所述反射镜支撑架中第一连接杆和反射镜主支撑杆之间的夹角为90°，所述第二连接杆和反射镜次支撑斜杆之间的夹角为90°，使反射镜次支撑斜杆与反射镜组相切；
所述反射镜组包括多个反射镜，所述反射镜相对桁架左右对称地安装于反射镜支撑架上，并且多个所述反射镜构成一个线性抛物面；
所述反射镜支撑架还包括多个反射镜面承载件，所述反射镜主支撑杆、反射镜次支撑斜杆和第二固定横梁均安装有所述反射镜面承载件，并且多个所述反射镜面承载件设置在曲度和反射镜组相配的线性抛物线上，所述反射镜面承载件承托所述反射镜；
所述支撑机构还包括至少两个旋转连接板，所述旋转连接板安装于桁架的两端；
所述旋转连接板包括聚热管支架连接部、旋转连接部和多个桁架连接部，所述聚热管支架连接部设置于旋转连接部的顶端，所述桁架连接部设置于旋转连接部的两侧；
所述聚热管支架安装于所述聚热管支架连接部，所述旋转连接板通过所述桁架连接部固定于所述桁架的两端；
还包括转动机构，所述转动机构包括旋转器，所述旋转器包括旋转器主体和旋转轴，所述旋转轴和旋转器主体连接，所述旋转器主体驱动所述旋转轴旋转；
所述旋转连接板还包括旋转轴安装通孔，所述旋转轴安装通孔设置于旋转连接部的中部；
所述旋转连接板通过旋转轴安装通孔和旋转轴连接，所述旋转器通过旋转连接板带动桁架旋转；
所述反射镜支撑架还包括桁架连接件，所述桁架连接件垂直设置于第二固定横梁的另一端的近端部；
所述反射镜支撑架通过所述桁架连接件固定于所述桁架的两侧；
所述聚热管支架包括聚热管支架主体和多个聚热支撑横梁；所述聚热支撑横梁水平地安装于所述聚热管支架主体的中部；
所述聚热管支架还包括聚热管承托弧形杆和安装立杆；
所述聚热管承托弧形杆安装于所述聚热管支架主体的顶部；
所述安装立杆安装于聚热管支架主体的底部，所述聚热管支架主体通过所述安装立杆安装于所述桁架的顶部；
所述转动机构还包括安装底座，所述旋转器安装于所述安装底座上。
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