一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)，屬于太陽能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國能源利用總量已經(jīng)穩(wěn)居世界前列，然而我國能源利用結(jié)構(gòu)不甚合理。目前的能源結(jié)構(gòu)依舊是以煤炭為主導(dǎo)，約占總體能源消耗的70%左右。這種以煤炭為主體的能源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了諸如酸雨、顆粒物排放、水體污染等環(huán)境和社會問題。尋求太陽能等可再生能源是解決我國能源緊缺與能源污染問題的有效手段。太陽能熱利用有聚光和非聚光兩種主要形式。聚光形式的太陽能熱利用系統(tǒng)主要有塔式、槽式、蝶式和菲涅爾式；非聚光形式的太陽能熱利用系統(tǒng)主要是太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)?，F(xiàn)有專利大都研宄某一種形式下面的太陽能熱利用系統(tǒng)，很少有將聚光和非聚光形式的太陽能熱利用方式耦合起來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)，解決了如何降低原塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的鏡場規(guī)模、提高原太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率的問題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)，其特征是，包括集熱棚、設(shè)置在所述集熱棚中心的太陽能煙囪；所述集熱棚邊緣設(shè)置有若干個定日鏡；所述集熱棚包括集熱棚蓋板、集熱棚支撐和蓄熱層；所述煙囪內(nèi)設(shè)置有用于加熱空氣的換熱管、煙囪外設(shè)置有用于收集所述定日鏡反射的太陽能的外腔式吸熱器；所述集熱棚和煙囪的結(jié)合處設(shè)置有風(fēng)力透平。
[0005]前述的一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)，其特征是，所述定日鏡采用雙軸跟蹤運(yùn)行模式；所述定日鏡在聚光-非聚光復(fù)合模式下用于跟蹤太陽，在非聚光模式下用于作為集熱棚的外延。
[0006]前述的一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)，所述集熱棚支撐用于支撐集熱棚蓋板的重量；所述集熱棚蓋板與蓄熱層之間形成空氣流道；所述集熱棚蓋板的兩端分別設(shè)置有非聚光模式下空氣入口和聚光-非聚光復(fù)合模式下空氣入口。
[0007]前述的一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)，其特征是，所述外腔式吸熱器與煙囪內(nèi)的換熱管通過管路相連，所述換熱管內(nèi)流動有換熱工質(zhì)。
[0008]前述的一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)，其特征是，所述外腔式吸熱器位于集熱棚中間偏下位置；所述換熱管貫穿集熱棚內(nèi)壁并采用螺旋上升管布置方式。
[0009]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:本系統(tǒng)具有太陽能煙囪和太陽能塔的雙重優(yōu)勢，存在聚光和非聚光兩種耦合利用太陽能的方式；能夠有效降低集熱棚面積和煙囪高度，充分回收多種型式的能量，提高了系統(tǒng)的熱效率。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中附圖標(biāo)記的含義:
1-煙囪，2-外腔式吸熱器，3-換熱管，4-集熱棚支撐，5-蓄熱層，6-風(fēng)力透平，7-集熱棚蓋板，8-聚光-非聚光復(fù)合模式下空氣入口，9-定日鏡，10-定日鏡支架，11-非聚光模式下空氣入口，12-太陽光。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0013]本系統(tǒng)的工作分為兩種模式:
在非聚光模式下，太陽能加熱集熱棚蓋板7下方的蓄熱層5，使得蓄熱層5溫度升高從而加熱其上方的空氣?？諝鉁囟壬摺⒚芏冉档?，具有向上流動的趨勢?？諝庠谔柲軣焽鐸的抽吸作用下流向集熱棚中心的太陽能煙囪1，通過煙囪I后由出口流出系統(tǒng)，環(huán)境大氣中的空氣從集熱棚入口不斷進(jìn)入系統(tǒng)，如此循環(huán)。空氣流過集熱棚與煙囪I的連接處時，推動位于此處的風(fēng)力透平6轉(zhuǎn)動，風(fēng)力透平6帶動發(fā)電機(jī)產(chǎn)出電能。
[0014]在聚光-非聚光復(fù)合模式下，位于集熱棚邊緣的定日鏡9從水平狀態(tài)轉(zhuǎn)動至跟蹤太陽狀態(tài)。多個定日鏡9跟蹤太陽，將太陽光12聚集在煙囪I外壁面的外腔式吸熱器2上。外腔式吸熱器2內(nèi)布置換熱管管路，換熱管管路與煙囪I內(nèi)換熱管3相連，從而將聚集的太陽能傳遞進(jìn)入煙囪I內(nèi)壁面?？諝饬髟谠撃Ｊ较鲁嗽诩療崤飪?nèi)受熱外，在煙囪I內(nèi)也收熱，從而提高了空氣流的速度。此種模式下集熱棚半徑小，集熱棚空氣入口離煙囪I入口更近，更利于系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng)。該種模式下也是通過高速空氣流推動集熱棚與煙囪I結(jié)合處的風(fēng)力透平6發(fā)電。
