一种轨道基础及其施工工艺、塔式光热发电站的制作方法

本发明属于太阳能发电技术领域，尤其涉及一种应用于塔式发热电站中的轨道基础及其施工工艺。

背景技术：

太阳能塔式发电又称集中式系统，它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜，通常称为定日镜，每台都各自配有跟踪机构准确的将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接受器上。接受器将吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给工质，经过蓄热环节，再输入热功机械，膨胀做功，带动发电机，最后以电能的形式输出。由于塔式发电对于太阳光的聚焦必须有较大的聚光比，因此需用千百面反射镜，并要有合理的布局，使其反射光都能集中到接收器上。反射镜的反光率应达到80％～90％以上，因此需要定日镜上的反射镜自动跟踪太阳使其与太阳同步。

现有定日镜采用方位角-高度角二维传动机构跟踪方式跟踪太阳。方位角-高度角跟踪方式是指定日镜运行时采用转动基座(圆形底座式)或转动基座上部转动机构(独臂支架式)来调整定日镜方位角变化，同时调整镜面高度角的方式。

定日镜的二维传动机构通常包括两个驱动电机，一个用于定日镜方位角的调整，另一个用于定日镜高度角的调整。由于塔式光热发电站中定日镜的数量成百上千，因此，塔式光热发电站的控制系统需要控制的驱动电机的数量非常庞大，导致控制系统十分复杂繁琐，致使控制系统的可靠性和稳定性降低。

因此，有必要提供一种新型的定日镜驱动方案，不但能使定日镜准确的跟踪太阳的方位角和高度角，而且能减少驱动单元的使用量，大大简化控制系统的结构与控制，提高控制系统的可靠性和稳定性。

技术实现要素：

本申请发明目的是提供一种新型的定日镜驱动方案，应用在该方案中的轨道基础及基础的施工工艺。

根据本发明的一个方面，提供了一种轨道基础，包括带有凹形槽的基体和导轨，所述基体的凹形槽内自底面到其开口方向上依次铺设有砂土层，水泥砂浆垫层，道砟层和水泥砂浆面层，导轨的固定面设置于水泥砂浆垫层与道砟层的交界面处，导轨的导向面位于所述水泥砂浆面层之外。

优化的，轨道基础还包括地下连续墙基础，所述基体固定于地下连续墙基础上。

根据本发明的另一方面，还提供了一种制备上述轨道基础的施工工艺，包括如下步骤：

步骤一、准备原料，包括：砾石、中砂、水和水泥；

步骤二、用模具浇筑混凝土，形成带有凹形槽的基体，并养护成型；

步骤三、将基体设置在预定位置，并固定好；

步骤四、在所述基体的凹形槽内放入中砂，以在凹形槽底部形成砂土层，将砂土层的上表面抹平；

步骤五、在砂土层上方填实水泥砂浆垫层，上表面抹平，水泥砂浆须为干硬性水泥砂浆，以防止水泥浆下渗；

步骤六、在所述水泥砂浆垫层上放置导轨，使导轨的固定面与所述水泥砂浆垫层表面接触，调整所述导轨位置至设定位置后，向凹形槽内填加砾石，再用中砂填缝，使中砂将砾石间的缝隙充满形成道砟层，并利用振动使所述道砟层密实，在道砟层形成过程中不能扰动导轨，然后抹平道砟层上表面；

步骤七、在道砟层上方继续填实干硬性水泥砂浆以形成水泥砂浆面层，将水泥砂浆面层上表面抹平或抹成向两侧倾斜的斜面，然后养护，待强度达到设定要求后，施工完毕。

优化的，步骤六中向凹形槽内填加砾石，然后用中砂填缝，使中砂将砾石间的缝隙充满形成道砟层，并利用振动使道砟层密实包括：逐层填加砾石和中砂，使其达到设定厚度。

优选地，步骤六中利用振动使道砟层密实包括：在逐层填实砾石和中砂后，将道砟层振动密实；或在每层砾石和中砂填实后，将砾石和中砂振动密实。

更进一步优选地，在步骤六中，在所述抹平所述道砟层上表面之前，还包括微调导轨，确认其位于设定位置。

作为优选实施方式，水泥砂浆垫层与水泥砂浆面层的厚度相同；砂土层的厚度为水泥砂浆垫层的4～6倍。

根据本发明的再一方面，还提供了一种使用上述轨道基础的塔式光热发电站，塔式光热发电站包括若干套定日镜组件、集热塔、轨道基础、移动平台。轨道基础为环形，集热塔设置于环形轨道基础的中心；移动平台与轨道基础滑动连接；移动平台包括驱动其能够沿导轨移动的驱动单元；移动平台上安装多套定日镜组件。每套定日镜组件自身能调整定日镜的高度角，以跟踪太阳的高度；移动平台承载多套定日镜组件沿着轨道基础绕圈转动，以使移动平台上的定日镜统一同步跟踪太阳方位角。此技术方案不但能实现定日镜跟踪太阳的高度角和方位角，将太阳光反射到集热塔的指定位置，而且还可大大减小定日镜组件驱动单元的使用数量，进而简化电站的控制系统。

