专利名称：一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置的制作方法
技术领域：
一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置技术领域[0001]本实用新型一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置涉及高效燃烧装备与塔体耦合理念、全预混功能学原理特性技术设计、新型燃烧器双效能跃升多项核心技术热力装置， 是属清洁燃料燃烧与新型燃烧器具(燃烧嘴、燃烧枪)技术领域。
背景技术：
[0002]十六大提出的全面建设小康社会和我国国民经济到2020年再翻两番的目标前提下，电力的发展和保障供应，已经如预期一样提到日程议事上来。谈到电力，人们一定会首先想到传统电力火电(煤电)多少年来国家保障人们的生产生活用电主要依靠他，但也带来了严重的环境破坏、空气污染、不可再生资源损耗，人类生存与大自然形成严重抗争，极不协调。可再生能源水电、风电、核电、太阳能、生物能国内技术普遍滞后，落后发达国家多年，同时其稳定性、持久性、安全性也受到极大挑战。太阳能作为清洁可再生能源一部分，其光伏、光热利用已经证明了其未来发展的大好前景，在光热利用上，人们已经越来越重视热气流发电，自1982年西班牙在曼沙那烈士地区建造第一座太阳能塔电站至今，国际社会已经在此基础上加大研究探讨投入，目前发达国家开始建立1000米高塔来获得电力更大输出(200MW)，但是利用太阳能最大的不利就是在无太阳时、阴雨天夜晚，这对上网电力供应的稳定性、及时性、持续性带来极大不便，尽管采用了一些储热方法、储热设备，但是面对每小时55公里的流速及直径50米左右的流量需求，最大的储热设备也显得力不从心了。要彻底解决太阳能塔热气流发电的持续性和上网稳定性，合理运用可再生能源、清洁能源和可燃气体是其不二的选择，加上设计完全符合塔内结构特征的管路布局，采用先进的全预混燃烧技术(太阳能塔正常在负压状态，更适合此方式)，加上新型的燃烧器(燃烧嘴、燃烧头) 装备，就可以毫不夸张的说，彻底解决上述问题轻而易举。[0003]经进一步检索和对社会的调查，未见与本实用新型完全一致或相类似的专家文献及专利报告。发明内容[0004]本实用新型的目的是针对上述已知的不足之处，充分利用资源，为未来绿色电力持续供应而提供一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置。本装置最大的特点之一是首创太阳能塔热气流发电与可再生清洁能源优化耦合理念和设计方案，保障电力供应的持续性、 稳定性；特点之二是充分运用功效学原理设计，量化管流网络，突出全预混机械强力散混特征(空、燃比)，保障燃烧工况符合“伺服式”要求；特点之三是采用世界先进的表面燃烧技术和预热式强力喷射燃烧技术，确保燃烧时有效调节比从750-1100°C任意调节，燃烬度达到 95%以上。[0005]本实用新型一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置是采用以下技术方案实现的 一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置包括高效燃烧器组件、全预混模式和管路优化组件。其中，高效燃烧器组件包括固定托架、燃烧器A组件、燃烧器B组件。燃烧器A组件包4括点火针、分散器、无动力混合器、气体储流室、引射管、固定法兰、温度测定元件、多孔金属纤维板、燃气供应管组成。燃气供应管设置在混合燃料分流管A和引射管之间；引射管铆焊在气体储流室下部开孔处；气体储流室上部敞开并安装有多孔金属纤维板；点火针、温度测定元件设置在多孔金属纤维板表面一侧，有利于混合气流透过多孔金属纤维板随时点火燃烧；分散器布置在气体储流室内；无动力混合器设置在引射管内，通过风机自然推动力可使混合气体更加均勻；固定托架固定在太阳能塔塔内平面基台上，从而完成一套燃烧器 A组件。