[0015]非聚光型式的太陽能熱氣流系統(tǒng)和塔式太陽能聚光系統(tǒng)兩個系統(tǒng)合理組合，充分利用了太陽能的熱量。利用太陽能熱氣流系統(tǒng)產(chǎn)生電能和強(qiáng)大上升氣流推動風(fēng)力透平6轉(zhuǎn)動，利用定日鏡9聚集陽光在煙囪I內(nèi)進(jìn)一步加熱空氣、提升空氣流動速度從而獲得更多的電能輸出。在本系統(tǒng)中集熱棚半徑不會過大，煙囪I高度也不會過高，原因是在集熱棚邊緣引入了定日鏡9，因而提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。
[0016]為了便于本系統(tǒng)的正常運(yùn)作，換熱工質(zhì)具有較大的比熱容和汽化溫度，集熱棚蓋板7采用透射率高、吸收率或反射率低的材料，定日鏡9的鏡面在水平位置時透射率高、反射率和吸收率低，在傾斜跟蹤太陽時反射率高，透射率和吸收率低。
[0017]本系統(tǒng)的具體工作過程如下:
在太陽輻射強(qiáng)烈的白天，空氣在集熱棚蓋板7與蓄熱層5形成的腔道內(nèi)受熱膨脹、溫度升高、密度降低，從而形成了與周圍環(huán)境的密度差，具有向上流動的趨勢?？諝鈴募療崤锶肟谶M(jìn)入系統(tǒng)，從煙囪I出口流出系統(tǒng)，形成了空氣流動循環(huán)。集熱棚所收集到的氣流在煙囪I內(nèi)匯集，在煙囪I底部推動風(fēng)力透平6轉(zhuǎn)動，并由發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。在輻射不強(qiáng)烈或者需要高發(fā)電功率的場合下，定日鏡9跟蹤太陽使得系統(tǒng)運(yùn)行在聚光-非聚光復(fù)合模式下。定日鏡9從原水平位置轉(zhuǎn)動至跟蹤太陽位置，太陽光12聚集至煙囪I上的腔體式吸熱器上，再通過換熱管管路以及流動工質(zhì)將熱量傳遞給煙囪I內(nèi)壁面的換熱管3，煙囪I內(nèi)換熱管3進(jìn)一步加熱煙囪I內(nèi)空氣流，從而提高空氣流速度、提高系統(tǒng)發(fā)電功率。
[0018]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)，其特征是，包括集熱棚、設(shè)置在所述集熱棚中心的太陽能煙囪；所述集熱棚邊緣設(shè)置有若干個定日鏡；所述集熱棚包括集熱棚蓋板、集熱棚支撐和蓄熱層；所述煙囪內(nèi)設(shè)置有用于加熱空氣的換熱管、煙囪外設(shè)置有用于收集所述定日鏡反射的太陽能的外腔式吸熱器；所述集熱棚和煙囪的結(jié)合處設(shè)置有風(fēng)力透平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)，其特征是，所述定日鏡采用雙軸跟蹤運(yùn)行模式；所述定日鏡在聚光-非聚光復(fù)合模式下用于跟蹤太陽，在非聚光模式下用于作為集熱棚的外延。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)，所述集熱棚支撐用于支撐集熱棚蓋板的重量；所述集熱棚蓋板與蓄熱層之間形成空氣流道；所述集熱棚蓋板的兩端分別設(shè)置有非聚光模式下空氣入口和聚光-非聚光復(fù)合模式下空氣入口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)，其特征是，所述外腔式吸熱器與煙囪內(nèi)的換熱管通過管路相連，所述換熱管內(nèi)流動有換熱工質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)，其特征是，所述外腔式吸熱器位于集熱棚中間偏下位置；所述換熱管貫穿集熱棚內(nèi)壁并采用螺旋上升管布置方式。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種追日太陽能煙囪熱氣流系統(tǒng)，其特征是，包括集熱棚、設(shè)置在所述集熱棚中心的太陽能煙囪；所述集熱棚邊緣設(shè)置有若干個定日鏡；所述集熱棚包括集熱棚蓋板、集熱棚支撐和蓄熱層；所述煙囪內(nèi)設(shè)置有用于加熱空氣的換熱管、煙囪外設(shè)置有用于收集所述定日鏡反射的太陽能的外腔式吸熱器；所述集熱棚和煙囪的結(jié)合處設(shè)置有風(fēng)力透平。本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：本系統(tǒng)具有太陽能煙囪和太陽能塔的雙重優(yōu)勢，存在聚光和非聚光兩種耦合利用太陽能的方式；能夠有效降低集熱棚面積和煙囪高度，充分回收多種型式的能量，提高了系統(tǒng)的熱效率。
【IPC分類】F03G6-04, F03G6-06
【公開號】CN104879284
【申請?zhí)枴緾N201510314805
【發(fā)明人】曹飛, 毛宇飛, 劉慶君, 肖洪, 白建波, 朱天宇
【申請人】河海大學(xué)常州校區(qū)
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月10日