本发明专利技术是一种自动跟踪定向反射太阳能锅炉，它是用许多自动跟踪并定向反射阳光的反射镜单元把太阳辐射汇集到安装在一定高度上的一个或几个屏式集热蒸发器和屏式集热蒸汽过热器上，通过改变参与运行的反射镜数量来控制热力参数，使装置按设定的工况运行，可用于发电，吸收式制冷，供热，供汽，蒸馏，干燥等多种用途。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳能收集和转换装置，特别涉及一种太阳能锅炉。太阳能收集和转换或太阳能锅炉的公开技术可分两类，一类如专利公开号CN1147296中介绍和阐述的由两级聚能器与太阳塔或基面接收器组成的接收与转换系统。其太阳能收集用菲涅尔反射器作固定接收器组成初级聚能器，以简化结构和便于跟踪，或采用带焦点的三维菲涅尔反射器组成定日镜场，等效于一个巨型聚光镜，聚光镜安装在基面上，其焦点在基面上方，用计算机控制将太阳射线转向位于焦点区域内的次级聚能器，这种技术方案可组成兆瓦级的系统。定日镜场的光聚集度与其焦点长度H和该场半径R有关，聚能器的焦距越大或H/R比越大聚集度就越高，为了得到理想的光聚集度，太阳塔的高度或定日镜场的焦距应尽可能的大，对于百兆瓦级的系统，太阳塔的高度需在100米以上，因此次级聚能器和相关的中央太阳能接收器以及能量转换系统的构件均须安装在塔顶，从而导致技术上的困难和高昂的造价，对此，出现一种用塔式反射器将密集太阳光反射回地面，在基面上安装太阳能接收器的改进方案，但又产生一个塔式反射器散热困难的新问题，公开号CN1147296提出用介质镜作反射镜来解决过热问题的技术方案，但要在百米以上的高空中安装半径达10-25米的用玻璃或石英作基体的介质镜，并且在强风中不产生大的摇摆，还必需进行动态调整，进行安装与控制均非易事，由于其技术的复杂和结构的庞大，至今仍未见在工业领域内推广应用。另一类太阳能收集与转换装置或太阳能锅炉如公开号CN2264341介绍的用曝晒真空集热管将直射阳光转化为热能，或如公开号CN2261601介绍的通过柱形抛物聚光体在焦点处加热集热管中的介质。这一类技术方案的共同弱点是集热器分散在整个受光面积上，面积稍大，管路变多；集热器的真空玻璃管还作为导热介质的容器或与热管连成整体，互相间不便直接连接，而是由管路相接，使集热器尺寸的增大受到限制，而且热力参数也不便控制，所以在大功率领域的应用受到影响，目前大多用于获取热水，开水的设备。本专利技术的目的是提供一种既适于小功率的应用也适于功率大至百兆瓦级，便于工业和商业应用的太阳能锅炉。专利技术概述本专利技术由自动跟踪的定向反射镜场、屏式集热蒸发器、屏式集热蒸汽过热器和相应的控制电路组成。本专利技术所说的定向反射镜场是由大量相互独立的反射镜单元组成，可采用平面镜，不需要进行规律的排列，可按地形自由安放，无需基面，并无等效的焦点，但每个反射镜的反射光始终被控对准其中一个安装在一定高度上的屏式集热器。本专利技术的反射镜单元结构如下反射镜由内框镶嵌，在内框两个对边的中间装有转轴，使镜子可相对于有轴孔的外框旋转，而外框在另外两个对边的中间也安装转轴，可在支座上的两个轴孔中旋转，以达到反射镜可实现万向转动。而每一转轴均由一组以电机、减速齿轮、蜗轮蜗杆组成的传动机构来驱动。每个转轴连接并带动一个电位器用以检测转轴的转角。每个转轴的驱动机构除了驱动转轴旋转外，还驱动一个传感器支座，使传感器支座与反射镜同方向转动而转角比反射镜转角大一倍(即反射镜转角为φ，传感器转角为2φ)传感器支座上安装一个一维的光线方向光电传感器，其在传感器座上的初始位置可进行调整，这样当驱动装置使传感器跟踪并对准太阳入射光线而转动角度β时，驱动装置同时使反射镜转动角度0.5β，使反射光的方向保持不变，实现反射镜对太阳光定向反射跟踪的开环控制。本专利技术的反射镜单元还有一个反射光定向器，位于镜面中央的上方并安装在一个固定于地面的支架上。所说的反射光定向器由三段圆筒式部件组成，靠近反射镜的第一段部件是一斜口圆筒，内壁沿圆周方向对称地贴有四片相同的光电传感片，其中两片的法线在水平面，两片的法线在铅垂面，用以对光线的方向进行判断，中间第二段部件与第一段部件相接的一端装有镜头和光阑，在焦平面处是四片对称于原点的光电传感片，两片的轴线在水平面上，两片轴线在铅垂面上，原点在光轴上，光轴与圆筒轴重合，用以对光线方向进行精确的检测，第三段部件向外的一端装物镜，其焦平面处是十字刻度线，原点在光轴上，其内是45度斜放的反光镜，目镜与反光镜相对并安装在筒的侧面，以便于观察，其光轴与第二段部件光轴重合，起到瞄准作用。三段圆筒加工成可分解、组合的结构，并由具有水平、垂直角度调节和锁紧功能的支座与支架相连，当第三段部件轴线对准选定的屏式集热器时，用第一、二段部件传感片输出的信号来控制反射镜对太阳进行跟踪，实现定向反射的闭环控制，使反射光始终对准屏式集热器。本专利技术的定向反射镜单元的另一种结构方案是反射镜有一水平转轴，水平转轴轴架又有一垂直转轴与支座连接，从而使反射镜能进行万向转动。