[0006]燃烧器B组件包括点火针、管筒体、混合燃料进口、燃气供应管、引射管、管法兰、 陶瓷多孔体、预热器、冲孔板、温度传感元件、多孔纤维毡体。混合燃料进口布置在引射管上；引射管固定在固定托架上；固定托架固定在太阳能塔塔内平面基台上；管筒体与引射管之间设置有管法兰；冲孔板设置在引射管上部管口处；陶瓷多孔体设置在管筒体内；预热器布置在冲孔板与陶瓷多孔体之间；多孔纤维毡体设置在陶瓷多孔体上部燃烧面上，与管筒体固定；多孔纤维毡体与陶瓷多孔体之间空隙处一侧设置有点火针和温度传感元件； 燃气供应管一头设置在混合燃料进口对接，另一头与混合燃料分流管B对接；管筒体设置在陶瓷多孔体、预热器周向外侧，从而完成一套燃烧器B组件。[0007]将燃烧器A组件与燃烧器B组件分别错位安装在固定托架上，并固定好，从而完成一套完整的高效燃烧器组件。[0008]全预混模式和管路优化组件由电磁阀A、电磁阀B、电磁三通阀、智能控制柜、风压开关、风机、燃料进口管、燃料混合管、混合燃料支管A、混合燃料支管B、混合燃料分流管A、 混合燃料分流管B、固定件、基座空室。智能控制柜设置在基座空室墙面便于操作处；电磁阀A、电磁阀B设置在燃料进口管上；燃料进口管一头连接燃料，另一头设置在燃料混合管上；燃料混合管一头与风机出口密封固定，另一头与电磁三通阀密封对接；电磁三通阀设置在燃料混合管与混合燃料支管A、混合燃料支管B之间；混合燃料分流管A设置在混合燃料支管A上；混合燃料分流管B铆焊在混合燃料支管B上；基座空室布置在太阳能塔基座内，必要时也可设置在太阳能塔基座外一侧；风压开关设置在风机一侧；风机设置在基座空室适当位置；固定件布置在混合燃料支管A、混合燃料支管B上。[0009]由以上组件按序安装，从而完成一套完整的太阳能塔热气流发电辅助热力装置。[0010]所述的燃烧器A组件是采用市售多孔金属纤维方形、圆柱形及其他异型燃烧器组件。[0011]所述的燃烧器B组件是采用预热节能型燃烧器，其特征是在燃烧器管筒体内设置有若干根U或0型预热换热管，在U或0型预热换热管上部设置有陶瓷多孔板，陶瓷多孔板上部混合燃料出口处设置有多孔纤维金属毡体，陶瓷多孔板与多孔纤维金属毡体之间设置有点火针。[0012]所述的智能控制柜是采用DCS智能控制系统，主要由BCS控制系统构成，也可采用市售的PLC控制系统及其他与大系统相匹配的控制系统。[0013]所述的燃料采用进行预过滤后的沼气，也可采用市供天然气、液化石油气和其他可燃气体。[0014]所述的电磁阀A、电磁阀B是采用市售的二位二通直动式膜片电磁阀，也可采用完全适应本装置的其他性能电磁阀。[0015]所述的点火针是采用市售三支式点火针，其中对应的两支为点火针，另一支为温度传感元件。[0016]所述的风机是采用市售滚轮式可调高速风机，也可采用旋片泵式高速空气压力风机或其他相适应的送风装置，转速在每分钟1500-3800转的高速风机。[0017]所述的风压开关是采用市售的KFY-I通用型风压开关，也可采用其他与风机相配套的专业风压开关。[0018]参照附图2，本实用新型一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置在应用时，可采用塔内平面基台设置或太阳能塔塔体内环向设置；也可设置在空气涡轮机进风口处；更可以作为燃烧器独立应用在其他需要热能的场合。