CN103822384A - 太阳锅炉板布置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳锅炉板布置。一种太阳锅炉300，其包括通过间隙700间隔开的第一初级接收器板500和第二初级接收器板600。每个板500，600包括用于接收太阳通量的多个初级锅炉管510，610。锅炉300包括至少一个次级接收器布置800，其横跨间隙700配置用于接收横跨间隙700入射的太阳通量。布置800包括至少一个次级锅炉管810和支承其的至少一个支承部件820。布置800相对于初级板500，600构造成使得最末端的初级锅炉管510a，610a以与次级锅炉管810的间隔关系“S”支承在支承部件820上面，用于实现管510，610，810的横向和侧向热膨胀而没有弯曲出去。此外，板连结附件900设置用于附接板500，600和布置800。

Description

太阳锅炉板布置

背景技术

技术领域 

本公开涉及太阳能发电厂，并且更特别地，涉及太阳锅炉。 

相关技术的简要描述 

集中太阳能发电厂使用太阳锅炉，该太阳锅炉大体包括各种流体运载管的板，其通过在其上聚焦太阳光线而加热，进而加热待利用的流体用于生产电。用于构造太阳锅炉的管板布置对于有效地利用太阳通量而没有任何浪费或泄漏以及管的故障是相当重要的。 

典型地，太阳锅炉在日常循环操作，在夜里关闭。在白天期间，管板接受高度集中的太阳通量，同时在夜晚冷却。较高太阳通量和操作循环的频率产生关于管理管板的热膨胀和收缩的挑战。为了克服这种挑战，用于构造锅炉的各种设计和方法不时地被提出。例如，为了管理板的膨胀和收缩的挑战，两个邻近的板在构造太阳锅炉期间通过间隙间隔，以使当入射在其上时，板可以容易地膨胀同时阻止较高太阳通量。然而，在板的这种膨胀之前，板之间的这种间隙可导致太阳通量的显著损失(被称为太阳泄漏)。此外，高度集中的太阳通量经过这种在太阳能接收器的任何两个邻近的板之间的间隙，这可损坏太阳能接收器的内部构件。此外，如果锅炉的邻近板在其间没有布置任何间隔或间隙以在板的膨胀之前避免太阳通量的损失或锅炉的内部构件的损坏，则可存在板破损或管从板弯曲出去的几率。 

虽然先前已知的太阳锅炉通常可被认为满足它们的预期的目的，但是仍存在太阳锅炉领域中的需要，该太阳锅炉可改进成在避免太阳通量泄漏和板的破损或管的弯曲出去方面基本上更可管理。 

发明内容

本公开提供了一种太阳锅炉，其将在以下简化的概述中提出以提 供本公开的一个或更多个方面的基本理解，该一个或更多个方面意图克服讨论的缺点，但是包括其全部优点并且提供一些附加优点。该概述不是本公开的广泛综述。意图既不是确定本公开的主要或关键元件，也不是描绘本公开的范围。相反地，该概述的唯一目的是提出本公开的一些构思，其方面和优点以简化的形式作为下文中提出的更详细描述的序言。 

本公开的目的在于描述一种太阳锅炉，其在防止板的太阳通量泄漏和破损或管的弯曲出去方面可为基本上更可管理的。又一个方面在于防止锅炉的内部构件由于横跨两个相邻的太阳极之间的间隙而泄露的集中太阳通量而损坏。本公开的又一个目的在于描述一种太阳锅炉，其能够相对容易地制作和装配。本公开的又一个目的在于描述这样一种太阳锅炉，其在生产和使用上是经济的。本公开的各种其它方面和特征将从以下详细描述和权利要求为显而易见的。 

在本公开的一个方面，一种太阳锅炉包括通过间隙间隔开的第一和第二初级接收器板。每个板包括用于接收入射在其上的太阳通量的多个基本上平行的初级锅炉管。此外，锅炉包括至少一个次级接收器布置，其构造成以与第一和第二接收器板的基本上平行的关系横跨间隙延伸，用于接收横跨间隙入射的太阳通量以防止横跨间隙的太阳通量泄露。次级接收器布置包括至少一个次级锅炉管，和支承至少一个次级锅炉管的至少一个支承部件。次级接收器布置相对于第一和第二初级接收器板构造成使得最末端的初级锅炉管以与次级锅炉管的间隔关系支承在支承部件上面，用于实现管的横向和侧向热膨胀，而没有从次级接收器布置的平面弯曲出去。 

