CN110173677A - 一种二次反射太阳能锅炉 - Google Patents

Abstract

一种二次反射太阳能锅炉，包括熔盐换热器、熔盐单储罐、定日镜、二次曲面反射镜、镜场控制***以及灌装在该熔盐单储罐内的熔盐，不需要任何的熔盐泵、熔盐阀、熔盐管路，大幅提升熔盐的使用温度上限，杜绝了熔盐的管路传输热损耗，克服了传统塔式***投资大、成本高、***复杂的缺点，本技术应用广泛，比如大型的光热发电、大型海水谈化工程，以及作为大型的蒸汽锅炉或导热油锅炉，大型的供暖供热工程等。对于降低光热发电造价和提高电厂可靠性具有重要意义。将为太阳能光热利用实现大规模产业化、模块化奠定坚实的基础。

Description

一种二次反射太阳能锅炉

技术领域

本发明属于太阳能热利用技术领域，尤其涉及一种二次反射太阳能反射镜聚热的太阳能锅炉的技术,是太阳能光热发电的核心技术。

背景技术

一方面人类能源消费水平不断提高，另一方面常规化石能源日益枯竭，而且常规化石能源伴随的污染物排放问题日益不能满足人们对于未来能源的需求。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的新型清洁能源，正越来越得到人们的重视，针对太阳能的开发工作正在日益取得进展。

目前比较流行的太阳能发电主要分为光伏发电和太阳能光热发电两种形式。其中光伏发电采用太阳能电池板或电池薄膜接收太阳光，并直接将光能转化成电能，但是在发电效率和电池寿命方面存在很大不足。太阳能光热发电可分为槽式太阳能热发电、塔式太阳能集热发电和蝶式太阳能发电。槽式太阳能热发电由于聚光比不高，产生的蒸汽温度较低，因此发电效率受到制约。蝶式太阳能发电则由多个分散的小型聚光发电装置组成，单机功率小，同样不利于整体发电效率的提高。而塔式太阳能光热发电则是采用众多的反射器，将大面积的太阳光线聚集在一个吸热器上，因此可以得到很高的温度，使发电***蒸汽初温提高，得到较高的发电效率，但是，传统的塔式太阳能光热发电，熔盐上塔进行热量交换存在很多的***风险。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：一种二次反射太阳能锅炉，包括熔盐换热器、熔盐单储罐、定日镜、二次曲面反射镜、镜场控制***，其特征在于，定日镜以二次曲面反射镜为中心呈同心圆状层层分布其四周，所述的熔盐单储罐呈开口的容器状，设置在在所述的二次曲面反射镜的正下方地面上，且其开口的大小和该二次曲面反射镜的光线聚焦范围匹配，通过所述的镜场控制***控制镜场内所有的定日镜，将太阳光反射到所述的二次曲面反射镜上，经二次曲面反射镜将太阳光聚焦到所述的熔盐单储罐的开口内以便加热储罐内的熔盐；该熔盐换热器整体呈立式储罐状，其中轴线上设置有转动轴套管和熔盐电动推送装置，该熔盐电动推送装置包含变频电机、转动轴和桨叶，该转动轴设置在该转动轴套管内，其上端连接该变频电机，其下端则连接该桨叶，该桨叶旋转时能形成推送力，以推送熔盐在该熔盐换热器内的流动，该熔盐换热器上设置有冷换热介质进口、热换热介质出口、热熔盐进口和冷熔盐出口，该冷熔盐出口直达该熔盐单储罐的底部，该熔盐单储罐的顶部开口处侧面上设置有若干热熔盐出口，该热熔盐出口和该热熔盐进口连接。通常，熔盐单储罐的底部直径大，顶部开口的大小和太阳光聚焦的范围大小匹配，顶部开口以下部位，有一个相对直径比较小的颈部，这样的设计可以更有效的防止储罐内的熔盐热量的散失。

在上述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，该熔盐换热器为立式中央循环管式熔盐换热器，包括壳体、上管箱、下管箱和换热管组成，其中轴线上设置有转动轴套管和熔盐电动推送装置，该转动轴套管贯穿该上管箱和下管箱，该换热管上端穿过上管板与上管箱连通，该换热管下端穿过下管板与下管箱连通，该壳体呈圆柱体容器状，其上端口和该上管板连接；该下管板的外径小于该壳体的内径，两者形成一定的可供熔盐流过的间隙；该壳体的上部侧面上设置有热熔盐进口，其底端中轴线上设置有冷熔盐出口，所述的桨叶设置在该冷熔盐出口内，该上管箱上开设有换热介质出口，该下管箱上开设有换热介质进口。通常，在上管箱内还可以设置汽水分离器，在换热介质出口内端，可以设置一除沫器。

