专利名称：太阳能上拽热气流引导功能塔系统的制作方法
技术领域：
本实用新型太阳能上拽热气流引导功能塔系统涉及的是一种涵流式上拽热气流基台、多用途塔体(烟囱)综合效应应用系统，属太阳能热发电技术领域。
背景技术：
大力开发和利用可再生清洁能源是我国优化能源结构、改善环境、促进经济社会可持续发展的重要战略措施之一。太阳能和风能是两大重要的可再生能源，已经得到了广泛的应用。其中，太阳能以太阳能光热、太阳能光电两大主流发展，就太阳能光热而言，又分为聚光类与非聚光类。太阳能塔热气流发电是一种重要的非聚光类发电模式，而热气流发电系统中又不可回避的必须提到太阳能塔(烟囱)，这个太阳能塔设计成什么样？它可以有哪些功能？如何建造最合适？几十年来，世界各国专家、学者均在全力研讨。经检索和对已知市场了解，该技术由德国J. Schlaich教授在1978年首先提出，随后在西班牙建成了世界第一座50KW示范电站，证明了该技术的可行性以来，世界发达国家和少数发展中国家先后在此基础上加以改进和提升，在不断完善过程中，使太阳能塔热气流发电技术得到了重大突破，出现了更高的烟囱结构(千米)，发电输出功力达上百兆瓦的热气流电站，但是由于太阳能塔热气流发电系统热效率低，投资成本高以及塔体高带来的不安全因素等问题，目前在世界范围内还没有大规模的推广应用。作为太阳能塔热气流发电(集热棚、太阳能塔、空气涡轮机)中的主力装置之一的太阳能塔，就其内外造型、建造用材、竖面强度和高度，综合功能、使用寿命、抗震避雷能力等是行业内专家和投资者共同关心的重大课题，也是未来作为可再生能源电力制造的核心技术问题。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。
发明内容本实用新型的目的是针对上述已知的不足之处，及未来可预知的而又必须要倾力解决的诸多问题，而提供一种太阳能上拽热气流引导功能塔系统，使太阳能塔顺理成章的由单一抽吸作用华丽转身为综合应用的集成优化功能塔，该系统最大的特点之一是采用功能化设计，充分提升塔体高度、强度等级，为实现热气流发电和风力发电在同一塔上结构耦合打下良好基础；特点之二是优化上拽热气流通道，变传统分散式集中分配成支流型涵洞式，使扰流、旋流无序变有序，从而达到热气流利用最大化；特点之三是首创太阳塔体风力平台，使风力发电的安装、维护如履平地；特点之四是采用高性能的抗震避雷设置，消除不必要的自然灾害造成塔体损坏，延长太阳塔体使用寿命。本实用新型太阳能上拽热气流引导功能塔系统是采用以下技术方案实现的本实用新型太阳能上拽热气流引导功能塔系统包括涵流式上拽热气流基台组件及多用途塔体(烟 )组件。涵流式上拽热气流基台组件由桩基、混凝土基础、变速电机、调风盖、塔内平面基台、塔基座、热气流通道组成。桩基设置在混凝土基础下，塔基座与桩基之间设置有混凝土基础，塔内平面基台、热气流通道设置在塔基座上，调风盖固定在变速电机轴头上，根据需要可随时开启和关闭，变速电机固定在塔内平面基台上。从而完成一套涵流式上拽热气流基台组件。多用途塔体(烟囱)组件由塔体、加固件、钢缆、钢缆紧固件、抗震防裂护罩、避雷防撞装置、支撑环、金属圆筒、安装平台、疏水管道、升降梯组成。塔体设置在塔基座上，金属圆筒设置在塔体周向适当位置上，加固件布置在塔体内侧与金属圆筒内壁之间，安装平台设置在塔体周向合适位置上，钢缆紧固件设置在塔体外侧壁面上，钢缆一头布置在钢缆紧固件上，另一头向下固定在混凝土基础上，抗震防裂护罩、避雷防撞装置设置在塔体顶部，支撑环设置在塔内周向壁体上，升降梯、疏水管道设置在塔体外壁面一侧，从而完成一套完整的多用途塔体(烟囱)组件。将上述组件按序安装，完成一套完整的太阳能上拽热气流引导功能塔系统。所述的塔体采用钢筋混凝土精工制作成，内塔体为倒喇叭状或直筒状，高度 100-1200米，内直径10-80米。所述的桩基、混凝土基础、塔基座主要采用市售传统的建筑材料水泥、黄沙、石子、钢筋，并通过钢筋混凝土工艺精工灌浇制作。