[发明专利]一种太阳能中高温空气集热系统及方法

说明书

本发明涉及一种太阳能中高温空气集热系统及方法，由集热器、空气入口管、空气出口管、鼓风机、热负荷终端以及金属软管组成；集热器由多行并排排列的槽式聚光器、真空吸热管、支架、传动箱、立柱、控制系统组成；每个槽式聚光器的反光面由超白玻璃镀银镜制成；在每个槽式聚光器的焦线处安装有真空吸热管，并保证每个槽式聚光器的截光口平面法向均一致，长度方向一致，槽式聚光器将太阳光线聚焦到真空吸热管上。吸热管始终处在水平位置，且各吸热管方向一致，吸热管之间采用串联和并联两种方式连接。本发明传动箱实现水平和俯仰双向跟踪太阳，工作时带动支架、各个槽式聚光器及真空吸热管一起运动，使各个槽式聚光器截光口平面法向始终指向太阳。

技术领域

本发明涉及太阳能集热领域，特别涉及一种太阳能中高温空气集热系统及方法。

背景技术

人们对化石能源无节制的开采和滥用，不仅对大气环境造成巨大的破坏，同时，使得化石能源到了濒临枯竭的地步，给人类赖以生存的环境带来了极大的威胁。生物质能和可再生能源的引入，尤其是太阳能的合理开发和利用，将大大缓解这一危险进程。太阳能是纯绿色的可再生能源，对人类来说可谓是取之不尽，用之不竭。利用太阳能加热空气，获得的高温空气具有广阔的应用前景。作为传热流体的空气具有易于获得，资源广阔；无成本，且清洁；工作温度范围广，没有相变；对管道及容器没有腐蚀等优点。高温空气可以广泛地应用到建筑采暖、除湿、农作物干燥、农作物废弃物热解、制冷、以及高温空气发电等。但由于空气的密度较低，传热效果相对较差，获得高温空气较为困难。目前，已有的空气集热的装置专利，大多数都是基于平板式的太阳能集热器，如：CN204421387U、CN206269397U、CN206176769U等。由于在吸热体表面的能流密度较低，这些结构的集热器热效率较低，很难将空气温度加热到很高的水平，通常都在100℃以下。实用新型专利CN201173615Y公开了一种阵列式柱面反光聚焦太阳能高温集热储热装置：由柱面反光板、同心套管式真空管吸热体组成的太阳能集热单元，在东西南北方向排成A行和B列，每列单元通过连杆联动，使太阳能集热单元分别按照各自的旋转轴单轴跟踪太阳。这种结构的装置与常规槽式聚光场没有太大的区别，为了保证每行集热单元互相不干涉，则每行之间需要留有一定的间距，使得整个聚光场占地面积较大。另外同样在跟踪太阳时存在余弦损失的问题。发明专利CN104296396A公开了一种太阳能高温集热设备，包括上层槽式聚光器、下层槽式聚光器、上层集热管、下层集热管以及双层集热管支架。该种结构并未有效地解决槽式聚光器长宽比较大造成的整体刚性差，以及整个集热场占地面积较大等问题，同时，该发明专利未明确阐明该设备是如何跟踪太阳运转的。

总之，现有技术平板集热器因吸热体表面能流密度较低，很难甚至无法获得200℃以上的高温空气；传统槽式聚光器因为一个回路较长(≥100米)，这就要求整个支撑结构具有很强的刚度。每个回路之间为了不互相遮挡，必须间隔一定的距离，这就使集热场占地面积相对较大。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的缺点和不足，本发明提供一种太阳能中高温空气集热系统及方法，其优点在于，吸热体表面能流密度高，系统热效率高，可以获得200℃以上的高温空气；系统结构刚度强，且聚光场占地面积相对较小。

本发明技术解决方案：一种太阳能中高温空气集热系统，包括：集热器、空气入口管、空气出口管、鼓风机、热负荷终端以及金属软管；所述集热器包括多行并排排列的槽式聚光器、真空吸热管、支架、传动箱、立柱以及控制系统；支架上安装有多行并排紧密排列的槽式聚光器，在每个槽式聚光器的焦线处安装真空吸热管，槽式聚光器将太阳光线聚焦到真空吸热管上；立柱与地面地基固定，传动箱固定在立柱上，同时支架通过传动箱两侧的半轴与传动箱相连，控制系统与传动箱连接；空气入口管与鼓风机之间，以及空气出口管与热负荷终端之间均采用金属软管进行连接；通过控制系统操纵传动箱实现集热器在方位和俯仰双向跟踪太阳转动，传动箱带动支架、槽式聚光器、真空吸热管、空气入口管以及空气出口管一起运动，并使所述槽式聚光器的截光口平面法向始终指向太阳。

所述中高温的温度为200度以上。