在一个实施例中，多个基本上平行的初级锅炉管和至少一个次级锅炉管将相应的接收器板的入口集管流体地连接于出口集管。 

在一个实施例中，第一和第二初级接收器板与彼此和与次级接收器布置基本上共面。 

在另一个实施例中，至少一个支承部件是横跨次级锅炉管的长度 支承次级锅炉管的纵向翅片杆。在一个实施例中，次级锅炉管可联接于支承部件用于被支承。还设想，次级锅炉管可焊接于支承部件用于被支承。 

此外，在更优选的实施例中，太阳锅炉包括板连结附件，其适于横跨间隙相对于第一和第二初级接收器板构造次级接收器布置。在一种形式中，板连结附件包括第一和第二安装部件，其均联接于第一和第二板部件中的相应一个的后侧。板连结附件还包括中间安装部件，其联接于次级接收器布置的后侧。中间安装部件联接于第一和第二安装部件用于将第一和第二初级接收器板联接于次级接收器布置。 

在又一个实施例中，第一和第二安装部件可包括凸耳，其用于联接于第一和第二板部件中的相应一个的后侧。凸耳具有构造在其上的通孔。安装部件还包括具有通孔用以接收凸耳的托架安装件，使得两者的通孔是同心的。安装部件还包括销，其适于***在托架安装件和凸耳的同心通孔中以使托架安装件和凸耳彼此联接。在一个实施例中，托架安装件的通孔小于凸耳的通孔，以实现其间的侧向移动，进而在第一和第二接收器板的热膨胀期间使第一和第二接收器板侧向移动。 

这些方面与本公开的其它方面一起，以及表征本公开的各种新颖特征，在本公开中特别地指出。为了更好地理解本公开，其操作优点以及其用途应当参考其中存在本公开的示出的示例性实施例的附图和描述性内容。 

附图说明

本公开的优点和特征结合附图参考以下详细描述和权利要求将更好地理解，其中，同样的元件用同样的符号识别，并且其中： 

图1示出了根据本公开的示例性实施例的集中太阳能发电厂装置； 

图2示出了根据本公开的示例性实施例的太阳锅炉的板构造的侧视图；以及 

图3示出了根据本公开的示例性实施例的太阳锅炉的板构造的俯视图。 

遍及对若干附图的描述，同样的附图标记指代同样的部件。 

部件列表 

1000   太阳能发电厂装置 

100    集中太阳塔组件 

200    塔结构 

300    太阳锅炉 

400    定日镜 

500，600   第一和第二初级接收器板；初级板 

510，610   第一初级接收器板500和第二初级接收器板600的初级锅炉管 

510a，610a 第一初级接收器板500和第二初级接收器板600的最末端的管 

520，620   第一初级接收器板500和第二初级接收器板600的系紧部件 

540，640   第一初级板500和第二初级板600的后侧 

700    间隙 

800    次级接收器布置 

810    次级锅炉管 

820    支承部件 

840    次级接收器布置800的后侧 

900    板连结附件，附件 

910    附件900的第一安装部件 

912    第一安装部件910的凸耳 

912a   凸耳912上的通孔 

914    第一安装部件910的托架安装件 

914a   托架安装件914上的通孔 

916    销 

920    附件900的第二安装部件 

922    第二安装部件920的凸耳 

922a   凸耳922上的通孔 

924    第二安装部件920的托架安装件 

924a   托架安装件924上的通孔 

926    销 

930    中间安装部件 

“S”  间隔关系的间隔。 

具体实施方式

为了彻底理解本公开，参考包括所附权利要求的以下详细描述以及上述附图。在以下描述中，为了说明，阐述许多特定细节，以便提供本公开的彻底理解。然而，对本领域技术人员而言显而易见的是，本公开可在没有这些特定细节的情况下实践。在其它情况下，结构和装置仅以方框图形式示出，以便避免使本公开不清楚。在本说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“另一个实施例”、“各种实施例”意味着与实施例结合描述的特定的特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。在本说明书中的各种地方出现短语“在一个实施例中”不必全部指的是相同的实施例，或与其它实施例相互排除的单独或可选的实施例。而且，描述可通过一些实施例而不是其它实施例展示的各种特征。类似地，描述可为一些实施例的要求但不可为其它实施例的要求的各种要求。 