所述的安装平台采用传统建筑材料水泥、黄沙、石子、钢筋，在灌浇制作塔体时一同制作成，也可采用厚20-120mm钢板随时焊接搭建。特征是环塔周向设置在离地面高度 30-300米，也可根据需要采用双层或多层，高度300-600米分段建立。所述的金属圆筒采用市售的厚10_50mm钢板卷制焊接而成，并在制塔体时放置固定在安装平台上方、环塔体外壁面上。所述的塔内平面基台采用钢筋混凝土在制作塔基座时一次性灌浇完成，其特征是在塔内平面基台有效面积内开有10-50个倒喇叭状孔，每孔长度为1-10米，孔下部进风处直径1-3米，孔上部出风处直径2-4米。所述的避雷防撞装置采用市售大型避雷塔式防雷装置，并严格聘请有专业资质的专业企业制作安装及维护。特征是在避雷塔周向同时增设航标灯。所述的抗震防裂护罩采用耐腐蚀、长寿命的复合优化金属板材或直接采用镀锌厚板加工成宽度在300-600_的环状体,环塔体顶部周向固定，并采用金属方管或圆管一头焊接在环状体上，另一头向心焊接，并与避雷防撞装置制作成一体，组成镂空帽子型护罩。所述的支撑环采用不易腐蚀、强度高的金属方管、圆管或异型管，通过铆焊制作工艺，制成车轮型。工作原理本实用新型采用太阳能塔(烟囱)上拽热气流原理，充分利用太阳能塔(烟囱)高度和太阳能空气集热装置加热得到的高温，使太阳能塔内温度和塔外温度明显产生温度差， 被加热的空气密度小于外界的环境温度，促使热气流上升，差值越大，塔内抽吸能力也就越强。在太阳能塔(烟 )抽吸作用下，进入热气流通道，形成涵流式上拽热气流，推动涡轮机发电，又经热气流通道出口排出，多股热气流汇集形成巨大上升力，直至冲顶后从塔体顶部出口排出。热气流排出同时，太阳能空气集热器内压强减小，促使环境冷空气及时补充进入集热器，而冷空气被加热后又持续上升，以此往复。
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。其中图I是本实用新型太阳能上拽热气流引导功能塔系统剖视图。图中序号1.支撑环；2.金属圆筒；3.安装平台；4.疏水管道；5.塔内平面基台；
6.塔基座；7.热气流通道；8.避雷防撞装置；9.抗震防裂护罩；10.钢缆紧固件；11.钢缆； 12.加固件；13.塔体；14.调风盖；15.变速电机；16.升降梯；17.混凝土基础；18.桩基。
具体实施方式
结合图I所示，本实用新型太阳能上拽热气流引导功能塔系统是采取以下技术方案实现的本实用新型太阳能上拽热气流引导功能塔系统包括涵流式上拽热气流基台组件及多用途塔体(烟 )组件。其中，涵流式上拽热气流基台组件由桩基18、混凝土基础17、变速电机15、调风盖14、塔内平面基台5、塔基座6、热气流通道2组成。桩基18设置在混凝土基础17下；塔基座6与桩基18之间设置有混凝土基础17 ;塔内平面基台5、热气流通道 2设置在塔基座6上；调风盖14固定在变速电机15轴头上，根据需要可随时开启和关闭； 变速电机15固定在塔内平面基台5上。从而完成一套涵流式上拽热气流基台组件。多用途塔体(烟囱)组件由塔体13、加固件12、钢缆11、钢缆紧固件10、抗震防裂护罩9、避雷防撞装置8、支撑环I、金属圆筒2、安装平台3、疏水管道4、升降梯16组成。塔体 13设置在塔基座6上；金属圆筒2设置在塔体13周向适当位置上；加固件12布置在塔体 13内侧与金属圆筒2内壁之间；安装平台3设置在塔体13周向合适位置上；钢缆紧固件10 设置在塔体13外侧壁面上；钢缆11 一头布置在钢缆紧固件10上，另一头向下固定在混凝土基础17上；抗震防裂护罩9、避雷防撞装置8设置在塔体13顶部；支撑环I设置在塔内周向壁体上；升降梯16、疏水管道4设置在塔体13外壁面一侧，从而完成一套完整的多用途塔体(烟 )组件。将上述组件按序安装，完成一套完整的太阳能上拽热气流引导功能塔系统。所述的塔体13采用钢筋混凝土精工制作成内塔体13为倒喇叭状或直筒状，高度 100-1200米，内直径10-80米。所述的桩基18、混凝土基础17、塔基座6主要采用市售传统的建筑材料水泥、黄沙、石子、钢筋，并通过钢筋混凝土工艺精工灌浇制作成。