每个轴也由一套电机、减速齿轮、蜗轮蜗杆组成的传动机构来驱动，每个转轴连接并带动一电位器用以检测转轴的转角。在镜面上方，安放一个固定在地面的反射光定向器，控制反射镜跟踪太阳并实现定向反射的闭环控制。(图2)本专利技术的反射镜自动跟踪定向反射控制的原理是按下面三种方式实现第一种是闭环就地方式，位于反射镜上方的反射光定向器对着镜面，当从镜面反射来的光线与其轴线不平行时，其中一个或两个光线方向传感器有信号输出，控制反射镜驱动机构的电机转动，直至反射光与轴线平行，输出信号为零，反射镜即停止转动，只要连接在一起的侧视瞄准镜预先对准所选择的集热器，则可实现自动跟踪的定向反射。第二种方式是开环就地方式，与反射镜驱动机构相连的一维光线方向传感器输出信号驱动电机转动，使两个一维传感器沿两个方向跟踪太阳并同时使反射镜沿这两个方向转动，镜面的转角为传感器转角的一半，从而维持反射光线方向不变，实现对太阳光定向跟踪的开环控制。第三种方式为远方控制跟踪，是由反射镜转轴上所连接的电位器来实现，当转轴转动的时候，带动电位器转动，电位器的输出电压即表示转角的大小，将此电压送至计算机系统，由计算机发出指令控制反射镜的驱动机构转动，当电位器的输出电压等于所要求的给定电压值时，也就是转轴转至所要求的角度位置，电机停止转动，而这个给定角度是根据当时太阳光实测方位角，反射镜相对集热屏的几何位置参数，用解析几何方法由计算机在线计算出来的数值，从而实现对反射镜的远方控制。当反射镜数量很多时，远方控制的计算机应采用分散集中系统，可简化接口电路的接线，由于计算机的开入、开出、模入、模出接口电路以及控制软件，有关角度计算软件均属公知技术，故不在此说明。本专利技术所说的屏式集热蒸发器由汽包、集热屏组成。由一上升管，下降管的下端口连在一起成为一个U型管单元，若干个U型管单元并排组成一吸热屏，上升管和下降管上端弯出一个热膨胀伸缩段后穿入汽包，上升管上端口超出汽包水位面，下降管上端口在汽包底部，穿管部位与汽包严密焊接，每个U型管单元套上双层玻璃真空套筒，用一托架与单元管连接，托架为两片半圆形铁件，外缘上下有凸边为玻璃真空套筒定位，上下套筒与托架的接触面用高温保温纤维棉作密封垫进行密封，一个集热屏有两个吸热屏前后放置，两个吸热屏的U型单元管交错排列，以充分吸收阳光，单元管表面进行发黑处理。屏式集热蒸发器的另一个结构方案是由汽包集、热屏、下联箱和箱式保温体组成。所说的箱式保温体其前壁由双层玻璃和框架构成，并作为透光窗口，夹层中通水以吸收密集阳光通过玻璃时产生的热量，被加热的水流至一热交换器用来预热给水泵前待送进汽包的给本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动跟踪定向反射的太阳能锅炉，其特征是包括根据地形和按互不遮挡来放置的许多自动跟踪并定向反射阳光的反射镜单元，还包括安装在设定高度上的一个或几个屏式集热蒸发器和需用个数的屏式集热蒸汽过热器，所说的反射镜单元是由电机、减速齿轮、蜗轮蜗杆机构驱动的具有两个相互垂直转轴的可万向转动的反射镜，在转轴上连接并带动一个电位器，在镜面中央的上方，一个反射光定向器与镜面相对，反射光定向器是三段圆筒式部件，靠近反射镜的第一段部件为一斜口圆筒，内壁沿圆周方向对称地贴有四片相同的光电传感片，其中两片的法线在水平面，两片的法线在铅垂面，中间第二段部件与第一段部件相接的一端装有镜头和光阑，在焦平面处是四片对称于原点的光电传感片，两片的轴线在水平面上，两片轴线在铅垂面上，原点在光轴上，光轴与圆筒轴重合，第三段部件向外的一端装物镜，其焦平面处是十字刻度线，原点在光轴上，其内有４５度斜放的反光镜，目镜与反光镜相对并安装在筒的侧面，光轴与第二段部件光轴重合，三个部件成可分解、组合的结构，由具有水平、垂直角度调节和锁紧功能的支座与固定在地面上的支架相连，所说的屏式集热蒸发器由一上升管、下降管下端口相连成为Ｕ型管单元，若干单元排列成吸热屏，其上端口均与汽包焊接连在一起，下降管上端口插入汽包并靠近底部，上升管上端口插入汽包并超出水位面，每个Ｕ型管单元套上双层真空玻璃套筒进行保温，套筒由托架固定在Ｕ型单元管上，真空玻璃套筒端口隔以保温纤维垫进行密封，由前后两个吸热屏组成集热屏，两个吸热屏的Ｕ型管单元交错排列，所说的屏式集热蒸汽过热器由一上升管、下降管的下端口相连成为Ｕ型管单元，若干单元排列成吸热屏，下降管的上端口与进汽联箱相连并焊在一起，上升管的上端口与出汽联箱相连并焊在一起，每个Ｕ型管单元套上双层真空玻璃套筒进行保温，套筒由托架固定在Ｕ型单元管上，真空玻璃套筒端口隔以保温纤维垫进行密封，前后两个吸热屏组成集热屏，两个吸热屏的Ｕ型管单元交错排列。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄元卓，黄鸣谦，
申请(专利权)人：黄元卓，黄鸣谦，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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