[0019]工作原理[0020]在接到太阳能塔热气流发电DCS智能控制系统需要辅助热力补偿启动指令后，本装置内的智能控制元件对风机发出预吹扫执行命令，清洁空气从风机进口进入，开始对燃料混合管至引射管内作全面清扫，数分钟后，电磁阀A或电磁阀B根据目标客户要求的燃烧热值进行调整，并确定使用火力大小，燃料从燃料进口管进入，并与空气在燃料混合管内进行预混，电磁三通阀根据指令，实施打开混合燃料支管A或混合燃料支管B任何一路，可单路加热，也可根据实际热能需要实施双路同步加热，混合燃料一路上行，通过混合燃料分流管A或混合燃料分流管B进入燃烧器A组件或燃烧器B组件，在点火指令下，点火变压器启动，通过点火针对燃料点燃，进入正常燃烧或增量燃烧状态，从而使太阳能塔内与外界温差始终保持在30-50°C，保持热气流发电稳态化，降低功率输出的波动性。当接到停止燃烧指令时，电磁阀A、电磁阀B随令关闭，同时切断燃料供应，电磁三通阀复位，风机在后吹扫数分钟后停止运行，回复常态，等待下一次指令，以此往复。
[0021]通过
以下结合附图的详细描述，本实用新型前述的和其它的目的、特征和优点将变得更为清晰。其中[0022]图1是本实用新型一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置剖视图；[0023]图2是本实用新型一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置塔内平面基台安装应用图。[0024]图中序号1.固定托架；2.燃烧器B组件；3.混合燃料分流管B ;4.混合燃料分流管A;5.点火针；6.燃烧器A组件；7.基座空室；8.电磁阀A;9.电磁阀B;10.燃料进口管；11.风机；12.风压开关；13.燃料混合管；14.智能控制柜；15.电磁三通阀；16.固定件；17.混合燃料支管B;18.混合燃料支管A;19.塔内平面基台；20.太阳能塔。
具体实施方式
[0025]结合图1 2所示，本实用新型一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置是采取以下技术方案实现的[0026]一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置包括高效燃烧器组件、全预混模式和管路优化组件。其中，高效燃烧器组件包括固定托架1、燃烧器A组件6、燃烧器B组件2。燃烧器A组件6包括点火针5、分散器、无动力混合器、气体储流室、引射管、固定法兰、温度测定元件、多孔金属纤维板、燃气供应管组成。燃气供应管设置在混合燃料分流管A4和引射管之间；引射管铆焊在气体储流室下部开孔处；气体储流室上部敞开并安装有多孔金属纤维板；点火针5、温度测定元件设置在多孔金属纤维板表面一侧，有利于混合气流透过多孔金属纤维板随时点火燃烧；分散器布置在气体储流室内；无动力混合器设置在引射管内，通过风机11自然推动力可使混合气体更加均勻；固定托架1固定在太阳能塔基座平台上；固定托架1固定在太阳能塔20塔内平面基台19上，从而完成一套燃烧器A组件6。[0027]燃烧器B组件2包括点火针5、管筒体、混合燃料进口、燃气供应管、引射管、管法兰、陶瓷多孔体、预热器、冲孔板、温度传感元件、多孔纤维毡体。混合燃料进口布置在引射管上；引射管固定在固定托架1上；固定托架1固定在太阳能塔20塔内平面基台19上； 管筒体与引射管之间设置有管法兰；冲孔板设置在引射管上部管口处；陶瓷多孔体设置在管筒体内；预热器布置在冲孔板与陶瓷多孔体之间；多孔纤维毡体设置在陶瓷多孔体上部燃烧面上，与管筒体固定；多孔纤维毡体与陶瓷多孔体之间空隙处一侧设置有点火针5和温度传感元件；燃气供应管一头设置在混合燃料进口对接，另一头与混合燃料分流管B3对接；管筒体设置在陶瓷多孔体、预热器周向外侧，从而完成一套燃烧器B组件2。[0028]将燃烧器A组件6与燃烧器B组件2分别错位安装在固定托架1上，并固定好，从而完成一套完整的高效燃烧器组件。