在上述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，该熔盐换热器整体呈立式储罐状，其上部为换热腔，其下部为容器状壳体，其中轴线上设置有转动轴套管和熔盐电动推送装置，该转动轴套管贯穿该换热腔后直达该壳体的底部，该换热腔的底部设置有一上管板，该上管板和该壳体的上端口连接，若干热管贯穿该上管板，其中热管的散热段设置在该换热腔内，热管的吸热段设置在该壳体内，其中，冷换热介质进口设置在换热腔的下侧部，热换热介质出口设置在该换热腔的上部，热熔盐进口设置在壳体的上侧部，冷熔盐出口设置在该壳体的底部中轴线上，所述的桨叶设置在该冷熔盐出口内。通常，在换热腔内还可以设置汽水分离器，在换热介质出口内端，可以设置一除沫器。

在上述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，所述的熔盐电动推送装置包括变频电机、电机安装座、隔热联轴器、推力球轴承、推力球轴承安装座、耐高温隔热垫、固定安装底座、转动轴、深沟球轴承、桨叶；所述的转动轴套管的两端口内各设置有一个深沟球轴承，所述的转动轴设置在该转动轴套管内且通过该深沟球轴承形成转动配合；所述的推力球轴承安装在该推力球轴承安装座上，该电机安装座和推力球轴承安装座依次安装在所述的固定安装底座上且在推力球轴承安装座和固定安装底座之间设置有该耐高温隔热垫，该转动轴的上端穿过该推力球轴承后和所述的隔热联轴器连接，其下端则连接该桨叶，该桨叶处于所述的冷熔盐出口内，且旋转时能形成向下的推送力，以推送熔盐的流动；该变频电机安装在所述的电机安装座上。

在上述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，该换热管成列管状设置，且其上设置有若干折流板，该若干折流板交错布置，使壳体内形成螺旋折流式熔盐通道。

在上述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，该热管成列管状设置，且其上设置有若干折流板，该若干折流板交错布置，使壳体内形成螺旋折流式熔盐通道。

在上述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，该壳体的上端口设置有环状连接法兰，且该壳体通过所述的热熔盐进口和权利要求1中所述的热熔盐出口连为一体结构，该冷熔盐出口直达权利要求1中所述的熔盐单储罐的底部，该连接法兰和所述的上管板通过螺栓螺母连接。通常，这样的设计尽量减少了储罐外的连接点，同时，可以更方便熔盐换热器的主体部分的维修。

在上述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，该热管的散热段或吸热段，或者散热段和吸热段上设置有导热翅片。

在上述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，在该熔盐换热器或熔盐单储罐内，或者，在该熔盐换热器和熔盐单储罐内分别设置有温度探头。

在上述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，所述的熔盐单储罐内还设置有辅助电加热器，其顶部的开口处还设置有一活动保温盖。通常，辅助电加热器可以维持熔盐温度在熔点以上，防止熔盐温度的下降导致熔盐的凝固；在储罐开口处，设置一个保温盖，该保温盖在没有太阳光聚热的情况下盖上，以便保持罐体内的熔盐热量不散失。

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明提供的新型二次反射太阳能锅炉技术，克服了传统塔式***投资大、成本高、***复杂的缺点，将为太阳能光热利用实现大规模产业化、模块化奠定了坚实的基础。

本发明提供的一种二次反射太阳能锅炉，可以有很多种应用，比如大型的光热发电、大型海水谈化工程，以及作为大型的蒸汽锅炉或导热油锅炉，大型的供暖供热工程等。

本发明提供的一种二次反射太阳能锅炉，具有聚热效率高、聚热温度高以及加热的工质范围广的特点，对于降低光热发电造价和提高电厂可靠性具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图仅提供参考和说明用，并非用来对本发明加以限制。