虽然以下描述出于说明的目的包含许多细节，但是本领域技术人员将认识到这些细节的许多变化和／或改变在本公开的范围内。类似地，虽然本公开的特征中的许多个关于彼此或与彼此结合被描述，但是本领域技术人员将认识到这些特征中的许多个可独立于其它特征被设置。因此，本公开的该描述被阐述，而没有使本公开丧失任何一般性，并且不将限制强加在本公开上。此外，相关的用语(诸如“初级”、 “次级”、“第一”、“第二”等)在本文中不表示任何顺序，高度或重要性，而是用于区分一个元件与另一个元件。此外，用语“一”、“一个”以及“多个”在本文中不表示数量的限制，而是表示提及的物品中的至少一个的存在。 

现在参考图1，示出根据本公开的示例性实施例的太阳能发电厂装置1000的实例。太阳能发电厂装置1000包括集中太阳塔组件100，其具有塔结构200和放置在其顶部处的太阳锅炉300，其中，太阳射线由定目镜400集中用于生产电。具体地，太阳锅炉300包括各种管或管板，由于通过定目镜400的集中太阳射线，故流体流过该各种管或管板用于携带积聚在其中的太阳热。由于具有塔100、太阳锅炉300以及定目镜400的太阳能发电厂装置1000的构造和布置对本领域技术人员而言全部是众所周知的，故并不认为在本文中叙述所有构造细节和其解释出于获得本公开的理解的目的而是必要的。相反地，认为足够的是简单注意，如图2和图3所示，附图示出了根据本公开的示例性实施例的板布置，该板布置可关于任何太阳锅炉(诸如这里已知的太阳锅炉300)被成功地利用。此外，应当理解的是，塔结构200和太阳锅炉300可包括各种用于执行它们的指定目的的构件，并且仅示出与本公开的各种实施例的描述相关的这些构件。 

如图2和图3所示，太阳锅炉300包括第一初级接收器板500和第二初级接收器板600(可被共同地称为“初级板500，600”)。然而，在不背离本公开的范围的情况下，太阳锅炉300可根据需要包括许多这种板。在本文中为了描述的简单，太阳锅炉300将描述为实施初级板500，600，如图2和图3所示。当构造太阳锅炉300时，初级板500，600以间隙700间隔开。初级板500，600中的每一个包括用于接收入射在其上的太阳通量的多个基本上平行的初级锅炉管。例如，第一初级板500包括多个初级锅炉管510，而第二初级板600包括多个初级锅炉管610(可被共同地称为“初级管510，610”)。 

初级管510，610主要地以按照需要而预先确定的特定数量成组， 并且相应地布置成分别构造初级板500，600。相应的初级板500，600中的成组的初级管510，610相互邻近地布置。例如，第一初级板500中的初级管510以如下方式布置成使得两个邻近的初级管510通过配置在其间的系紧部件520联接于彼此。类似地，第二初级板600中的初级管610以如下方式布置成使得两个邻近的初级管610通过配置在其间的系紧部件620联接于彼此。在另一个实例中，相应的第一和第二初级板500和600中的初级管510，610可以以如下方式布置成使得一个初级管510，610的外表面切向地接触邻近的初级管510，610的外表面，并且焊接用于利用或不利用任何系紧部件来连结。 

相应的初级板500，600的初级管510，610将相应的板500，600的入口集管流体地连接于出口集管(未示出)，用于使来自其的加热流体循环。初级管510和610接收高度集中的太阳通量并且因此经受在横向和侧向方向上的热膨胀，该太阳通量从定目镜400集中用于加热在其中循环的流体。当在晚上时或在设备关闭时，初级管510和610经受收缩。因此，为了管理初级管510，610的这种热膨胀和热收缩，第一和第二初级板500和600以间隙700间隔。 

