一種帶儲(chǔ)熱箱的太陽能雙曲反射鏡發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種帶儲(chǔ)熱箱的太陽能雙曲反射鏡發(fā)電裝置，該裝置明確了設(shè)置在基座上的支撐柱與配重柱和儲(chǔ)熱箱與斯特林機(jī)之間最佳的位置連接關(guān)系，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的碟架頭重腳輕的問題，亦即大大減輕了碟架的負(fù)荷；同時(shí)，將斯特林機(jī)設(shè)置在儲(chǔ)熱箱靠碟架的一側(cè)可以很好地解決斯特林機(jī)的散熱問題；并且將石墨層作為集熱及導(dǎo)熱的材料，將擴(kuò)容增量的硫酸鈉作為無機(jī)物相變蓄熱材料，可以使斯特林機(jī)始終處于一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
【專利說明】
一種帶儲(chǔ)熱箱的太陽能雙曲反射鏡發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種能延長太陽能蝶式發(fā)電設(shè)備發(fā)電時(shí)間系統(tǒng)的制備方法，具體地說是一種帶儲(chǔ)熱箱的太陽能雙曲反射鏡發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]低成本高性能的儲(chǔ)熱技術(shù)的應(yīng)用是當(dāng)前光熱發(fā)電可以與光伏發(fā)電相競爭的最大優(yōu)勢。自光熱發(fā)電開始實(shí)現(xiàn)規(guī)?；_發(fā)以來，儲(chǔ)熱就開始在其中扮演重要角色。數(shù)十年來，儲(chǔ)熱技術(shù)也在經(jīng)歷著演變，但至今，熔鹽儲(chǔ)熱依舊是最具性價(jià)比和最成熟的儲(chǔ)熱技術(shù)。但我們還需看到的是，新興的儲(chǔ)熱技術(shù)也在逐步獲得發(fā)展。
[0003]較為古老的如Ruths儲(chǔ)熱技術(shù)，也稱之為蒸汽儲(chǔ)熱，對高壓過熱水蒸汽進(jìn)行存儲(chǔ)。這種技術(shù)已經(jīng)在PSlO和PS20兩座塔式光熱電站中進(jìn)行了應(yīng)用，實(shí)踐證明其成本高昂，推廣價(jià)值較低。
[0004]熔鹽儲(chǔ)熱是唯一實(shí)現(xiàn)商業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用的儲(chǔ)熱技術(shù)。但熔鹽儲(chǔ)熱也擁有自身的缺點(diǎn)和局限性，如不能實(shí)現(xiàn)超過550攝氏度以上的運(yùn)行溫度，高于此溫度將氣化;熔點(diǎn)較高，約在250攝氏度左右，容易出現(xiàn)凍堵事故等。
[0005]目前來看，比較有潛力的新興儲(chǔ)熱技術(shù)當(dāng)推石墨儲(chǔ)熱，澳大利亞的Graphi te能源公司和西班牙Sener公司都在對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。Graphite能源公司和澳大利亞的Solastor公司合作利用石墨作為塔式光熱電站的吸熱和儲(chǔ)熱介質(zhì)，并已經(jīng)建成了一個(gè)3MW的Lake Cargelligo示范性項(xiàng)目。其將吸熱系統(tǒng)與儲(chǔ)熱系統(tǒng)集成在了一起，在集熱塔上，熱量接收器的內(nèi)部即為石墨材料，其承擔(dān)著吸收部分熱能后與水換熱產(chǎn)生蒸汽，另一部分熱能同時(shí)進(jìn)行儲(chǔ)熱的雙向任務(wù)。整個(gè)熱量接收和儲(chǔ)熱系統(tǒng)內(nèi)部充入氬氣以防止氧化。Graphite能源公司總經(jīng)理Nick Bain表示，“我們的首要目標(biāo)是設(shè)法增加儲(chǔ)熱溫度”。
[0006]SENER正在研究高效經(jīng)濟(jì)的固態(tài)石墨儲(chǔ)熱解決方案。據(jù)Sunshot網(wǎng)站對該項(xiàng)目的介紹信息:這種儲(chǔ)熱技術(shù)理論上可在超過800攝氏度、甚至高達(dá)1650攝氏度的溫度下穩(wěn)定應(yīng)用，無寄生性能源消耗，預(yù)期壽命可達(dá)30年。