图1是本发明提供的一种二次反射太阳能锅炉的结构示意图；

图2是本发明提供的一种熔盐换热器和熔盐单储罐结合后的结构示意图；

图3是本发明提供的一种熔盐换热器其中的壳体和熔盐单储罐一体化结构示意图；

图4本发明提供的一种熔盐换热器的结构示意图；

图5是本发明提供的另一种熔盐换热器的结构示意图；

图6是本发明提供的一种熔盐电动推送装置的结构示意图；

图7是本发明提供的图4和图5中标示的A局部放大图；

图8是本发明提供的另一种熔盐换热器和熔盐单储罐结合后的结构示意图；

图9是本发明提供的另一种熔盐换热器其中的壳体和熔盐单储罐一体化结构示意图。

图中，熔盐换热器1、熔盐单储罐2、热熔盐出口2a、冷熔盐进口2b、定日镜3、二次曲面反射镜4、镜场控制***5、熔盐电动推送装置6、变频电机6a、电机安装座6b、隔热联轴器6c、推力球轴承6d、推力球轴承安装座6e、耐高温隔热垫6f、固定安装底座6g、转动轴6i、深沟球轴承6j、桨叶6k、温度探头7、辅助电加热器8、保温盖9、换热腔10、换热介质进口10a、换热介质出口10b、壳体11、热熔盐进口11a、冷熔盐出口11b、上管箱12、上管板12a、下管箱13、下管板13a、换热管14、热管15、散热段15a、吸热段15b、导热翅片15c、转动轴套管16、折流板17。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“若干”的含义是一个或一个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

如图1、图2、图3、图4、图6和图7所示，一种二次反射太阳能锅炉，包括熔盐换热器1、熔盐单储罐2、定日镜3、二次曲面反射镜4、镜场控制***5；定日镜3以二次曲面反射镜4为中心呈同心圆状层层分布其四周，熔盐单储罐2呈开口的容器状，设置在在二次曲面反射镜4的正下方地面上，且其开口的大小和该二次曲面反射镜4的光线聚焦范围匹配，通过镜场控制***5控制镜场内所有的定日镜3，将太阳光反射到二次曲面反射镜4上，经二次曲面反射镜4将太阳光聚焦到熔盐单储罐2的开口内以便加热储罐内的熔盐；该熔盐换热器1整体呈立式储罐状，其中轴线上设置有转动轴套管16和熔盐电动推送装置6，该熔盐电动推送装置6包含变频电机6a、转动轴6i和桨叶6k，该转动轴6i设置在该转动轴套管16内，其上端连接该变频电机6a，其下端则连接该桨叶6k，该桨叶6k旋转时能形成推送力，以推送熔盐在该熔盐换热器1内的流动，该熔盐换热器1上设置有冷换热介质进口10a、热换热介质出口10b、热熔盐进口11a和冷熔盐出口11b，该熔盐单储罐2顶部开口处的侧面上设置有若干热熔盐出口2a，近底部四周设置有若干冷熔盐进口2b；该热熔盐出口2a和该热熔盐进口11a连接，该冷熔盐进口2b和该冷熔盐出口11b连接。

该熔盐换热器1为立式中央循环管式熔盐换热器，包括壳体11、上管箱12、下管箱13和换热管14组成，其中轴线上设置有转动轴套管16和熔盐电动推送装置6，该转动轴套管16贯穿该上管箱12和下管箱13，该换热管14上端穿过上管板12a与上管箱12连通，该换热管14下端穿过下管板13a与下管箱13连通，该壳体11呈圆柱体容器状，其上端口和该上管板12a连接；该下管板13a的外径小于该壳体11的内径，两者形成一定的可供熔盐流过的间隙；该壳体11的上部侧面上设置有热熔盐进口11a，其底端中轴线上设置有冷熔盐出口11b，桨叶6k设置在该冷熔盐出口11b内，该壳体11的上端口设置有环状连接法兰11c，且该热熔盐进口11a和热熔盐出口2a连为一体，该冷熔盐出口11b和冷熔盐进口2b连为一体，该连接法兰11c和上管板12a通过螺栓螺母连接。

该上管箱12上开设有换热介质出口10b，该下管箱13上开设有换热介质进口10a。通常，在换热腔内还可以设置汽水分离器，在换热介质出口内端，可以设置一除沫器。

熔盐电动推送装置包括变频电机6a、电机安装座6b、隔热联轴器6c、推力球轴承6d、推力球轴承安装座6e、耐高温隔热垫6f、固定安装底座6g、转动轴6i、深沟球轴承6j、桨叶6k；转动轴套管16的两端口内各设置有一个深沟球轴承6j，转动轴6i设置在该转动轴套管16内且通过该深沟球轴承6j形成转动配合；推力球轴承6d安装在该推力球轴承安装座6e上，该电机安装座6b和推力球轴承安装座6e依次安装在固定安装底座6g上且在推力球轴承安装座6e和固定安装底座6g之间设置有该耐高温隔热垫6f，该转动轴6i的上端穿过该推力球轴承6d后和隔热联轴器6c连接，其下端则连接该桨叶6k，该桨叶6k处于冷熔盐出口11b内且旋转时能形成向下的推送力，以推送熔盐的流动；该变频电机6a安装在电机安装座6b上。

