太陽能槽式聚光集熱系統方案，太陽能集熱實訓系統
2024-10-20 09:23太陽能槽式聚光集熱系統方案
一、系統簡介
太陽能光熱蒸汽系統原理如圖1所示。太陽光經過槽式反射鏡（由跟蹤器跟蹤太陽光）匯聚到集熱管上，加熱集熱管內的導熱油，導熱油將熱能傳遞給儲熱池中的儲熱模塊，需要產生蒸汽或熱水時，由導熱油將儲熱模塊中的熱能傳遞到蒸汽發生器或熱交換器，產生蒸汽供給熱能使用設備使用。系統的綜合效率77%左右，按每平米800瓦（實際最高1000瓦）的直射太陽光能量計算，每平米集熱器功率為615瓦。日照時間6小時，產生1噸蒸汽需要220平米。此教學系統設計開口3m，長6米，共18㎡。一天約產生0.1噸蒸汽或800kg85℃熱水。
圖1
太陽能蒸汽系統的主要技術構成如表1所示：
表1
圖2所示的槽式聚光集熱器由反射鏡、集熱管和太陽跟蹤系統組成。太陽能（中高溫）集熱管由不銹鋼內管和高硼玻璃外管通過可乏合金封接，內管和外管之間為真空，以達到透光和隔熱的目的。太陽能跟蹤器是用光電或時間控制的自動機械裝置，其主要由鋼鐵材料制成。太陽能儲熱池（圖5）是將儲熱模塊置于保溫池內，通過儲熱模塊進行儲熱的。儲熱模塊（選配）是由天然石墨添加結合劑構成，并按照特定的傳熱原理加工成型的，導熱油通過儲熱模塊表面的金屬保護層將熱能傳遞給儲熱模塊。儲熱模塊的儲熱能力為每立方米儲熱724兆焦（200KWH），相當于24平米太陽能集熱器一天6小時的集熱量（儲熱溫差240°C）。
蒸汽發生器是一種標準的熱工設備。
系統參數設計
二、結構設計如下圖：
1、集熱槽開口尺寸：3*6m
2、聚光鏡玻璃厚度為5mm鏡背保護漆為三層氟碳漆，保證15年耐候性的需要
3、直通式真空管：外徑為100mm，內徑為42mm
4、鏡場支架金屬主梁設計采用單跨式桁架結構
5、側翼鏡片支架均采用方管焊接結構
6、導熱油容積：0.5m
三、集熱器控制（參照圖3）：
1、配置照度計用于控制槽式太陽能集熱器的跟蹤的啟動與否，配置流量計不得顯示流量中斷，否則系統提示需要補充導熱油，或者檢查故障，系統停止工作；
2、配置限位開關1和限位開關2，用于限制槽式聚光器的轉角范圍，傾角傳感器用于與跟蹤程序配合控制跟蹤驅動電機使槽式聚光器實時跟蹤太陽；
3、配置溫度計-1（T1）、溫度計-3（T3)組合控制集熱循環泵的轉速，；
4、配置西門子PLC控制系統實時監控控制聚光器是否對準太陽。當監控到系統對準太陽時（+/-1度），如果集熱循環泵沒有工作，需要強制偏轉集熱器，防止集熱管內過熱。
5、配置零間隙蝸輪蝸桿跟蹤驅動機構
6、配置無刷控制伺服減速機構
四、蒸汽發生器（或選配熱交換器）：
1、產生蒸汽的必要條件：T3>110°C 以及液位計的水位在指定位置以上。水位低于要求時，補水閥門開啟，水位達到要求后，補水閥門關閉。
2、滿足第1條的情況下，啟動蒸汽產生，此時蒸汽換熱閥門開啟，蒸汽換熱循環泵啟動，當壓力計的壓力顯示達到0.3Mpa或者溫度計-2顯示達到144°C時，蒸汽換熱循環泵停止，蒸汽換熱閥門關閉。蒸汽閥門由用戶控制開啟或關閉。
五、控制系統介紹
1 面板
2 電控箱
3 控制點位表
1)數字來輸入DI
2)數字量輸出DQ
3)模擬量輸入AI
4 控制界面
一、系統簡介