然而，如之前讨论的，初级板500，600之间的间隙700可方便地便于其横向和侧向的热膨胀，但是在初级板500，600的这种膨胀使间隙700闭合之前，可导致太阳通量的显著损失(被称为太阳泄露)。也如之前讨论的，这种间隙允许使通过定目镜400集中的较高太阳通量经过，这可损坏太阳能接收器300的内部构件。 

通过设置至少一个次级接收器布置800，本公开提供以上关注的解决方案。次级接收器布置800可构造成以与初级板500，600的基本上平行的关系横跨间隙700延伸，用于接收横跨间隙700入射的太阳通量以防止横跨间隙700的太阳通量泄漏。在一个实施例中，次级接收器布置800构造有呈与彼此基本上共面的关系的初级板500，600。还设想，初级板500，600可以以与彼此基本上垂直的关系配置同时形成太阳锅炉300，使得间隙700可沿着太阳锅炉300的转角形成， 次级接收器布置800可以以该转角构造。然而，在各种其它实施例中，初级板500，600可以以任何关系布置用于形成太阳锅炉300，其中，间隙700可保持在其间用于构造至少一个次级接收器布置800。次级接收器布置800的数量选定可取决于初级板500，600之间的间隙700的宽度。在图2和图3中，两个这种次级接收器布置800配置在间隙700中，而不影响包括更多或更少次级接收器布置的范围。 

这种每个次级接收器布置800包括至少一个次级锅炉管810和支承至少一个次级锅炉管810的至少一个支承部件820。在本公开的一个实施例中，至少一个支承部件820可为横跨次级锅炉管的长度支承次级锅炉管的纵向翅片杆。然而，支承部件820可具有任何其它形状和尺寸，而不背离本公开的范围。次级锅炉管810联接于支承部件820用于支承在其上。在一个实施例中，可经由焊接进行联接，而不限制其它联接范围。此外，与初级管510，610类似，由于通过定目镜400横跨间隙700集中的太阳射线，故次级锅炉管810也运载从其流动的流体，用于运载积聚在其中的太阳热。此外，与初级管510，610类似，次级管810将板的入口集管流体地连接于出口集管(未示出)。 

在更优选的实施例中，次级接收器布置800相对于第一初级板500和第二初级板600横跨间隙700构造成使得相应的最末端的初级管(诸如管510a和610a)以与次级锅炉管810的间隔关系“S”支承在支承部件820上面，即，在翅片杆上。将注意，支承在支承部件820上面的最末端的管510a，610a和次级管810形成连续的管布置而在两个板(诸如初级板500，600)之间没有任何用于太阳泄漏的路径，但是由于间隔“S”，故仍提供管510，610，810在横向和侧向方向上的热膨胀。此外，还将注意，支承在支承部件820上面的最末端的管510a，610a被防止在其热膨胀期间从次级接收器布置800的平面弯曲出去。支承部件820向最末端的管510a，610a提供适当的支承并且防止初级板500，600由于较高太阳通量而偏移或弯曲。 

次级接收器布置800经由任何适合的联接结构横跨间隙700相对 于初级板500，600布置。在本公开的更优选的实施例中，板连结附件900(其也可称作“附件900”)适于形成这种联接。附件900横跨间隙700将次级接收器布置800联接于初级板500，600。为了这样做，附件900包括第一安装部件910和第二安装部件920以及中间安装部件930。 

第一安装部件910和第二安装部件920中的每一个联接于第一初级板500和第二初级板600中的相应一个的后侧。例如，第一安装部件910可联接于第一初级板500的后侧540，而第二安装部件920可联接于第二初级板600的后侧640。在一个实施例中，第一安装部件910和第二安装部件920包括用于联接相应的第一初级板500和第二初级板600的各种其它构件。 

例如，第一安装部件910包括凸耳912，托架安装件914和销916。凸耳912可联接或焊接于第一板部件500的后侧540。凸耳912包括构造在其上的通孔912a。此外，具有通孔914a的托架安装件914可接收凸耳912，使得通孔912a和914a为同心的。销916可适于***在同心的通孔912a和914a中以使通孔912a和914a彼此联接，进而使安装部件910与第一初级板500联接。此外，与第一安装部件910类似，第二安装部件920也包括凸耳922，托架安装件924和销926。凸耳922可联接或焊接于第二板部件600的后侧640。凸耳922包括构造在其上的通孔922a。具有通孔924a的托架安装件924在同心的通孔922a，924a处接收凸耳912。销926可适于***在同心的通孔922a和924a中以使通孔922a和924a彼此联接，进而使安装部件920与第二初级板600联接。在一个实施例中，相应的托架安装件914，924的通孔914a，924a可小于相应的凸耳912，922的通孔912a922a，以实现其间的侧向移动，进而便于初级板500，600在太阳通量入射之后的其热膨胀之后的侧向移动。 