该换热管14成列管状设置，且其上设置有若干折流板17。

在该熔盐单储罐2内设置有温度探头7和辅助电加热器8，其顶部的开口处还设置有一活动保温盖9。

实施例2：

如图5所示，该熔盐换热器1整体呈立式储罐状，其上部为换热腔10，其下部为容器状壳体11，其中轴线上设置有转动轴套管16和熔盐电动推送装置6，该转动轴套管16贯穿该换热腔10后直达该壳体11的底部，该换热腔10的底部设置有一上管板12a，该上管板12a和该壳体11的上端口连接，若干热管15贯穿该上管板12a，其中热管15的散热段15a设置在该换热腔10内，且该散热段15a上设置有导热翅片15c，热管15的吸热段15b设置在该壳体11内，其中，冷换热介质进口10a设置在换热腔10的下侧部，热换热介质出口10b设置在该换热腔10的上部，热熔盐进口11a设置在壳体11的上侧部，冷熔盐出口11b设置在该壳体11的底部中轴线上，桨叶6k设置在该冷熔盐出口11b内。该热管15成列管状设置，且其上设置有若干折流板17。通常，在上管箱内还可以设置汽水分离器，在换热介质出口内端，可以设置一除沫器。其他的参照实施例1，在此不再一一赘述。

实施例3：

如图8和图9所示，该熔盐单储罐2的底部不设冷熔盐进口2b，而是将熔盐换热器1的底部的冷熔盐出口11b直接从上到下伸入到熔盐单储罐2的内底部，其他的参照实施例1或实施例2，在此不再一一赘述。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了熔盐换热器、熔盐单储罐、热熔盐出口、冷熔盐进口、定日镜、二次曲面反射镜、镜场控制***、熔盐电动推送装置、变频电机、电机安装座、隔热联轴器、推力球轴承、推力球轴承安装座、耐高温隔热垫、固定安装底座、转动轴、深沟球轴承、桨叶、温度探头、辅助电加热器、保温盖、换热腔、换热介质进口、换热介质出口、壳体、热熔盐进口、冷熔盐出口、上管箱、上管板、下管箱、下管板、换热管、热管、散热段、吸热段、导热翅片、转动轴套管、折流板等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种二次反射太阳能锅炉，包括熔盐换热器（1）、熔盐单储罐（2）、定日镜（3）、二次曲面反射镜（4）、镜场控制***（5），其特征在于，定日镜（3）以二次曲面反射镜（4）为中心呈同心圆状层层分布其四周，所述的熔盐单储罐（2）呈开口的容器状，设置在在所述的二次曲面反射镜（4）的正下方地面上，且其开口的大小和该二次曲面反射镜（4）的光线聚焦范围匹配，通过所述的镜场控制***（5）控制镜场内所有的定日镜（3），将太阳光反射到所述的二次曲面反射镜（4）上，经二次曲面反射镜（4）将太阳光聚焦到所述的熔盐单储罐（2）的开口内以便加热储罐内的熔盐；该熔盐换热器（1）整体呈立式储罐状，其中轴线上设置有转动轴套管（16）和熔盐电动推送装置（6），该熔盐电动推送装置（6）包含变频电机（6a）、转动轴（6i）和桨叶（6k），该转动轴（6i）设置在该转动轴套管（16）内，其上端连接该变频电机（6a），其下端则连接该桨叶（6k），该桨叶（6k）旋转时能形成推送力，以推送熔盐在该熔盐换热器（1）内的流动，该熔盐换热器（1）上设置有冷换热介质进口（10a）、热换热介质出口（10b）、热熔盐进口（11a）和冷熔盐出口（11b），该冷熔盐出口（11b）设置在该熔盐换热器（1）的底端且处于其中轴线上，直通该熔盐单储罐（2）的底部，该熔盐单储罐（2）的顶部开口处侧面上设置有若干热熔盐出口（2a），该热熔盐出口（2a）和该热熔盐进口（11a）连接。