优选的，上述光热发电站中轨道基础为多圈，多圈轨道基础同心布置；每圈轨道基础的导轨上均运行移动平台。

进一步优选的，轨道基础为多圈且轨道基础的圈数为偶数，每两圈轨道基础为一组，每两圈轨道基础的导轨构成移动平台的移动导轨。

由以上技术方案可知，本申请提供的轨道基础和轨道基础施工工艺相比传统的轨道基础，成本低廉，施工简单；本申请提供的光热发电站相比传统的光热发电站，驱动单元的使用数量较少，控制结构简单可靠，成本低廉。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1为符合本申请的一种轨道基础的横截面图；

图2为符合本申请的优化的一种轨道基础的横截面图；

图3为根据另一优选实施例示出的轨道基础的截面示意图；

图4为符合本申请的一种光热发电站的示意图；

图5为符合本申请的优化的一种光热发电站的示意图；

图6为符合本申请的进一步优化的一种光热发电站的示意图；

图示说明：1、基体，2、导轨，3、砂土层，4、水泥砂浆垫层，5、道砟层，6、水泥砂浆面层，7、地下连续墙基础，8、土地，9、环形的轨道基础，10、移动平台，11、定日镜组件，12、集热塔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人注意到，塔式光热发电站中，所有定日镜在方位角方向的转动是同步的，即在每个时刻，每两面定日镜之间在方位方向上的夹角相同。

传统的塔式光热发电站，每面定日镜都配了一套驱动单元，用以跟踪太阳方位角。塔式光热发电站的定日镜数量数以千计，因此也就需要数以千计的驱动单元与之配套，而且控制系统庞大而复杂。为了降低驱动单元的使用数量，并简化控制系统，发明人提供了一种塔式光热发电站，此塔式光热发电站使用了较少数量的驱动单元，简化了控制系统。为了支持新型的光热发电站，发明人还提供了一种新型的轨道基础及其施工工艺。

图1为根据一优选实施例示出的轨道基础的截面示意图，轨道基础包括带有凹形槽的基体1和导轨2，基体1的凹形槽内自底面到其开口方向上依次铺设有砂土层3，水泥砂浆垫层4，道砟层5和水泥砂浆面层6，导轨2的固定面21设置于水泥砂浆垫层4与道砟层5的交界面处，导轨2的导向面22位于所述水泥砂浆面层6之外。移动组件能与导轨的导向面22配合，且能在导轨上沿导轨2延伸的方向移动。

本实施例中的轨道基础，可在施工前便可将轨道基体进行预制，在需要施工的部位，预制的基体可放入事先挖好的工事沟内，也可直接设置于里面上，其位置可根据施工要求进行灵活配置，故其施工方便且施工位置精度高。同时本申请中的导轨的设置基础为依次铺设的砂土层、水泥砂浆垫层、道砟层和水泥砂浆面层，在轨道基础正常使用时，上述各层能够承受满足要求的压力，在轨道基础不再使用时，可通过小钢锤或其他轻型硬质工具敲击水泥砂浆面层并使其破裂，清除残渣后，即可将导轨取出，取出的导轨可进行重复利用，从而降低施工成本。

图2为根据进一步优选实施例示出的轨道基础的截面示意图，相比图1所示技术方案不同的是，轨道基础还包括地下连续墙基础7，基体1固定于地下连续墙基础7上。轨道基础直接放在地面，不但容易偏移，而且也容易沉降，将基体1设置在地下连续墙基础7上，就避免了其偏移和沉降的问题。