中间安装部件930可联接或焊接于次级接收器布置800的后侧840。中间安装部件930还可适于接合于第一安装部件910和第二安 装部件920，用于将初级板500，600联接于次级接收器布置800。具体地，中间安装部件930可适于接收在第一安装部件910和第二安装部件920的托架安装件914，924中，用于将初级板500，600联接于次级接收器布置800。 

本公开的太阳锅炉板布置在各种范围内是有利的。在防止板的太阳通量泄漏和破损，或在由于入射在其上的较高热通量而产生的其热膨胀之后的管的弯曲出去方面，本公开的太阳锅炉板可为基本上更可管理的。次级接收器布置在初级板的完全膨胀之前防止太阳通量泄漏穿过锅炉的内部。具体地，在两个初级板的间隙之间设置次级接收器布置防止这种太阳泄漏和太阳锅炉的内部构件的损坏，这是因为其基本上防止太阳通量穿过间隙。具体地，支承在支承部件上面的最末端的管和次级管形成连续的管布置而在两个板之间没有任何用于太阳泄漏的路径，但是由于其间的间隔，故仍提供管在横向和侧向方向上的热膨胀。太阳锅炉还可能够相对容易地制作和装配。此外，太阳锅炉还可在生产和使用上是经济的。此外，除了前述的优点，这种构造方法或顺序以及设备包括现在的设备和方法的各种其它的优点。重要地，在锅炉的构建期间在其自身的现场方便且容易地装配初级板和次级接收器布置方面，板连结附件也是非常有利的，不需要远离现场预先装配并接着运输到构建现场。 

本公开的特定实施例的上述描述提出用于说明和描述的目的。它们不意图是详尽的或将本公开限制于公开的精确形式，并且明显地，许多修改和变化根据以上教导是可能的。选择和描述实施例，以便最好地说明本公开和其实际应用的原理，由此使得本领域技术人员能够最佳地利用本公开，并且具有各种修改的各种实施例适合于设想的特定用途。理解的是，当环境可暗示或表示手段时，各种省略和等同物的替换被设想，但是这种省略和等同物的替换意图覆盖应用或实施，而不背离本公开的权利要求的精神或范围。 

Claims (15)

1.一种用于太阳能接收器的锅炉，所述锅炉包括：

通过间隙间隔开的第一和第二初级接收器板，每个板包括多个基本上平行的初级锅炉管，其构造成接收入射在其上的太阳通量，所述初级锅炉管包括最末端的初级锅炉管；和

至少一个次级接收器布置，其构造成以与所述第一和第二接收器板的基本上平行的关系横跨所述间隙延伸，并且接收横跨所述间隙入射的太阳通量以防止横跨所述间隙的太阳通量泄漏，所述次级接收器布置包括，

至少一个次级锅炉管，和

支承所述至少一个次级锅炉管的至少一个支承部件，

其中，所述至少一个次级接收器布置相对于所述第一和第二初级接收器板构造成使得所述最末端的初级锅炉管以与所述至少一个次级锅炉管的间隔关系支承在所述至少一个支承部件上面，以容许所述初级和至少一个次级锅炉管的横向和侧向热膨胀，而没有从所述次级接收器布置的平面弯曲出去。

