[发明专利]一种可变聚光比的槽式太阳能集热装置

说明书

技术领域

本发明涉及槽式太阳能集热设备技术领域，涉及一种太阳能集热装置，具体涉及一种可变聚光比的槽式太阳能集热装置，适用于中低温太阳能利用领域(≤500℃)。

背景技术

能源是经济发展和社会进步的基础，鉴于化石能源资源有限以及环境问题日益严峻，开发利用清洁的太阳能成为当下可持续发展的热点方向。太阳能分布广泛，储量巨大，但太阳能的能流密度较低，采用聚光的方式可将太阳能集中到集热器上转化为较高品位的热能加以利用。

目前常用的聚光方式有抛物槽式、碟式、塔式、菲涅尔式等。抛物槽式太阳能聚光集热器以其高效、可靠、便于大规模利用等优点，商业化程度最高。但是，目前的槽式太阳能集热器有诸多的局限性，主要体现在由于太阳辐射能随时间分布的不均匀性，导致集热管的温度不稳定，热量不能稳定输出将极大阻碍太阳能集热器的发展。传统的槽式太阳能集热器因抛物线槽式聚光镜形状固定，其聚光比是一个常数，集热管内的温度随着太阳能辐射强度变化而改变。难以满足一些对温度敏感的化学、化工产业需要将反应温度控制在一个相对稳定温度区间的需求，限制槽式聚光镜的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可变聚光比的槽式太阳能集热装置，使得聚光镜的聚光比随着太阳能辐射强度的改变而改变，进而使得集热管内的温度趋于稳定在一个合理的温度区间；本发明的另一目的在于解决现有太阳能集热器温度不稳定的缺点，提供一种可变聚光比的槽式太阳能集热装置，在现有的条件下适用于中低温领域，具有技术成熟、温度可控、运行稳定等优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种可变聚光比的槽式太阳能集热装置，其特征在于：包括集成基座、集热管和分别安装在集成基座两侧的抛物面太阳能聚光镜，集成基座两侧分别设有供相应抛物面太阳能聚光镜在其抛物线轨迹上运动的滑轨，将抛物线轨迹方向定义为纵向，与之垂直的定位为横向，抛物面太阳能聚光镜在其纵向上由多个小太阳能聚光镜首尾铰接相连组成，所述集热管安装在集成基座上，且位于两个抛物面太阳能聚光镜焦线上，通过调整抛物面太阳能聚光镜在滑轨上相应位置来改变抛物面太阳能聚光镜的集热面，从而改变槽式太阳能集热装置的聚光比，达到控制集热管集热温度的目的。

作为改进，该槽式太阳能集热装置还包括温度检测装置、驱动装置和控制系统，所述驱动装置为驱动抛物面太阳能聚光镜在其抛物线轨迹上运动的伸缩臂，所述温度检测装置用于检测集热管的温度，并将集热管温度信息传输到控制系统，所述控制系统接收温度信息并通过温度信息驱动伸缩臂运动，来改变抛物面太阳能聚光镜的集热面，从而通过改变槽式太阳能集热装置的聚光比来调节集热管的温度。

作为改进，所述抛物面太阳能聚光镜在横向上由多个子抛物面聚光镜组成，每个子抛物面聚光镜均设有与其相应的滑轨和驱动其沿着滑轨运动的伸缩臂，通过控制系统控制每个伸缩臂独立运动，控制集热管上不同区域的温度。

作为改进，所述驱动装置为相互啮合的齿轮齿条结构，齿条安装在抛物面太阳能聚光镜上，齿轮安装在集成基座上且通过伺服电机控制。

作为改进，所述温度检测装置包括热电偶数据采集器和多个热电偶，多个热电偶数据采集器均布在集热管上，热电偶数据采集器将采集到的热电偶的温度信息传输给控制系统。

作为改进，每个抛物面太阳能聚光镜的子抛物面聚光镜有3-18个。

作为改进，所述集热管用于甲烷重整制氢，集热管分为三层，最外面的一层为真空层，中间层为原料通道，中间层内侧壁为高效透氢的透氢膜，最里层则为惰性保护气体层。

作为改进，所述透氢膜是具有透氢性能的钯膜层、镍膜层、钙钛矿材料层及有机透氢膜层中的任意一种或几种组合。

本发明的有益效果是：

综上所述，本发明一种可变聚光比的槽式太阳能集热装置，根据太阳能辐射强度的变化，改变各个抛物面太阳能聚光镜的集热面积，从而调整聚光比，进而控制集热管的温度在一个恒定的值。该装置改善了传统槽式太阳能集热器装置结构相对固定、聚光比不可变、集热管温度不能稳定的缺点，以及因太阳能辐射强度变化而导致热能不能稳定输出利用的局限性，该装置能够促进太阳能更加广泛、稳定的利用和发展。

附图说明

图1为本发明槽式太阳能集热装置实施例1结构示意图。

图2为本发明槽式太阳能集热装置实施例2示意图。

图3为本发明用于甲烷重整制氢反应实施中集热管剖面图。