專利名稱：光聚變太陽能鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明為一種光聚變太陽能鍋爐，屬太陽能應(yīng)用新領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造了社會(huì)的繁榮，促進(jìn)了人類的文明和進(jìn)步，但同時(shí)也帶來難以挽回的負(fù)面影響。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，為了發(fā)展生產(chǎn)力全人類消耗的能源折合標(biāo)準(zhǔn)煤約15X1012kg/年，相當(dāng)于每秒鐘產(chǎn)生1.39 X IO13J/s的熱量。人類每年約向大氣中排放3X 101°噸的二氧化碳,使陸地、海洋和大氣之間二氧化碳交換的平衡受到破壞,結(jié)果使大氣中二氧化碳的含量每年增加7.5X IO9噸，形成溫室效應(yīng)，導(dǎo)致全球氣候變暖，冰川融化，海平面上升，農(nóng)作物干枯，洪水肆虐，造成人類生存環(huán)境的深度惡化。
如何應(yīng)對資源和環(huán)境的重大挑戰(zhàn)，成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。2010年12月192個(gè)國家的環(huán)境部長和其他官員在丹麥哥本哈根召開聯(lián)合國全球氣候大會(huì)，許多有識之士面對二氧化碳和其他有害物質(zhì)排放對環(huán)境造成的污染大聲疾呼，我們的地球母親已經(jīng)在“發(fā)燒”了，著名天體物理學(xué)家史蒂芬 霍金說:“200年后人類將毀滅，因?yàn)槿祟惖呢澙泛蜔o知”。與會(huì)官員繼《京都議定書》一期承諾到期后限制二氧化碳排放的后續(xù)方案，就未來應(yīng)對氣候變化的全球行動(dòng)簽署新的協(xié)議，被認(rèn)為是又一具有劃時(shí)代意義的全球氣候協(xié)議書，對地球今后的氣候變化走向?qū)a(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，被喻為是“拯救人類的最后一次機(jī)會(huì)”的會(huì)議。因此，低碳經(jīng)濟(jì)已不單純是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問題，也不是商業(yè)價(jià)值問題，而是關(guān)乎拯救地球生態(tài)環(huán)境，關(guān)乎人類生存發(fā)展的命運(yùn)問題！聯(lián)合國世界末日之鐘已幾次指向了午夜O點(diǎn)，警示人們只有全人類的共同努力，才能遏制地球環(huán)境的惡化！
在深刻反思化石類能源對氣候變化危害的同時(shí)，人類對風(fēng)能、潮汐能、太陽能等清潔能源的研究開發(fā)一刻也沒有停止，尤 其是對太陽能的研究更進(jìn)行了不懈的努力。
開發(fā)利用太陽能，首先是具有取之不盡用之不竭的資源基礎(chǔ)
太陽作為地球最親密的伙伴，其直徑139.3X 104km,是地球直徑的109倍，質(zhì)量1.989X 103°kg，為地球質(zhì)量的33 X IO4倍。太陽中心區(qū)不停地進(jìn)行熱核反應(yīng)，其核心溫度156X 105°C，表面溫度5800°C，并每秒鐘向宇宙空間輻射約3.83 X IO26J/s的能量，雖然日地平均距離15X 107km，但地球表面仍能接收到其中22億分之一的輻射能量，成為地球上光和熱的主要來源，僅此22億分之一，就相當(dāng)于太陽每年無償饋送給地球I億座100億度的核電廠。正是由于太陽輻射到地球的光和熱，才有了地球萬物的休養(yǎng)生息，才有了人類的智慧和文明。因此，積極開發(fā)和利用太陽能，較之地球上各種生物加化石能源的總和，太陽能是取之不盡，用之不竭的最豐富能源。
二是太陽能利用清潔無害，保護(hù)環(huán)境，拯救地球
利用太陽能無需附加任何燃料，純粹是光和熱、光和電的能量轉(zhuǎn)換，不必?fù)?dān)心二氧化碳排放，非常有利于環(huán)境保護(hù)，對逐步康復(fù)人類的生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)具有極其深遠(yuǎn)的意義。