[0029]全预混模式和管路优化组件由电磁阀A8、电磁阀B9、电磁三通阀15、智能控制柜 14、风压开关12、风机11、燃料进口管10、燃料混合管13、混合燃料支管A18、混合燃料支管 B17、混合燃料分流管A4、混合燃料分流管B3、固定件16、基座空室7。智能控制柜14设置在基座空室7墙面便于操作处；电磁阀A8、电磁阀B9设置在燃料进口管10上；燃料进口管 10 一头连接燃料，另一头设置在燃料混合管13上；燃料混合管13 —头与风机出口密封固定，另一头与电磁三通阀15密封对接；电磁三通阀15设置在燃料混合管13与混合燃料支管A18、混合燃料支管B17之间；混合燃料分流管A4设置在混合燃料支管A18上；混合燃料分流管B3铆焊在混合燃料支管B17上；基座空室7布置在太阳能塔基座内，必要时也可设置在太阳能塔基座外一侧；风压开关12设置在风机11 一侧；风机11设置在基座空室7适当位置；固定件16布置在混合燃料支管A18、混合燃料支管B17上。[0030]由以上组件按序安装，从而完成一套完整的太阳能塔热气流发电辅助热力装置。[0031]所述的燃烧器A组件6是采用市售多孔金属纤维方形、圆柱形及其他异型燃烧器组件。[0032]所述的燃烧器B组件2是采用预热节能型燃烧器，其特征是在燃烧器管筒体内设置有若干根U或0型预热换热管，在U或0型预热换热管上部设置有陶瓷多孔板，陶瓷多孔板上部混合燃料出口处设置有多孔纤维金属毡体，陶瓷多孔板与多孔纤维金属毡体之间设置有点火针5。[0033]所述的智能控制柜14是采用DCS智能控制系统，主要由BCS控制系统构成，也可采用市售的PLC控制系统及其他与大系统相匹配的控制系统。[0034]所述的燃料采用进行预过滤后的沼气，也可采用市供天然气、液化石油气和其他可燃气体。[0035]所述的电磁阀A8、电磁阀B9是采用市售的二位二通直动式膜片电磁阀，也可采用完全适应本装置的其他性能电磁阀。[0036]所述的点火针5是采用市售三支式点火针，其中对应的两支为点火针，另一支为温度传感元件。[0037]所述的风机11是采用市售滚轮式可调高速风机，也可采用旋片泵式高速空气压力风机或其他相适应的送风装置，转速在每分钟1500-3800转的高速风机。[0038]所述的风压开关12是采用市售的KFY-I通用型风压开关，也可采用其他与风机相配套的专业风压开关。[0039]参照附图2，本实用新型一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置在应用时，可采用塔内平面基台19设置或太阳能塔20塔体内环向设置；也可设置在空气涡轮机进风口处； 更可以作为燃烧器独立应用在其他需要热能的场合。[0040]本实用新型一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置具有卓越的技术特征和超凡的市场竞争优势，具体如下[0041]一、采用新型高效燃烧技术和太阳能塔塔体耦合设计理念，保障绿色电力输出的稳定性及持久性。[0042]自有太阳能塔热气流发电以来，由于昼夜温差关系，使电力供应严重陷入“多时用不掉、需时供不上”的怪圈中，严重影响电网的稳定性，加上塔体发电设备的利用一半处于闲置状态，无形中增加了投资及运营成本，降低了市场竞争优势。本实用新型采用新型高效燃烧技术与太阳能塔塔体耦合设计理念，为解决昼夜温差起到了关键作用，在充分利用塔体广大的立体面积或塔基平面面积及不影响抽吸风的前提下，应用工效学理论原理设计， 使燃烧装备达到用起来更方便，不用时更“安全”的效果，无论是施工安装，到日后的维护保养，充分体现了人性化和便利化(见附图2)。根据在实际应用时，本实用新型可直接设置在塔体内基台平面上或环向设置在塔体内，也可设置在空气涡轮机进风口处。通过采用DCS 调配控制，更加完美的体现了 “伺服式”操作的优越性，保证电力M小时供应，为提高塔体和发电设备的“出勤率”打下了坚实的基础，为热气流发电新型产业提供一款完全具有自主知识产权的使用装备，必将引起太阳能热利用行业及全社会的关注。