所述的安装平台3采用传统建筑材料水泥、黄沙、石子、钢筋，在灌浇制作塔体13 时一同制作完成，也可采用厚20-120mm钢板随时焊接搭建。特征是环塔周向设置在离地面高度30-300米，也可根据需要采用双层或多层，高度300-600米分段建立。所述的金属圆筒2采用市售的厚10_50mm钢板卷制焊接而成，并在制塔体13时放置固定在安装平台3上方、环塔体13外壁面上。所述的塔内平面基台5采用钢筋混凝土在制作塔基座6时一次性灌浇完成，其特征是在塔内平面基台5有效面积内开有10-50个倒喇叭状孔，每孔长度为1-10米，孔下部进风处直径1-3米，孔上部出风处直径2-4米。所述的避雷防撞装置8采用市售大型避雷塔式防雷装置，并严格聘请有专业资质的专业企业制作安装及维护。特征是在避雷塔周向同时增设航标灯。所述的抗震防裂护罩9采用耐腐蚀、长寿命的复合优化金属板材或直接采用镀锌厚板加工成宽度在300-600_的环状体,环塔体13顶部周向固定,并采用金属方管或圆管一头焊接在环状体上，另一头向心焊接，并与避雷防撞装置8制作成一体，组成镂空帽子型护罩。所述的支撑环I采用不易腐蚀、强度高的金属方管、圆管或异型管，通过铆焊制作工艺，制成车轮型。本实用新型太阳能上拽热气流引导功能塔系统具有与众不同的技术特征和易于推广应用的市场前景一、注重功能化设计，充分利用塔体自身的高度和强度，走一塔多用路线。众所周知，最早的热气流发电系统中试样机出现在1982年，通过7年运行，于1989 年毁于一次暴风雨。通过此项目的试运行，系统成本高、电转换率低、维护成本高、使用寿命短、抗自然灾害能力低等发展问题一一显现。近些年来，各国政府、专家、企业家对太阳能塔热气流发电技术做了进一步完善，并从基础性研究、工程设计研究、技术经济评估及可行性论证展开了大规模的探索。我国也在乌海金沙湾地区建立了热风发电示范电站，但是，单一的太阳能塔热气流发电无论从建造成本、安装维护成本、电能转换率、电力输送等一系列问题上并不尽如人意。为此，本实用新型采用最新型设计，在塔身适当位置建立风力平台， 使风力机与塔体有效耦合，并在塔基座上设置多个热气流涵流孔，实现了涡轮机与塔体基台耦合，并预留了辅助热力，可再生能源或清洁能源使用的安装基台，使太阳能+风能+辅助热能三者共处一 “塔”，极大的提高了塔的利用率，从而使电力输出倍增，运行成本大幅下降。本实用新型必然会引起政府高度重视，也为太阳能热气流发电+风力发电+辅助热力发电做出了典范。二、采用长寿命设计规划，应用优异塔体造型，利用传统建材建造。本实用新型建塔所需主要材料为黄沙、石子、钢筋、水泥这种传统建筑材料，世界各地均可提供采购，如建立在沙漠中，那黄沙、石子就可以就地取材，大大降低运输成本和建造成本。采用高强度、长寿命(50年)规划设计，塔体平均厚度在I. 2-5米，以圆形体为主，塔体内腔以倒喇叭状、直管状造型，使上拽热气流抽吸能力更强劲。本实用新型突破单一 “烟 ”式造型，改用景观式造型，不管建塔在任何地方，方圆百里均可观赏到其巍巍雄姿，增添了地区性标志性建筑，充分体现了其良好的观赏价值和优异的实用价值。颠覆太阳能电池板和聚光类发电系统需要广阔地源地段，本实用新型建塔不需要占用良地，只要建立在阳光充足和风带走道地区，无论是山坡、丘陵、荒山野地、大沙漠、独岛，只要做适当的土地平整就可建造，为未来太阳能热气流电站和风力发电耦合提供了一款极佳装置，也是光热发电+风力发电+辅助热力发电的不二选择。三、防震抗震，防雷抗雷，引航导航，确保塔体使用长寿命。由于热气流发电必须具有饱满、充足、强大的上拽热气流能力，建塔高度和直径比例是特别关键技术，塔往往建的很高(几百米，甚至上千米)，因此，不安全因素随之增加。本实用新型采用“严防死守”的战略决策，从塔体外壁面到塔内墙体，再到顶部和底部，均采用合理组合，强力加固措施得力，落到实处，不负众望。无论是塔顶部的抗震防裂护罩、避雷防撞装置设立，还是塔体壁面的金属圆筒，安装平台，钢缆、钢缆紧固件的布防。塔底面的基桩、塔基座、塔内平面基台到塔内腔的支撑环配置，环环相扣，浑然一体，给人们一种牢不可破的坚强堡垒。本实用新型为未来设计人员提供了一款建塔典范，也为风、光兼备辅助热力发电创造了坚实基础，必将引起业界重视和爱戴。四、建造成本低，回收周期短、推广应用面宽。本实用新型建塔理念不止仅仅停留在单一的热气流发电用塔，而是综合考虑太阳能塔特有的优势并发挥，为二十四小时可连续电力输出创造符合这一特性的太阳能专用塔，从而降低系统制造及运营成本。应用本实用新型太阳能上拽热气流引导功能塔系统的综合效益分析