三是人類對太陽能的開發(fā)利用已積累了成熟的技術(shù)和成功的經(jīng)驗(yàn)
受古人類削冰取火的啟示，太陽能利用已遍及各個(gè)領(lǐng)域，小型太陽能制熱技術(shù)和產(chǎn)品普及到千家萬戶，太陽能光伏發(fā)電在部分日照條件充裕的邊遠(yuǎn)地區(qū)，已經(jīng)是城市的主供電源。上世紀(jì)以來，太陽能熱發(fā)電已有一定規(guī)模。塔式太陽能熱發(fā)電容量美國已從法國、原聯(lián)邦德國和意大利的mw發(fā)展到1(MW;碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)從上世紀(jì)80年代起，美國、德國、西班牙、前蘇聯(lián)也建成了一批容量5 50kW的熱發(fā)電項(xiàng)目；槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)在美國人John Ericsson采用槽形拋物面太陽能集熱裝置驅(qū)動(dòng)了一臺(tái)熱風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上，國際能源機(jī)構(gòu)9個(gè)成員國共同完成了 了一項(xiàng)總功率500kW的示范試驗(yàn)，隨后，美國和以色列聯(lián)合組成的LUZ國際公司在美國南加州建造了第一座商業(yè)化槽式太陽能電站，之后至1991年一共建造了 9個(gè)柱形拋物槽鏡分散聚光系統(tǒng)的太陽能熱發(fā)電站，總裝機(jī)容量為353.8MW,是世界上規(guī)模最大、成效最高的太陽能發(fā)電工程。我國對于槽式太陽能熱發(fā)電雖然起步較晚，但在中科院和中國科技大學(xué)前期實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，已相繼建成一批100KW、200KW槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目，中國航天科技集團(tuán)550麗槽式太陽能熱發(fā)電站項(xiàng)目計(jì)劃總投資110億元，已獲得國家“863”和國防科工委研發(fā)經(jīng)費(fèi)支持，將在內(nèi)蒙達(dá)旗展旦召蘇木境內(nèi)開工建設(shè)。
盡管太陽能熱發(fā)電技術(shù)有著極其誘人的發(fā)展前景，但由于其昂貴的利用成本，商業(yè)上沒有得到大規(guī)模發(fā)展，其制約瓶頸一是太陽能能流密度低，需要大面積光學(xué)反射裝置和接收裝置；二是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率低，年太陽能凈發(fā)電效率不超過15% ;三是太陽能供應(yīng)不連續(xù)、不穩(wěn)定。上述三點(diǎn)制約都需要在系統(tǒng)中增加龐大的聚能、接受、蓄熱裝置和管路系統(tǒng)，導(dǎo)致太陽能熱發(fā)電投資成本是天然氣電站投資成本的7倍。在兩者價(jià)格體系相差懸殊的情況下，太陽能熱發(fā)電技術(shù)難以沖破利益的誘惑，形成商業(yè)化開發(fā)規(guī)模。因此，只有攻克低成本高效聚能和熱電轉(zhuǎn)化技術(shù)的瓶頸，才能加快太陽能熱發(fā)電的商業(yè)化發(fā)展。
近年來，一種“聚能光斑”理論和“死亡射線”試驗(yàn)引起廣泛關(guān)注。
“聚能光斑”理論研究表明:一個(gè)直徑lm，面積0.78m2，溫度在2000°C左右的太陽能聚能光斑，其光熱發(fā)電量可供2萬戶人家使用I年，即使將光斑直徑縮小為20cm，面積314cm2，溫度在300-400 °C之間，也可以安裝相當(dāng)于6kw左右的太陽能聚光電池，年發(fā)電量在HOOOkwh左右，可以解決近10個(gè)家庭的日常用電。
“死亡射線”試驗(yàn)為美國19歲少年Eric Jacqmain在普通42英寸衛(wèi)星信號接收盤上黏滿5800多塊小玻璃鏡面，其焦點(diǎn)溫度可達(dá)3000-3600°C，該溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出自然界中常見的大部分物體的熔點(diǎn)，足以熔化鋼鐵、煮沸水泥、瞬間摧毀任何有機(jī)材料，被稱為“死亡射線”。