[0007]瑞士Air light能源公司利用空氣作為傳熱介質(zhì)，利用娃石進(jìn)行儲(chǔ)熱。其宣稱可實(shí)現(xiàn)的儲(chǔ)熱溫度約達(dá)650攝氏度。該公司的研發(fā)總監(jiān)Gianluca Ambrosetti表示，“最大的優(yōu)勢是這項(xiàng)技術(shù)相對簡單并可以實(shí)現(xiàn)較高的溫度?！?br>[0008]中國專利文獻(xiàn)CN103256737A公布了體重太陽能熱水器儲(chǔ)熱式水箱，其主要技術(shù)方案是，該水箱內(nèi)部裝有發(fā)熱體和儲(chǔ)熱體，儲(chǔ)熱體內(nèi)部密封有可選的硫酸鈉相變儲(chǔ)熱材料。
[0009]中國專利文獻(xiàn)CN013525373A公布了一種復(fù)合定形相變儲(chǔ)熱材料及制備方法，其主要技術(shù)方案是，該復(fù)合材料以多孔材料為支撐材料，無機(jī)水合鹽為相變材料，通過多孔材料的毛細(xì)吸附作用及表面活性劑的自組裝將無積水合鹽吸附入支撐材料的多孔結(jié)構(gòu)中制備
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[0010]然而，如何使得太陽能熱發(fā)電盡快能夠達(dá)到:平價(jià)上網(wǎng)、變補(bǔ)充能源為替代能源。這是目前太陽能熱發(fā)電行業(yè)尤為關(guān)注的問題。經(jīng)過鄂爾多斯2012年的十臺(tái)并網(wǎng)型的示范工程證明了斯特林熱機(jī)的穩(wěn)定，同時(shí)也證明了采用斯特林熱機(jī)作為太陽能發(fā)電系統(tǒng)的配置是事宜的，從整體設(shè)備及它產(chǎn)生的技術(shù)效果看，太陽能碟架系統(tǒng)的制備工藝及設(shè)置在碟架上的儲(chǔ)熱裝置其位置的設(shè)定是關(guān)鍵的因素。
[0011 ]例如，在野外不受控環(huán)境下，在僅有5米左右聚焦的條件下，保證碟架及反射鏡的不變形，仍然是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)；
[0012]又例如，太陽的輻射本身就是一個(gè)不斷在變化的變量，加上大氣本身質(zhì)量的變化和影響，這就使得系統(tǒng)能否得到穩(wěn)定的熱量來源是較為困難的并隨之帶來的溫度波動(dòng)也一定會(huì)產(chǎn)生的，如此，這就很難、或者說不可能給斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)提供穩(wěn)定的工作環(huán)境。這樣也加大了對斯特林機(jī)調(diào)整的挑戰(zhàn)。
[0013]目前采用的碟架系統(tǒng)需要綜合考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)與碟架本身的諧振的問題;需要考慮風(fēng)載荷;需要支撐斯特林機(jī)及發(fā)電機(jī)的負(fù)荷;需要足夠的穩(wěn)定精度保證熱量的采集;還需要足夠的低成本保證項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本實(shí)用新型所要解決技術(shù)問題是提供一種帶儲(chǔ)熱箱的太陽能雙曲反射鏡發(fā)電裝置，該裝置是基于現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能雙曲鏡面發(fā)電裝置的改進(jìn)。通過重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局，以期解決減少碟架的承重、提高碟架雙軸追蹤效率、儲(chǔ)熱蓄能穩(wěn)定、延長系統(tǒng)發(fā)電時(shí)間的問題。
[0015]為此，本實(shí)用新型解決所述問題的技術(shù)方案是一種儲(chǔ)熱箱的太陽能雙曲反射鏡發(fā)電裝置，所述裝置由基座、儲(chǔ)熱箱、斯特林機(jī)、支撐柱、配重柱、集熱器、碟架構(gòu)成，其中，所述基座與所述支撐柱相連接，在所述支撐柱的頂端設(shè)置配重柱，在配重柱上依次連接儲(chǔ)熱箱、斯特林機(jī)、碟架，所述的集熱器設(shè)置在配重柱的另一端。