由此可知，本申请提供的轨道基础结构简单、成本低廉、施工方便、位置精度高，能满足塔式太阳能电站的使用要求。

根据本发明的另一方面，还提供了制作上述轨道基础的施工工艺，与传统的轨道基础不同，本实施例中轨道基础的工艺流程具体包括如下步骤：

步骤一、准备原料，包括：砾石、中砂、水和水泥；

步骤二、用模具浇筑混凝土，养护后形成带有凹形槽的基体1，并养护成型。可根据现场实际使用的需求，基体1可以为直的或者为弯曲的，并选用不同的模具进行生产；

步骤三、将多个基体1设置在预定位置，开口朝向一致，对接处的缝隙宽度符合设计要求，并固定好；

步骤四、在基体1的凹形槽内放入中砂，以在凹形槽底部形成砂土层3，在将砂土层3的上表面抹平，并且其上表面高度符合设计要求；

步骤五、在砂土层3上方填实水泥砂浆垫层4，上表面抹平，高度符合设计要求，水泥砂浆须为干硬性水泥砂浆，以防止水泥浆下渗；

步骤六、在水泥砂浆垫层上放置导轨2，使导轨的固定面与所述水泥砂浆垫层表面接触，调整导轨2位置至设计位置，向基体1内填加砾石，再用中砂填缝，使中砂将砾石间的缝隙充满形成道砟层5，并利用振动使道砟层5密实，在道砟层5形成过程中不能扰动导轨2，然后抹平道砟层5上表面；

步骤七、在道砟层5上方继续填实干硬性水泥砂浆以形成水泥砂浆面层6，将水泥砂浆面层6上表面抹平，并用保鲜膜或塑料包裹水泥砂浆面层6上表面，进行养护，待强度达到设定要求后，施工完毕。作为另一优选实施方式，水泥砂浆面层6上表面还抹成向两侧倾斜的斜面，如图3所示，倾斜的斜面有利于水泥砂浆面层6上表面的排水。

优选地，步骤六中向凹形槽内填加砾石，然后用中砂填缝，使中砂将砾石间的缝隙充满形成道砟层5，并利用振动使道砟层5密实所采用的方法为：逐层填加砾石和中砂，使其达到设计厚度。逐层添加砾石和中砂，是为了在振动后使道砟层充分密实。

作为进一步优化方案，步骤六中利用振动使道砟层5密实包括：在逐层填实砾石和中砂后，将道砟层5振动密实；或在每层砾石和中砂填实后，将砾石和中砂振动密实。需要说明的是，本步骤中，将道砟层5采用振动的方式进行密实只是示例性的，本技术领域人员亦可采用其他方式将道砟层进行密实，此处对于具体的密实方法不做具体限定。

进一步优选地，在步骤六中，在抹平道砟层5上表面之前，还包括微调导轨2，确认其位于设定位置。在某些对导轨2位置要求较高的使用情况下，此步骤十分必要。

作为优选方案，本实施例中水泥砂浆垫层4与水泥砂浆面层6的厚度相同；砂土层3的厚度为水泥砂浆垫层4的4～6倍。

利用新型导轨基础的技术方案，发明人提供了一种新型的塔式光热电站。

图4为根据一优选实施例示出的塔式光热发电站示意图。塔式光热发电站包括环形轨道基础9，移动平台10，定日镜组件11和集热塔12，集热塔12位于环形的轨道基础9的中心，移动平台10与轨道基础9上的导轨2滑动连接，移动平台10包括驱动其能够沿导轨移动的驱动单元，移动平台10上安装多套定日镜组件11。移动平台10上面的多套定日镜组件11随着移动平台10，沿导轨延伸的方向绕集热塔12转动。每套定日镜组件11均能调整其自身的定日镜的俯仰角，移动平台10载着定日镜组件11绕集热塔12转动实现了跟踪太阳的方位角，两个方向同时工作，跟踪太阳东升西落，能将太阳的反射光定位在集热塔12的预定位置上，实现了定日镜组件11对太阳光的二维跟踪。

相比传统的塔式光热发电站，上文提供的塔式光热发电站使用了较少数量的驱动单元，较为简化的控制系统，实现了同样的跟踪太阳位置的功能。

图5为根据进一步优选的实施例示出的塔式光热发电站示意图，环形轨道9为多圈，且多圈环形轨道9为同心布置，并且每一圈环形轨道9上都滑动连接了设有多套定日镜组件11的移动平台10。由于每个移动平台10上空间有限，设置的定日镜组件11数量也就有限，因此多圈轨道基础9设置，就能用更多的移动平台10承载更多数量的定日镜组件11，覆盖更大的太阳照射面积，反射更多的太阳光到集热塔12的指定位置，塔式光热发电站的发电功率被大大提高。

图6为根据更进一步优选的实施例示出的塔式光热发电站示意图，在图4所示技术方案的基础上，将移动平台10同时与两圈比较近的轨道基础9上的导轨2滑动连接。相比将移动平台10在单根环形轨道基础9上的导轨2滑动连接，双导轨的方案具有较高的稳定性，能抵抗一定的侧向风载及其他载荷，也能承载较多的定日镜组件11。

最后需要说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式技术方案的精神和范围。