上述太能能技術(shù)和產(chǎn)品的工業(yè)性開發(fā)及“聚能光斑”理論和“死亡射線”試驗(yàn)，其太陽能聚能焦點(diǎn)溫度達(dá)到1000-3000°C，技術(shù)上是無容置疑的，關(guān)鍵是如何攻克低成本獲取大直徑聚能光斑的關(guān)鍵技術(shù)-聚光鏡和聚光材料，使太陽能利用實(shí)現(xiàn)規(guī)?；蜕虡I(yè)化。
我國幅員遼闊，地處陽光充沛的亞熱帶地區(qū)，陸地面積每年接收的太陽輻射總量在3.3 X IO3 8.4X 106kJ/m2a之間，相當(dāng)于2.4X IO4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。全國總面積2/3以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)，日照在5X106kJ/m2a以上。著名美國華裔科學(xué)家朱棣文博士經(jīng)論證后說:“即使全用太陽能發(fā)電來滿足全球能源需求，所需的面積也不過才占全部海洋面積2.3%或全部沙漠的51.4%，甚至才是撒哈拉沙漠面積的91.5%”。如此豐富的太陽能資源，對開發(fā)利用太陽能提供了得天獨(dú)厚的良好條件。
發(fā)明的探索過程和成功往往只有一步之遙，以往的太陽能發(fā)電之所以技術(shù)上可行，但卻因成本問題影響推廣，關(guān)鍵是其技術(shù)思路著眼于“散”，如光伏發(fā)電要上規(guī)模，就鋪天蓋地的鋪電池板，太陽能取暖要規(guī)?；驼麡钦麡堑嘏偶療峁?，這樣大規(guī)模地?cái)U(kuò)大占地面積，大批量地使用光電耗材，要降低造價(jià)反而是不應(yīng)該的。如果技術(shù)路線立足于“聚”，技術(shù)和成本就會(huì)有機(jī)結(jié)合，取得一本萬利的實(shí)施效果。發(fā)明內(nèi)容:
針對上述太陽能利用效率低、成本高、陽光供應(yīng)不連續(xù)的瓶頸制約，本發(fā)明的目的是:
采用凸透鏡和各式聚光鏡多焦共聚形成“聚能光斑”原理，獨(dú)創(chuàng)性地將碟式、槽式、塔式等各種聚焦工藝巧妙地集于一體，既降低成本，又提高效率，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)供熱，使太陽能利用快速集成化、規(guī)?；?，開創(chuàng)商業(yè)化利用太陽能的里程碑。
本發(fā)明的工作原理是:
所述的光聚變太陽能鍋爐，其冷水流經(jīng)置于曲面立式支架聚光鏡聚焦點(diǎn)的供水盤管進(jìn)行高強(qiáng)度預(yù)熱后流入儲(chǔ)熱罐，在儲(chǔ)熱罐吸熱保溫層的屏蔽下罐內(nèi)預(yù)熱水二次升溫，曲面聚光釜和碟式聚光鏡三維多焦共聚，激發(fā)真空聚能反應(yīng)釜內(nèi)的超導(dǎo)工質(zhì)劇烈理化反應(yīng)，用1000倍于銅的傳熱速度以輻 射、對流、傳導(dǎo)方式對罐內(nèi)二次加熱水進(jìn)行超高強(qiáng)度三次加熱，三次加熱后的高溫水從環(huán)形真空管束和真空聚能反應(yīng)釜中盤旋流出，進(jìn)行四次加熱，為后續(xù)供熱、發(fā)電、制冷提供高溫?zé)釀?dòng)力工質(zhì)。
本發(fā)明光聚變太陽能鍋爐的技術(shù)解決方案是:
本發(fā)明所述的光聚變太陽能鍋爐包括立式支架(6)支撐的儲(chǔ)熱罐(4)、用環(huán)形真空管束(5)與儲(chǔ)熱罐(4)密封聯(lián)接的真空聚能反應(yīng)釜(8)、置于立式支架(6)曲面聚光鏡焦點(diǎn)處的補(bǔ)水盤管(12)、回水管(11)和置于環(huán)形真空管束(5)中心并從真空聚能反應(yīng)釜(8)中通過的供熱管線(13)以及以真空聚能反應(yīng)釜(8)為焦點(diǎn)三維放射狀設(shè)置并由萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)控制與太陽同步運(yùn)動(dòng)的曲面聚光釜(7)和碟式聚光鏡(9)，各正透鏡與聚光鏡對應(yīng)聚焦形成群焦共聚產(chǎn)生熾熱聚能光斑加熱工質(zhì)。