[0016]優(yōu)選的，所述儲(chǔ)熱箱由石墨層、無機(jī)物相變蓄熱材料層、箱體構(gòu)成；
[0017]優(yōu)選的，所述儲(chǔ)熱箱、斯特林機(jī)、碟架同設(shè)于所述配重柱與支撐柱相連接處的一側(cè)；
[0018]優(yōu)選的，所述斯特林機(jī)設(shè)置于所述碟架與儲(chǔ)熱箱之間；
[0019]優(yōu)選的，所述石墨層是筒形結(jié)構(gòu)的石墨層；
[0020]優(yōu)選的，無機(jī)物相變蓄熱材料層所具有的工作參數(shù)是:954°C/小時(shí)、失重0.056mg/hr、蒸氣壓4.74*10—4 torr。
[0021 ]優(yōu)選的，所述的無機(jī)物相變蓄熱材料層是Na2S〇4,。
[0022]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型產(chǎn)生的積極效果是:由于本實(shí)用新型的技術(shù)方案給出了設(shè)置在基座上的支撐柱與配重柱和儲(chǔ)熱箱與斯特林機(jī)之間最佳的位置連接關(guān)系，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的碟架頭重腳輕的問題，亦即大大減輕了碟架的負(fù)荷；同時(shí)，將斯特林機(jī)設(shè)置在儲(chǔ)熱箱靠碟架的一側(cè)可以很好地解決斯特林機(jī)的散熱問題;并且將石墨層作為集熱及導(dǎo)熱的材料，將擴(kuò)容增量的硫酸鈉作為無機(jī)物相變蓄熱材料，可以使斯特林機(jī)始終處于一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型涉及的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2關(guān)于圖1中儲(chǔ)熱箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1-(內(nèi)含旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的)基座，2-儲(chǔ)熱箱，21-箱體，22-提手，23-石墨層，24-無機(jī)物相變蓄熱材料層，25-熱導(dǎo)條，26-箱體柱面，27-箱體安裝座，3-斯特林機(jī)，4-配重柱，5-集熱器，6-碟架，7-配重柱。
【具體實(shí)施方式】
[0026]正是由于現(xiàn)有運(yùn)行的太陽能蝶式發(fā)電設(shè)備在動(dòng)態(tài)工作時(shí)常常出現(xiàn)集熱效率不高、斯特林機(jī)熱機(jī)后散熱率低下、碟架易變形的問題。如若能解決，則打開了太陽能發(fā)電行業(yè)正式邁進(jìn)并網(wǎng)的大門?；诖?、究其因，實(shí)際上在蝶式太陽能發(fā)電設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)領(lǐng)域，現(xiàn)有的技術(shù)態(tài)勢已趨于成熟。但為何設(shè)備運(yùn)行時(shí)尤其是運(yùn)行一段時(shí)間后總是出現(xiàn)發(fā)電效率不高的問題呢。細(xì)分析并經(jīng)過反復(fù)的驗(yàn)證，原來問題的結(jié)癥出在設(shè)備安裝的程序不合理、設(shè)備中各部件的相互位置及連接關(guān)系穩(wěn)定性差、儲(chǔ)熱方式不佳。