权利要求1.一种太阳能上拽热气流引导功能塔系统，其特征在于包括涵流式上拽热气流基台组件及多用途塔体组件；涵流式上拽热气流基台组件由桩基、混凝土基础、变速电机、调风盖、塔内平面基台、塔基座、热气流通道组成；桩基设置在混凝土基础下，塔基座与桩基之间设置有混凝土基础， 塔内平面基台、热气流通道设置在塔基座上，调风盖固定在变速电机轴头上，根据需要开启和关闭，变速电机固定在塔内平面基台上，从而完成一套涵流式上拽热气流基台组件；多用途塔体组件由塔体、加固件、钢缆、钢缆紧固件、抗震防裂护罩、避雷防撞装置、支撑环、金属圆筒、安装平台、疏水管道、升降梯组成；塔体设置在塔基座上，金属圆筒设置在塔体周向上，加固件布置在塔体内侧与金属圆筒内壁之间，安装平台设置在塔体周向位置上，钢缆紧固件设置在塔体外侧壁面上，钢缆一头布置在钢缆紧固件上，另一头向下固定在混凝土基础上，抗震防裂护罩、避雷防撞装置设置在塔体顶部，支撑环设置在塔内周向壁体上，升降梯、疏水管道设置在塔体外壁面一侧，从而完成一套完整的多用途塔体组件。
2.根据权利要求I所述的太阳能上拽热气流引导功能塔系统，其特征在于所述的塔体采用钢筋混凝土制作成，内塔体为倒喇叭状或直筒状，高度100-1200米，内直径10-80 米。
3.根据权利要求I所述的太阳能上拽热气流引导功能塔系统，其特征在于所述的安装平台采用厚20-120mm钢板焊接搭建，环塔周向设置在离地面高度30-300米，采用双层或多层，高度300-600米分段建立。
4.根据权利要求I所述的太阳能上拽热气流引导功能塔系统，其特征在于所述的金属圆筒采用厚10_50mm钢板卷制焊接而成，并在制塔体时放置固定在安装平台上方、环塔体外壁面上。
5.根据权利要求I所述的太阳能上拽热气流引导功能塔系统，其特征在于所述的塔内平面基台采用钢筋混凝土在制作塔基座时一次性灌浇完成，在塔内平面基台有效面积内开有10-50个倒喇叭状孔，每孔长度为1-10米，孔下部进风处直径1-3米，孔上部出风处直径2-4米。
6.根据权利要求I所述的太阳能上拽热气流引导功能塔系统，其特征在于所述的避雷防撞装置采用大型避雷塔式防雷装置，在避雷塔周向同时增设航标灯。
7.根据权利要求I所述的太阳能上拽热气流引导功能塔系统，其特征在于所述的抗震防裂护罩采用耐腐蚀、长寿命的复合金属板材或直接采用镀锌厚板加工成宽度在 300-600mm的环状体，环塔体顶部周向固定，并采用金属方管或圆管一头焊接在环状体上， 另一头向心焊接，并与避雷防撞装置制作成一体，组成镂空帽子型护罩。
8.根据权利要求I所述的太阳能上拽热气流引导功能塔系统，其特征在于所述的支撑环采用不易腐蚀、强度高的金属方管、圆管或异型管，通过铆焊制作工艺，制成车轮型。
专利摘要本实用新型太阳能上拽热气流引导功能塔系统涉及的是一种涵流式上拽热气流优化基台、多用途塔体(烟囱)综合效应应用系统，属太阳能热发电技术领域。包括涵流式上拽热气流基台组件及多用途塔体(烟囱)组件；涵流式上拽热气流基台组件由桩基、混凝土基础、变速电机、调风盖、塔内平面基台、塔基座、热气流通道组成；多用途塔体(烟囱)组件由塔体、加固件、钢缆、钢缆紧固件、抗震防裂护罩、避雷防撞装置、支撑环、金属圆筒、安装平台、疏水管道、升降梯组成。
文档编号F03D11/04GK202348591SQ20112041090
公开日2012年7月25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