本發(fā)明所述的立式支架￠)為三角支撐或多柱支撐，其結(jié)構(gòu)形式為以下三種類型之一:
第一種為圓筒柱式支撐或框架式支撐；
第二種為鋼結(jié)構(gòu)曲面柱式支撐，曲面柱南北向布局，其受光面凹槽內(nèi)敷設(shè)聚光鏡，南側(cè)兩根曲面柱凹槽內(nèi)聚光鏡的焦點(diǎn)處設(shè)置補(bǔ)水盤管(12)，北側(cè)一根曲面柱凹槽內(nèi)聚光鏡的焦點(diǎn)處設(shè)置回水管(11)，兩條補(bǔ)水盤管(12)和一條回水管(11)延伸到儲(chǔ)熱罐(4)內(nèi)的部分焊接在儲(chǔ)熱罐體上，形成三角加強(qiáng)支撐，局部開漏水孔；
第三種為在上述第二種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)水盤管(12)和回水管(11)上方設(shè)置條式曲面聚光鏡，其焦點(diǎn)與上述曲面柱凹槽內(nèi)聚光鏡形成雙焦共聚。
本發(fā)明所述的儲(chǔ)熱罐(4)為球罐或者為圓筒罐或者為方罐，其頂部開人孔(2)并裝設(shè)避雷針(I)，背陽面裝設(shè)爬梯護(hù)欄，儲(chǔ)熱罐(4)外表面敷設(shè)吸熱保溫層(3)，吸熱保溫層(3)為以下二種類型之一:
第一種為紅外線復(fù)合吸熱保溫材料；
第二種為吸熱保溫基層加敷設(shè)光伏電池板。
本發(fā)明所述的真空聚能反應(yīng)釜(8)為球形或圓柱形，內(nèi)裝超導(dǎo)工質(zhì)，其上部設(shè)置三組或多組與儲(chǔ)熱罐(4)和真空聚能反應(yīng)釜(8)互相密封聯(lián)通的環(huán)形真空管束(5)，伸入儲(chǔ)熱罐(4)內(nèi)的環(huán)形真空管束(5)呈向上彎曲的放射狀分上、中、下三層或多層密封焊接在儲(chǔ)熱罐(4)上；供熱管線(13)通過環(huán)形真空管束(5)中心以直管或盤管形式插入真空聚能反應(yīng)釜(8)中，其進(jìn)出口兩端與真空聚能反應(yīng)釜(8)密封焊接。
本發(fā)明所述的曲面聚光釜(7)和碟式聚光鏡(9)為大尺寸單鏡或小尺寸鏡組，分別以真空聚能反應(yīng)釜(8)為焦點(diǎn)呈南西向和南東向120°放射狀三維分布，并由萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)控制與太陽同步運(yùn)動(dòng)形成三焦共聚或多焦共聚。
本發(fā)明所述的曲面聚光釜(7)為一組環(huán)形曲面聚光釜群，每單個(gè)曲面聚光鏡(7-1)的經(jīng)向兩端由可活動(dòng)的子經(jīng)向軸(7-2)與子經(jīng)環(huán)(7-3)裝配，與子經(jīng)向軸(7-2)垂直的子經(jīng)環(huán)(7-3)兩端由可活動(dòng)的子緯向軸(7-4)與子緯環(huán)(7-5)裝配；整個(gè)聚光釜群的經(jīng)向兩端由可活動(dòng)的母經(jīng)向軸(7-6)與母經(jīng)環(huán)(7-7)裝配，與母經(jīng)向軸(7-6)垂直的母經(jīng)環(huán)(7-7)兩端由可活動(dòng)的母緯向軸(7-8)與母緯環(huán)(7-9)裝配；曲面聚光釜(7)既可由母經(jīng)緯環(huán)(7-7)和(7-9)引導(dǎo)同步跟蹤太陽360°公轉(zhuǎn)，每單個(gè)曲面聚光鏡(7-1)又可由子經(jīng)緯環(huán)(7-3)和(7-5)引導(dǎo)同步跟蹤太陽360°自轉(zhuǎn)，形成多焦共聚。
本發(fā)明所述的萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)為由球形萬向節(jié)、牽引連桿、微型電機(jī)減速裝置、定日傳感器組成的微機(jī)控制系統(tǒng)，其與陽光同步運(yùn)動(dòng)的控制方式為以下三種類型之
第一種為模擬地球24小時(shí)自轉(zhuǎn)一周的鐘控裝置加萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)微機(jī)自控聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