2.如权利要求1所述的锅炉，其特征在于：

所述接收器板均还包括入口集管和出口集管；并且

所述多个基本上平行的初级锅炉管将相应的接收器板的入口集管流体地连接于出口集管。

3.如权利要求1所述的锅炉，其特征在于，所述第一和第二初级接收器板与彼此基本上共面，并且与所述至少一个次级接收器布置基本上共面。

4.如权利要求1所述的一种锅炉，其特征在于：

所述接收器板均还包括入口集管和出口集管；并且

所述至少一个次级锅炉管将所述接收器板中的至少一个的入口集管流体地连接于出口集管。

5.如权利要求1所述的锅炉，其特征在于，所述至少一个支承部件包括横跨所述次级锅炉管的长度支承所述次级锅炉管的纵向翅片杆。

6.如权利要求1所述的锅炉，其特征在于，所述至少一个次级锅炉管联接于所述至少一个支承部件并且被其支承。

7.如权利要求1所述的锅炉，其特征在于，所述至少一个次级锅炉管焊接于所述至少一个支承部件并且被其支承。

8.如权利要求1所述的锅炉，其特征在于，还包括：

板连结附件，其适于相对于所述第一和第二初级接收器板横跨所述间隙使所述至少一个次级接收器布置定位。

9.如权利要求8所述的锅炉，其特征在于，所述第一和第二板部件中的每一个以及所述次级接收器具有后侧，并且其中，所述板连结附件包括：

第一和第二安装部件，其均联接于所述第一和第二板部件中的相应一个的后侧；和

中间安装部件，其联接于所述次级接收器布置的后侧，所述中间安装部件联接于所述第一和第二安装部件，用于将所述第一和第二初级接收器板联接于所述次级接收器布置。

10.如权利要求9所述的锅炉，其特征在于，所述第一和第二安装部件中的每一个包括：

凸耳，其适于联接于所述第一和第二板部件中的相应一个的后侧，所述凸耳具有通孔；

具有通孔的托架安装件，所述托架安装件适于接收所述凸耳，使得所述托架安装件的通孔和所述凸耳的通孔是同心的；以及

销，其适于***在所述托架安装件和所述凸耳的同心通孔中以使所述托架安装件和所述凸耳彼此联接。

11.如权利要求10所述的锅炉，其特征在于，所述托架安装件的通孔小于所述凸耳的通孔，以实现其间的侧向移动，容许所述第一和第二接收器板在其热膨胀之后的侧向移动。

12.一种用于太阳能接收器的锅炉，所述锅炉包括：

通过间隙间隔开的第一和第二初级接收器板，每个板包括多个基本上平行的初级锅炉管，其构造成接收入射在其上的太阳通量，所述初级锅炉管包括最末端的初级锅炉管；

至少一个次级接收器布置，其构造成以与所述第一和第二接收器板的基本上平行的关系横跨所述间隙延伸，并且接收横跨所述间隙入射的太阳通量，以防止横跨所述间隙的太阳通量泄漏，所述次级接收器布置包括，

至少一个次级锅炉管，和

支承所述至少一个次级锅炉管的至少一个支承部件；以及

板连结附件，其适于横跨所述间隙相对于所述第一和第二初级接收器板使所述至少一个次级接收器布置定位，使得所述最末端的初级锅炉管以与所述至少一个次级锅炉管的间隔关系支承在所述至少一个支承部件上面，以容许所述初级和至少一个次级锅炉管的横向和侧向热膨胀，而没有从所述至少一个次级接收器布置的平面弯曲出去。

13.如权利要求12所述的锅炉，其特征在于，所述第一和第二板部件中的每一个以及所述次级接收器具有后侧，并且其中，所述板连结附件包括：

第一和第二安装部件，其均联接于所述第一和第二板部件中的相应一个的后侧；和

中间安装部件，其联接于所述至少一个次级接收器布置的后侧，所述中间安装部件联接于所述第一和第二安装部件，用于将所述第一和第二初级接收器板联接于所述至少一个次级接收器布置。

14.如权利要求13所述的锅炉，其特征在于，所述第一和第二安装部件中的每一个包括：

凸耳，其适于联接于所述第一和第二板部件中的相应一个的后侧，所述凸耳具有通孔；

具有通孔的托架安装件，所述托架安装件适于接收所述凸耳，使得所述托架安装件和所述凸耳的通孔是同心的；以及

销，其适于***在所述托架安装件和所述凸耳的同心通孔中以使所述安装件和所述凸耳彼此联接。

15.如权利要求14所述的锅炉，其特征在于，所述托架安装件的通孔小于所述凸耳的通孔，以容许其间的侧向移动，进而容许所述第一和第二接收器板在其热膨胀之后的侧向移动。

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