2.根据权利要求1所述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，该熔盐换热器（1）为立式管式熔盐换热器，包括壳体（11）、上管箱（12）、下管箱（13）和换热管（14）组成，其中轴线上设置有转动轴套管（16）和熔盐电动推送装置（6），该转动轴套管（16）贯穿该上管箱（12）和下管箱（13），该换热管（14）上端穿过上管板（12a）与上管箱（12）连通，该换热管（14）下端穿过下管板（13a）与下管箱（13）连通，该壳体（11）呈圆柱体容器状，其上端口和该上管板（12a）连接；该下管板（13a）的外径小于该壳体（11）的内径，两者形成一定的可供熔盐流过的间隙；该壳体（11）的上部侧面上设置有热熔盐进口（11a），其底端中轴线上设置有冷熔盐出口（11b），所述的桨叶（6k）设置在该冷熔盐出口（11b）内，该上管箱（12）上开设有换热介质出口（10b），该下管箱（13）上开设有换热介质进口（10a）。

3.根据权利要求1所述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，该熔盐换热器（1）整体呈立式储罐状，其上部为换热腔（10），其下部为容器状壳体（11），其中轴线上设置有转动轴套管（16）和熔盐电动推送装置（6），该转动轴套管（16）贯穿该换热腔（10）后直达该壳体（11）的底部，该换热腔（10）的底部设置有一上管板（12a），该上管板（12a）和该壳体（11）的上端口连接，若干热管（15）贯穿该上管板（12a），其中热管（15）的散热段（15a）设置在该换热腔（10）内，热管（15）的吸热段（15b）设置在该壳体（11）内，其中，冷换热介质进口（10a）设置在换热腔（10）的下侧部，热换热介质出口（10b）设置在该换热腔（10）的上部，热熔盐进口（11a）设置在壳体（11）的上侧部，冷熔盐出口（11b）设置在该壳体（11）的底部中轴线上，所述的桨叶（6k）设置在该冷熔盐出口（11b）内。

4.根据权利要求1所述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，所述的熔盐电动推送装置（6）包括变频电机（6a）、电机安装座（6b）、隔热联轴器（6c）、推力球轴承（6d）、推力球轴承安装座（6e）、耐高温隔热垫（6f）、固定安装底座（6g）、转动轴（6i）、深沟球轴承（6j）、桨叶（6k）；所述的转动轴套管（16）的两端口内各设置有一个深沟球轴承（6j），所述的转动轴（6i）设置在该转动轴套管（16）内且通过该深沟球轴承（6j）形成转动配合；所述的推力球轴承（6d）安装在该推力球轴承安装座（6e）上，该电机安装座（6b）和推力球轴承安装座（6e）依次安装在所述的固定安装底座（6g）上且在推力球轴承安装座（6e）和固定安装底座（6g）之间设置有该耐高温隔热垫（6f），该转动轴（6i）的上端穿过该推力球轴承（6d）后和所述的隔热联轴器（6c）连接，其下端则连接该桨叶（6k），该桨叶（6k）处于所述的冷熔盐出口（11b）内且旋转时能形成向下的推送力，以推送熔盐的流动；该变频电机（6a）安装在所述的电机安装座（6b）上。

5.根据权利要求2所述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，该换热管（14）成列管状设置，且其上设置有若干折流板（17）。

6.根据权利要求3所述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，该热管（15）成列管状设置，且其上设置有若干折流板（17）。

7.根据权利要求2或3所述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，该壳体（11）的上端口设置有环状连接法兰（11c），且该壳体（11）通过所述的热熔盐进口（11a）和权利要求1中所述的热熔盐出口（2a）连为一体结构，该冷熔盐出口（11b）直达权利要求1中所述的熔盐单储罐（2）的底部，该连接法兰（11c）和所述的上管板（12a）通过螺栓螺母连接。

8.根据权利要求3所述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，该热管（15）的散热段（15a）或吸热段（15b），或者散热段（15a）和吸热段（15b）上设置有导热翅片（15c）。

9.根据权利要求1所述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，在该熔盐换热器（1）或熔盐单储罐（2）内，或者，在该熔盐换热器（1）和熔盐单储罐（2）内分别设置有温度探头（7）。

10.根据权利要求1所述的一种二次反射太阳能锅炉，其特征在于，所述的熔盐单储罐（2）内还设置有辅助电加热器（8），其顶部的开口处还设置有一活动保温盖（9）。