第二種為光影或光熱定日傳感器加萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)微機(jī)自控聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
第三種為熱敏記憶材料定向加萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)微機(jī)自控聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明所述的曲面聚光釜(7)、碟式聚光鏡(9)和與其聚焦點(diǎn)的真空聚能反應(yīng)釜(8)及用環(huán)形真空管束(5)密封聯(lián)接的儲(chǔ)熱罐(4)和與其涉及的熱力循環(huán)系統(tǒng)，可串聯(lián)組成南北排列東西走向的大型太陽能熱發(fā)電矩陣，或并聯(lián)組成環(huán)形球陣，并網(wǎng)運(yùn)行容量10-1000MW。
本發(fā)明光聚變太陽能鍋爐與通用鍋爐比較，具有不用任何燃料，完全清潔無害，節(jié)能減排的突出優(yōu)勢，是人類社會(huì)今后用能耗能的必然選擇和最終歸宿。


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圖1為光聚變太陽能鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1的曲面聚光釜群主視方向示意其中:
1.光聚變太陽能鍋爐部件和管網(wǎng)如下:
(I).避雷針；(2).人孔；(3).吸熱保溫層；(4).儲(chǔ)熱罐；(5).環(huán)形真空管束；(6).立式支架；(7).曲面聚光釜；(8).真空聚能反應(yīng)釜；(9).碟式聚光鏡；(10).萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；(II).回水管；(12).補(bǔ)水盤管；(13).供熱管線。
2.曲面聚光釜群部件如下:
7-1.曲面聚光鏡；7-2.子經(jīng)向軸；7-3.子經(jīng)環(huán)；7_4.子緯向軸；7_5.子緯環(huán)；7-6.母經(jīng)向軸；7-7.母經(jīng)環(huán)；7-8.母緯向軸；7-9.母緯環(huán)。
實(shí)施方案:
如圖1、圖2所示:本發(fā)明所述的光聚變太陽能鍋爐包括立式支架(6)支撐的儲(chǔ)熱罐(4)、用環(huán)形真空管束(5)與儲(chǔ)熱罐(4)密封聯(lián)接的真空聚能反應(yīng)釜(8)、置于立式支架(6)曲面聚光鏡焦點(diǎn)處的補(bǔ)水盤管(12)、回水管(11)和置于環(huán)形真空管束(5)中心并從真空聚能反應(yīng)釜⑶中通過的供熱管線(13)以及以真空聚能反應(yīng)釜⑶為焦點(diǎn)三維放射狀設(shè)置并由萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)控制與太陽同步運(yùn)動(dòng)的曲面聚光釜(7)和碟式聚光鏡(9)，各正透鏡與聚光鏡對應(yīng)聚焦形成群焦共聚產(chǎn)生熾熱聚能光斑加熱工質(zhì)。
按上述結(jié)構(gòu)的光聚變太陽能鍋爐工作原理是:
所述的光聚變太陽能鍋爐，其冷水流經(jīng)置于曲面立式支架(6)聚光鏡聚焦點(diǎn)的補(bǔ)水盤管(12)進(jìn)行高強(qiáng)度預(yù)熱后流入儲(chǔ)熱罐(4)，在儲(chǔ)熱罐(4)吸熱保溫層的屏蔽下罐內(nèi)預(yù)熱水二次升溫，曲面聚光釜(7)和碟式聚光鏡(9)三維多焦共聚，激發(fā)真空聚能反應(yīng)釜(8)內(nèi)的超導(dǎo)工質(zhì)劇烈理化反應(yīng)，用1000倍于銅的傳熱速度以輻射、對流、傳導(dǎo)方式對罐內(nèi)二次加熱水進(jìn)行超高強(qiáng)度三次加熱，三次加熱后的高溫水從環(huán)形真空管束(5)和真空聚能反應(yīng)釜(8)中盤旋流出，進(jìn)行四次加熱，為后續(xù)供熱、發(fā)電、制冷提供高溫?zé)釀?dòng)力工質(zhì)。