[0027]針對現(xiàn)況，實(shí)施例了一種儲(chǔ)熱箱的太陽能雙曲反射鏡發(fā)電裝置，所述裝置是由基座1、儲(chǔ)熱箱2、斯特林機(jī)3、支撐柱7、配重柱4、集熱器5、碟架6構(gòu)成，其中，所述基座I與所述支撐柱7相連接，在所述支撐柱7的頂端設(shè)置配重柱4，在配重柱4上依次連接儲(chǔ)熱箱2、斯特林機(jī)3、碟架6;并且，集熱器5設(shè)置在配重柱4的另一端。本例中的儲(chǔ)熱箱是由箱體21，提手22，石墨層23，無機(jī)物相變蓄熱材料層24，熱導(dǎo)條25，箱體柱面26，箱體安裝座27構(gòu)成;其中無機(jī)物相變蓄熱材料按堆積的層次放在石墨桶內(nèi)。本例將石墨作為集熱和導(dǎo)熱的材料，將其加工成具有層次結(jié)構(gòu)的圓筒，再將滿足工作參數(shù)954°C/小時(shí)、失重0.056 mg/hr、蒸氣壓4.74*10—4 torr的硫酸鈉Na2SO4,作為優(yōu)選的無機(jī)物相變儲(chǔ)熱材料填充入圓筒內(nèi)，如此這樣從裝置的動(dòng)態(tài)反應(yīng)上可以使反射鏡的聚熱溫度處于1000°01300°C的范圍內(nèi)。而在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)，石墨的性質(zhì)是穩(wěn)定的，且與太陽輻射在鏡片上產(chǎn)生的溫度區(qū)間相適應(yīng)。同時(shí)，此溫度區(qū)間的儲(chǔ)熱材料硫酸鈉的融化溫度是也是穩(wěn)定的；故此，只要選擇適量的相變材料就可以保證儲(chǔ)熱箱的溫度恒定，從而直接為斯特林熱機(jī)的穩(wěn)定工作條件提供了良好的熱源供給環(huán)境。
[0028]本例中刻意將碟架、斯特林機(jī)儲(chǔ)熱箱、集熱器按順序統(tǒng)統(tǒng)設(shè)置在配重柱上構(gòu)成一個(gè)相對支撐柱而獨(dú)立單元，是從系統(tǒng)的穩(wěn)定性來考慮的?；鵌上的支撐柱7與裝配在支撐柱上的配重柱4，兩者之間并非十字交接，而是相對支撐柱的軸線兩柱交接點(diǎn)的位置，讓配重柱4的大部分是外延，這個(gè)外延部分的重量加之設(shè)置在配重柱頂端集熱器5的重量，可以與設(shè)置在支撐柱7上的儲(chǔ)熱箱2、斯特林機(jī)3、碟架6的重量總和相匹配，由此產(chǎn)生的積極效果是，直接徹底克服了現(xiàn)有技術(shù)中太陽能蝶式發(fā)電系統(tǒng)的頭重腳輕、靜動(dòng)態(tài)工作不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶儲(chǔ)熱箱的太陽能雙曲反射鏡發(fā)電裝置，其特征是，所述裝置由基座、儲(chǔ)熱箱、斯特林機(jī)、支撐柱、配重柱、集熱器、碟架構(gòu)成，其中，所述基座與所述支撐柱相連接，在所述支撐柱的頂端設(shè)置配重柱，在配重柱上依次連接儲(chǔ)熱箱、斯特林機(jī)、碟架，所述的集熱器設(shè)置在配重柱的另一端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)熱箱的太陽能雙曲反射鏡發(fā)電裝置，其特征是，所述儲(chǔ)熱箱由石墨層、無機(jī)物相變蓄熱材料層、箱體構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)熱箱的太陽能雙曲反射鏡發(fā)電裝置，其特征是，所述儲(chǔ)熱箱、斯特林機(jī)、碟架同設(shè)于所述配重柱與支撐柱相連接處的一側(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)熱箱的太陽能雙曲反射鏡發(fā)電裝置，其特征是，所述斯特林機(jī)設(shè)置于所述碟架與儲(chǔ)熱箱之間。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲(chǔ)熱箱的太陽能雙曲反射鏡發(fā)電裝置，其特征是，所述石墨層是筒形結(jié)構(gòu)的石墨層。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲(chǔ)熱箱的太陽能雙曲反射鏡發(fā)電裝置，其特征是，無機(jī)物相變蓄熱材料層所具有的工作參數(shù)是:954°C/小時(shí)、失重0.056 mg/hr、蒸氣壓4.74*10—4 torr。
【文檔編號(hào)】F02G1/047GK205478134SQ201620003309
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月5日
【發(fā)明人】王旭, 宋家正
【申請人】王旭, 宋家正