[发明专利]同轴聚光二次反射槽式太阳能自然循环集热装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能集热装置，尤其涉及一种同轴聚光二次反射槽式太阳能自然循环集热装置。

背景技术

太阳能是一种清洁、可持续的能源，其利用方式主要有三种：（1）转化为电能，包括太阳能光伏发电和太阳能光热发电；（2）转化为热能。包括太阳能灶，太阳能热水器，太阳能温室，太阳能空调，海水淡化，太阳能建筑等；（3）转化为化学能，包括光合作用，能源植物，太阳能制氢等。其中太阳能热利用具有广阔的应用领域，根据太阳能热利用温度的不同又可分为高温热利用、中温热利用和低温热利用。一般认为太阳能产生的蒸汽温度在400℃以上用于发电的属于高温利用区。低于120℃，主要以热水形式加以利用的属于太阳能低温利用区。处于两者之间的就是太阳能中温利用区，而这个温度区间的蒸汽，尤其是150℃～250℃的蒸汽在工业领域有着广泛的应用。

目前国内外槽式太阳能蒸汽技术主要是传统的利用聚光加热导热油等热媒然后经过蒸汽发生器产生蒸汽的SEGS技术，以及最近几年迅猛发展的直接蒸汽发生技术 (DSG，director steam generation)。传统的SEGS蒸汽发生技术，需要导热油等热媒，这些热媒往往是矿物油，泄露对环境将会造成污染，一般的导热油在较低温度时会出现凝固现象，在冬天的时候有可能出现凝固的情况；同时，该技术的回路中需要一个高温泵，成本较高。DSG技术是目前国际上最被看好的太阳能蒸汽发生技术，该技术是利用槽式聚光器加热集热管，水从集热器的一端通往另一端，直接在集热管中产生蒸汽，再经过一个汽液分离装置获得蒸汽。这种技术取消了传统槽式太阳能蒸汽发生技术中的热媒，同时减少了换热装置，节省了成本，但是DSG技术蒸发段从入口到出口管内工质的温度相差很大，易使蒸发管扭曲变形，这对系统长时间可靠运行是一个严峻的考验；而且 DSG技术对水的要求较高，管道内结垢也是一个非常难以解决的问题。

中国专利181110004634.0提出了一种自然循环槽式太阳能集热系统，该系统依靠重力作用在一个封闭的回路中完成工质循环传热。蒸发端处于低处，工质在蒸发端吸热蒸发后上升到冷凝段，在经过充分换热冷凝成液态以后，在重力的作用下又回到蒸发端。该系统具有太阳能利用率高，不易结垢等特点。但现存三种槽式太阳能蒸汽技术中，集热管一直在随着镜架追踪太阳光转动，这对管路接口的连接可靠性要求非常高，长期运行会存在工质泄露等安全隐患。因此，在优化系统结构，实现系统长期稳定运行等方面有进一步提升的空间。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种同轴聚光二次反射槽式太阳能自然循环集热装置。

本发明通过以下技术方案来实现：

同轴聚光二次反射槽式太阳能自然循环集热装置包括蒸汽上升管连接法兰、真空抽气孔、蒸汽换热器给水入口法兰、冷凝水下降管、蒸汽上升管、集热管出口波纹连接管、流量控制阀、冷凝回水管入口波纹连接管、集热管、冷凝回水管、主反射镜、二次反射镜、二次反射镜架、光带感应器、二次反射镜支撑架、集热管入口波纹连接管、主反射镜架、集热管支架、冷凝回水管支架、转动轴承、系统支撑、液压传动系统、控制系统、蒸汽换热器、排污口、铁塔支架、给水泵、给水管道、流量计、冷凝水下降管连接法兰。蒸汽换热器、冷凝水下降管连接法兰、冷凝水下降管、流量控制阀冷凝回水管入口波纹连接管、冷凝回水管、集热管入口波纹连接管、集热管、集热管出口波纹连接管、蒸汽上升管、蒸汽上升管连接法兰、蒸汽换热器顺次连接构成闭合回路；蒸汽上升管末端设有真空抽气孔；光带感应器布置于集热管末端；集热管与转动轴承同轴布置；集热管通过集热管支架固定在系统支撑上；冷凝回水管通过冷凝回水管支架固定在系统支撑上；二次反射镜固定在二次反射镜架上；主反射镜固定在主反射镜架上；二次反射镜架通过二次反射镜支撑架固定在主反射镜架上；转动轴承分别与系统支撑、液压传动系统相连接；排污口设在蒸汽换热器的底部；给水泵与给水管道、流量计、蒸汽换热器给水入口法兰顺次连接；蒸汽换热器安装在铁塔支架上；系统由控制系统控制。

所述的二次反射镜为双曲柱面镜或拟双曲柱面镜，二次反射镜的实轴与主反射镜的对称轴在同一条直线上，二次反射镜的近焦点与主反射镜的焦点重合。所述的集热管与转动轴承同轴布置，且在主反射镜架追踪太阳光转动过程中，集热管始终保持静止不动。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：