所述的立式支架(6)為三柱鋼結(jié)構(gòu)曲面柱式支撐，曲面柱南北向布局，其受光面凹槽內(nèi)敷設(shè)聚光鏡，南側(cè)兩根曲面柱凹槽內(nèi)聚光鏡的焦點(diǎn)處設(shè)置補(bǔ)水盤管(12)，北側(cè)一根曲面柱凹槽內(nèi)聚光鏡的焦點(diǎn)處設(shè)置回水管(11)，補(bǔ)水盤管(12)和回水管(11)上方設(shè)置條式曲面聚光鏡，其焦點(diǎn)與上述曲面柱凹槽內(nèi)聚光鏡形成雙焦共聚。兩條補(bǔ)水盤管(12)和一條回水管(11)延伸到儲(chǔ)熱罐(4)內(nèi)的部分焊接在儲(chǔ)熱罐體上，形成三角加強(qiáng)支撐，局部開漏水孔，曲面柱設(shè)計(jì)高度10m。
所述的儲(chǔ)熱罐(4)為球罐，其頂部開人孔(2)并裝設(shè)避雷針(I)，背陽面裝設(shè)爬梯護(hù)欄，儲(chǔ)熱罐(4)外表面敷設(shè)由紅外線復(fù)合吸熱保溫材料組成的吸熱保溫層(3)，球罐容積按滿足50戶村民自然村供熱需求設(shè)計(jì)，直徑6m。
所述的真空聚能反應(yīng)釜(8)為球形，內(nèi)裝超導(dǎo)工質(zhì)，其上部設(shè)置三組與儲(chǔ)熱罐(4)和真空聚能反應(yīng)釜(8)互相密封聯(lián)通的環(huán)形真空管束(5)，伸入儲(chǔ)熱罐(4)內(nèi)的環(huán)形真空管束(5)呈向上彎曲的放射狀分上、中、下三層密封焊接在儲(chǔ)熱罐⑷上；供熱管線(13)通過環(huán)形真空管束(5)中心以盤管形式插入真空聚能反應(yīng)釜(8)中，其進(jìn)出口兩端與真空聚能反應(yīng)釜(8)密封焊接。
所述的曲面聚光釜(7)和碟式聚光鏡(9)為小尺寸鏡組，分別以真空聚能反應(yīng)釜(8)為焦點(diǎn)呈南西向和南東向120°放射狀三維分布，并由萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)控制與太陽同步運(yùn)動(dòng)形成三焦共聚或多焦共聚。
所述的曲面聚光釜(7)為I大8小環(huán)形曲面聚光釜群，每單個(gè)曲面聚光鏡(7-1)的經(jīng)向兩端由可活動(dòng)的子經(jīng)向軸(7-2)與子經(jīng)環(huán)(7-3)裝配，與子經(jīng)向軸(7-2)垂直的子經(jīng)環(huán)(7-3)兩端由可活動(dòng)的子緯向軸(7-4)與子緯環(huán)(7-5)裝配；整個(gè)聚光釜群的經(jīng)向兩端由可活動(dòng)的母經(jīng)向軸(7-6)與母經(jīng)環(huán)(7-7)裝配，與母經(jīng)向軸(7-6)垂直的母經(jīng)環(huán)(7-7)兩端由可活動(dòng)的母緯向軸(7-8)與母緯環(huán)(7-9)裝配；曲面聚光釜(7)既可由母經(jīng)緯環(huán)(7-7)和(7-9)引導(dǎo)同步跟蹤太陽360°公轉(zhuǎn)，每單個(gè)曲面聚光鏡(7-1)又可由子經(jīng)緯環(huán)(7-3)和(7-5)引導(dǎo)同步跟蹤太陽360°自轉(zhuǎn)，形成多焦共聚。
所述的萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)為由球形萬向節(jié)、牽引連桿、微型電機(jī)減速裝置、定日傳感器組成的微機(jī)控制系統(tǒng)，其與陽光同步運(yùn)動(dòng)的控制方式為光影定日傳感器加萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)微機(jī)自控聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
所述的光聚變太陽能鍋爐，第一步用單組曲面聚光釜(7)和碟式聚光鏡(9)及真空聚能反應(yīng)釜(8)和用環(huán)形真空管束(5)密封聯(lián)接的儲(chǔ)熱罐(4)及所涉及的熱力循環(huán)系統(tǒng)組成小型供熱站，先解決單戶居民取暖、洗浴用暖需求；第二步用小型集群陣列，建設(shè)1000KW熱電冷綜合示范電站，解決I個(gè)自然村或小區(qū)的熱電冷需求；第三步在先行示范總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后，選擇日照較充裕的光場，建設(shè)南北排列東西走向的大型太陽能熱發(fā)電矩陣，并網(wǎng)運(yùn)行，容量10MW，形成太陽能綜合利用的社會(huì)化規(guī)模效益。