[0043]二、采用人体工效学设计，优化管流网络，突出全预混功效特征，提高效能管理能力。[0044]由于无参照例证可借鉴和学习，面对塔体内的常态温度70°C左右高温，人员平时是无法进入工作的，因此一旦必须进入塔内维护时，一定要做好防护及缩短滞留工作时间。 本实用新型研发人员在优化管流网络前提下，采用的燃烧装置及一切相关联的配件，均采用隐藏设计和圆角设计，在材料上主要选用耐高温、抗老化、长寿命的柔性优质高分子复合材料，避免维护人员走路时绊倒、碰到，操作时又有足够的动作要求活动空间。另外，由于塔内通常处于负压状态，环境空气流速流量很大(15-18m/s)，很容易断火和回流，本实用新型采用目前较成功的全预混技术，严格空、燃比，保证燃烧时供气正常，在智能控制系统操控下，使燃料燃烧更加充分，极大的提高了能源利用率(可达95%以上)。[0045]三、预混预温双效结合，表面燃烧技术和预热式强力喷射燃烧技术双管齐下，满足多种燃烧工况需求。[0046]本实用新型采用先进的多孔金属纤维表面燃烧技术，在空气、燃料充分预混的情况下，又经塔内温度传热网络管路，使进入燃烧头时的混合燃料得到了预热，促使混合燃料分子受热膨胀，分子团分散成分子颗粒，在风机送风压力下通过多孔金属表面又进一步分CN 202281226 U说明书6/6页解分子颗粒，使混合燃料由毫米级降到微米级，为燃烧充分打下了基础；其次，另一优秀燃烧方式是采用在燃烧壳体内增设U型或0型金属导热管，使燃烧时产生的热量通过U型或0 型管导热引射管腔体内，从而加热混合燃料，使燃料升温，在必要时可采用富氧或全氧燃烧技术，提高气体中的含氧量，大幅提高燃烧效率，降低使用天然气量30%以上，燃料燃烬度达到95%以上。因此表面燃烧技术和预热式强力喷射燃烧技术的应用，完全可以满足不同燃烧工况的需求，同时，具有优良的抗氧化性能和热强度，低压降，安全无回火，反应迅速， 热惯性小，冷却快、雾化效果好、噪音低、气体流动阻力小、喷射集中等特点。本实用新型必将起到承前启后的作用，为低碳、环保、节能做出典范。[0047] 本实用新型不仅只为太阳能热气流发电系统提供辅助热力系统，更可广泛应用于工业高耗能改造、涂料涂装、农业干燥、纺织业、火电厂及其他需要燃烧器的应用领域，具有广泛的应用前景和市场潜力。
权利要求1.一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置，其特征在于包括高效燃烧器组件、全预混模式和管路优化组件；所述高效燃烧器组件包括固定托架、燃烧器A组件、燃烧器B组件； 燃烧器A组件包括点火针、分散器、无动力混合器、气体储流室、引射管、固定法兰、温度测定元件、多孔金属纤维板、燃气供应管组成；燃气供应管设置在混合燃料分流管A和引射管之间；引射管铆焊在气体储流室下部开孔处；气体储流室上部敞开并安装有多孔金属纤维板；点火针、温度测定元件设置在多孔金属纤维板表面一侧，有利于混合气流透过多孔金属纤维板随时点火燃烧；分散器布置在气体储流室内；无动力混合器设置在引射管内，通过风机自然推动力可使混合气体更加均勻；固定托架固定在太阳能塔基座平台上，从而完成一套燃烧器A组件；所述燃烧器B组件包括点火针、管筒体、混合燃料进口、燃气供应管、引射管、管法兰、 陶瓷多孔体、预热器、冲孔板、温度传感元件、多孔纤维毡体；混合燃料进口布置在引射管上；引射管固定在固定托架上；管筒体与引射管之间设置有管法兰；冲孔板设置在引射管上部管口处；陶瓷多孔体设置在管筒体内；预热器布置在冲孔板与陶瓷多孔体之间；多孔纤维毡体设置在陶瓷多孔体上部燃烧面上，与管筒体固定；多孔纤维毡体与陶瓷多孔体之间空隙处一侧设置有点火针和温度传感元件；燃气供应管一头设置在混合燃料进口对接， 