權(quán)利要求
1.一種光聚變太陽能鍋爐，其特征在于:該裝置包括立式支架(6)支撐的儲(chǔ)熱罐(4)、用環(huán)形真空管束(5)與儲(chǔ)熱罐(4)密封聯(lián)接的真空聚能反應(yīng)釜(8)、置于立式支架(6)曲面聚光鏡焦點(diǎn)處的補(bǔ)水盤管(12)、回水管(11)和置于環(huán)形真空管束(5)中心并從真空聚能反應(yīng)釜⑶中通過的供熱管線(13)以及以真空聚能反應(yīng)釜⑶為焦點(diǎn)三維放射狀設(shè)置并由萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)控制與陽光同步運(yùn)動(dòng)的曲面聚光釜(7)和碟式聚光鏡(9)，各正透鏡與聚光鏡對應(yīng)聚焦形成群焦共聚產(chǎn)生熾熱聚能光斑加熱工質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聚變太陽能鍋爐，其特征在于:所述的立式支架(6)為三角支撐或多柱支撐，其結(jié)構(gòu)形式為以下三種類型之一: 第一種為圓筒柱式支撐或框架式支撐； 第二種為鋼結(jié)構(gòu)曲面柱支撐，曲面柱南北向布局，其受光面凹槽內(nèi)敷設(shè)聚光鏡，南側(cè)兩根曲面柱凹槽內(nèi)聚光鏡的焦點(diǎn)處設(shè)置補(bǔ)水盤管(12)，北側(cè)一根曲面柱凹槽內(nèi)聚光鏡的焦點(diǎn)處設(shè)置回水管(11)，兩條補(bǔ)水盤管(12)和一條回水管(11)延伸到儲(chǔ)熱罐(4)內(nèi)的部分焊接在儲(chǔ)熱罐體上，形成三角加強(qiáng)支撐，局部開漏水孔； 第三種為在上述第二種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)水盤管(12)和回水管(11)上方設(shè)置條式曲面聚光鏡，其焦點(diǎn)與上述曲面柱凹槽內(nèi)聚光鏡形成雙焦共聚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聚變太陽能鍋爐，其特征在于:所述的儲(chǔ)熱罐(4)為球罐或者為圓筒罐或者為方罐，其頂部開人孔(2)并裝設(shè)避雷針(1)，背陽面裝設(shè)爬梯護(hù)欄，儲(chǔ)熱罐(4)外表面敷設(shè)吸熱保溫層(3)，吸熱保溫層(3)為以下二種類型之一: 第一種為紅外線復(fù)合吸熱保溫材料； 第二種為吸熱保溫基層加敷設(shè)光伏電池板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聚變太陽能鍋爐，其特征在于:所述的真空聚能反應(yīng)釜(8)為球形或圓柱形，內(nèi)裝超導(dǎo)工質(zhì)，其上部設(shè)置三組或多組與儲(chǔ)熱罐(4)和真空聚能反應(yīng)釜(8)互相密封聯(lián)通的環(huán)形真空管束(5)，伸入儲(chǔ)熱罐(4)內(nèi)的環(huán)形真空管束(5)呈向上彎曲的放射狀分上、中、下三層或多層密封焊接在儲(chǔ)熱罐(4)上；供熱管線(13)通過環(huán)形真空管束(5)中心以直管或盤管形式插入真空聚能反應(yīng)釜(8)中，其進(jìn)出口兩端與真空聚能反應(yīng)釜⑶密封焊接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聚變太陽能鍋爐，其特征在于:所述的曲面聚光釜(7)和碟式聚光鏡(9)為大尺寸單鏡或小尺寸鏡組，分別以真空聚能反應(yīng)釜(8)為焦點(diǎn)呈南西向和南東向120°放射狀三維分布，并由萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)控制與陽光同步運(yùn)動(dòng)形成三焦共聚或多焦共聚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聚變太陽能鍋爐，其特征在于:所述的曲面聚光釜(7)為一組環(huán)形曲面聚光釜群，每單個(gè)曲面聚光鏡(7-1)的經(jīng)向兩端由可活動(dòng)的子經(jīng)向軸(7-2)與子經(jīng)環(huán)(7-3)裝配，與子經(jīng)向軸(7-2)垂直的子經(jīng)環(huán)(7-3)兩端由可活動(dòng)的子緯向軸(7-4)與子緯環(huán)(7-5)裝配；整個(gè)聚光釜群的經(jīng)向兩端由可活動(dòng)的母經(jīng)向軸(7-6)與母經(jīng)環(huán)(7-7)裝配，與母經(jīng)向軸(7-6)垂直的母經(jīng)環(huán)(7-7)兩端由可活動(dòng)的母緯向軸(7-8)與母緯環(huán)(7-9)裝配；曲面聚光釜(7)既可由母經(jīng)緯環(huán)(7-7)和(7-9)引導(dǎo)同步跟蹤太陽360°公轉(zhuǎn)，每單個(gè)曲面聚光鏡又可由子經(jīng)緯環(huán)(7-3)和(7-5)引導(dǎo)同步跟蹤太陽360°自轉(zhuǎn)，形成多焦共聚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聚變太陽能鍋爐，其特征在于:所述的萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)為由球形萬向節(jié)、牽引連桿、微型電機(jī)減速裝置、定日傳感器組成的微機(jī)控制系統(tǒng)，其與陽光同步運(yùn)動(dòng)的控制方式為以下三種類型之一: 第一種為模擬地球24小時(shí)自轉(zhuǎn)一周的鐘控裝置加萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)微機(jī)自控聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)； 第二種為光影或光熱定日傳感器加萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)微機(jī)自控聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)； 第三種為熱敏記憶材料定向加萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)微機(jī)自控聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聚變太陽能鍋爐，其特征在于:所述的曲面聚光釜(7)、碟式聚光鏡(9)和與其聚焦點(diǎn) 的真空聚能反應(yīng)釜(8)及用環(huán)形真空管束(5)密封聯(lián)接的儲(chǔ)熱罐(4)和與其涉及的熱力循環(huán)系統(tǒng)，可串聯(lián)組成南北排列東西走向的大型太陽能熱發(fā)電矩陣，或并聯(lián)組成環(huán)形球陣，并網(wǎng)運(yùn)行容量10-1000MW。
全文摘要
本發(fā)明為一種光聚變太陽能鍋爐，屬太陽能利用新領(lǐng)域。該裝置包括立式支架支撐的儲(chǔ)熱罐、用環(huán)形真空管束與儲(chǔ)熱罐密封聯(lián)接的真空聚能反應(yīng)釜、置于立式支架曲面聚光鏡焦點(diǎn)處的補(bǔ)水盤管、回水管和置于環(huán)形真空管束中心并從真空聚能反應(yīng)釜中通過的供熱管線以及以真空聚能反應(yīng)釜為焦點(diǎn)三維放射狀設(shè)置并由萬向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制與陽光同步運(yùn)動(dòng)的曲面聚光釜和碟式聚光鏡，各正透鏡與聚光鏡對應(yīng)聚焦形成群焦共聚產(chǎn)生熾熱聚能光斑加熱工質(zhì)。該裝置與通用鍋爐比較，具有不用任何燃料，完全清潔無害，節(jié)能減排的突出優(yōu)勢，是人類社會(huì)今后用能耗能的必然選擇和最終歸宿。
文檔編號F24J2/52GK103206791SQ201210006400
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者王穎, 劉洪濤, 王鋼 申請人:王穎, 劉洪濤, 王鋼