另一头与混合燃料分流管B对接；管筒体设置在陶瓷多孔体、预热器周向外侧，从而完成一套燃烧器B组件；将燃烧器A组件与燃烧器B组件分别错位安装固定托架上，并固定好，从而完成一套完整的高效燃烧器组件；所述全预混模式和管路优化组件由电磁阀A、电磁阀B、电磁三通阀、智能控制柜、风压开关、风机、燃料进口管、燃料混合管、混合燃料支管A、混合燃料支管B、混合燃料分流管A、 混合燃料分流管B、固定件、基座空室；智能控制柜设置在基座空室墙面便于操作处；电磁阀A、电磁阀B设置在燃料进口管上；燃料进口管一头连接燃料，另一头设置在燃料混合管上；燃料混合管一头与风机出口密封固定，另一头与电磁三通阀密封对接；电磁三通阀设置在燃料混合管与混合燃料支管A、混合燃料支管B之间；混合燃料分流管A设置在混合燃料支管A上；混合燃料分流管B铆焊在混合燃料支管B上；基座空室布置在太阳能塔基座内，必要时也可设置在太阳能塔基座外一侧；风压开关设置在风机一侧；风机设置在基座空室适当位置；固定件布置在混合燃料支管A、混合燃料支管B上；由以上组件按序安装，从而完成一套完整的太阳能塔热气流发电辅助热力装置。
2.根据权利要求1所述的太阳能塔热气流发电辅助热力装置，其特征在于所述的燃烧器A组件是采用多孔金属纤维方形、圆柱形及其他异型燃烧器组件。
3.根据权利要求1所述的太阳能塔热气流发电辅助热力装置，其特征在于所述的燃烧器B组件是采用预热节能型燃烧器，在燃烧器管筒体内设置有若干根U或0型预热换热管，在U或0型预热换热管上部设置有陶瓷多孔板，陶瓷多孔板上部混合燃料出口处设置有多孔纤维金属毡体，陶瓷多孔板与多孔纤维金属毡体之间设置有点火针。
4.根据权利要求1所述的太阳能塔热气流发电辅助热力装置，其特征在于所述的智能控制柜是采用DCS智能控制系统，由BCS控制系统构成，也可采用PLC控制系统及其他与大系统相匹配的控制系统。
5.根据权利要求1所述的太阳能塔热气流发电辅助热力装置，其特征在于所述的燃料采用进行预过滤后的沼气，也可采用市供天然气、液化石油气和其他可燃气体。
6.根据权利要求1所述的太阳能塔热气流发电辅助热力装置，其特征在于所述的电磁阀A、电磁阀B是采用二位二通直动式膜片电磁阀，也可采用完全适应本装置的其他性能电磁阀。
7.根据权利要求1所述的太阳能塔热气流发电辅助热力装置，其特征在于所述的点火针是采用三支式点火针，其中对应的两支为点火针，另一支为温度传感元件。
8.根据权利要求1所述的太阳能塔热气流发电辅助热力装置，其特征在于所述的风机是采用滚轮式可调高速风机，也可采用旋片泵式高速空气压力风机或其他相适应的送风装置，转速在每分钟1500-3800转的高速风机。
9.根据权利要求1所述的太阳能塔热气流发电辅助热力装置，其特征在于所述的风压开关是采用KFY-I通用型风压开关，也可采用其他与风机相配套的专业风压开关。
专利摘要本实用新型一种太阳能塔热气流发电辅助热力装置涉及高效燃烧装备与塔体耦合理念、全预混功能学原理特性技术设计、新型燃烧器双效能跃升多项核心技术热力装置。包括高效燃烧器组件、全预混模式和管路优化组件；所述高效燃烧器组件包括固定托架、燃烧器A组件、燃烧器B组件；燃烧器A组件包括点火针、分散器、无动力混合器、气体储流室、引射管、固定法兰、温度测定元件、多孔金属纤维板、燃气供应管组成；所述全预混模式和管路优化组件由电磁阀A、电磁阀B、电磁三通阀、智能控制柜、风压开关、风机、燃料进口管、燃料混合管、混合燃料支管A、混合燃料支管B、混合燃料分流管A、混合燃料分流管B、固定件、基座空室。
文档编号F23D14/46GK202281226SQ20112041045
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者刘根娣, 姚伯龙, 李勇强, 李勇良, 赵廉, 陈东辉 申请人:无锡中阳新能源科技有限公司