太陽能光熱蒸汽系統原理如圖1所示。太陽光經過槽式反射鏡（由跟蹤器跟蹤太陽光）匯聚到集熱管上，加熱集熱管內的導熱油，導熱油將熱能傳遞給儲熱池中的儲熱模塊，需要產生蒸汽或熱水時，由導熱油將儲熱模塊中的熱能傳遞到蒸汽發生器或熱交換器，產生蒸汽供給熱能使用設備使用。系統的綜合效率77%左右，按每平米800瓦（實際最高1000瓦）的直射太陽光能量計算，每平米集熱器功率為615瓦。日照時間6小時，產生1噸蒸汽需要220平米。此教學系統設計開口3m，長6米，共18㎡。一天約產生0.1噸蒸汽或800kg85℃熱水。
圖1
太陽能蒸汽系統的主要技術構成如表1所示：
表1
| 太陽能蒸汽 | |
| 能源采集 | 槽式聚光集熱器 |
| 能源轉化 | 光熱轉換 |
| 能源儲存 | 儲熱池 |
| 能源傳輸利用 | 熱力管道、蒸汽發生器 |
| 能源傳遞介質 | 導熱油 |
| 控制 | 控制器 |
圖2所示的槽式聚光集熱器由反射鏡、集熱管和太陽跟蹤系統組成。太陽能（中高溫）集熱管由不銹鋼內管和高硼玻璃外管通過可乏合金封接，內管和外管之間為真空，以達到透光和隔熱的目的。太陽能跟蹤器是用光電或時間控制的自動機械裝置，其主要由鋼鐵材料制成。太陽能儲熱池（圖5）是將儲熱模塊置于保溫池內，通過儲熱模塊進行儲熱的。儲熱模塊（選配）是由天然石墨添加結合劑構成，并按照特定的傳熱原理加工成型的，導熱油通過儲熱模塊表面的金屬保護層將熱能傳遞給儲熱模塊。儲熱模塊的儲熱能力為每立方米儲熱724兆焦（200KWH），相當于24平米太陽能集熱器一天6小時的集熱量（儲熱溫差240°C）。
蒸汽發生器是一種標準的熱工設備。
系統參數設計
二、結構設計如下圖：
1、集熱槽開口尺寸：3*6m
2、聚光鏡玻璃厚度為5mm鏡背保護漆為三層氟碳漆，保證15年耐候性的需要
3、直通式真空管：外徑為100mm，內徑為42mm
4、鏡場支架金屬主梁設計采用單跨式桁架結構
5、側翼鏡片支架均采用方管焊接結構
6、導熱油容積：0.5m
三、集熱器控制（參照圖3）：
1、配置照度計用于控制槽式太陽能集熱器的跟蹤的啟動與否，配置流量計不得顯示流量中斷，否則系統提示需要補充導熱油，或者檢查故障，系統停止工作；
2、配置限位開關1和限位開關2，用于限制槽式聚光器的轉角范圍，傾角傳感器用于與跟蹤程序配合控制跟蹤驅動電機使槽式聚光器實時跟蹤太陽；
3、配置溫度計-1（T1）、溫度計-3（T3)組合控制集熱循環泵的轉速，；
4、配置西門子PLC控制系統實時監控控制聚光器是否對準太陽。當監控到系統對準太陽時（+/-1度），如果集熱循環泵沒有工作，需要強制偏轉集熱器，防止集熱管內過熱。
5、配置零間隙蝸輪蝸桿跟蹤驅動機構
6、配置無刷控制伺服減速機構
四、蒸汽發生器（或選配熱交換器）：
1、產生蒸汽的必要條件：T3>110°C 以及液位計的水位在指定位置以上。水位低于要求時，補水閥門開啟，水位達到要求后，補水閥門關閉。
2、滿足第1條的情況下，啟動蒸汽產生，此時蒸汽換熱閥門開啟，蒸汽換熱循環泵啟動，當壓力計的壓力顯示達到0.3Mpa或者溫度計-2顯示達到144°C時，蒸汽換熱循環泵停止，蒸汽換熱閥門關閉。蒸汽閥門由用戶控制開啟或關閉。
五、控制系統介紹
1 面板
2 電控箱
3 控制點位表
1)數字來輸入DI
| Name | Path | Data Type | Logical Address |
| 北限位 | DI | Bool | %I3.2 |
| 南限位 | DI | Bool | %I3.3 |
| 急停 | DI | Bool | %I1.0 |
| F_集熱油閥開位 | DI | Bool | %I2.0 |
| F_集熱油閥關位 | DI | Bool | %I2.1 |
| F_蒸汽油閥開位 | DI | Bool | %I2.2 |
| F_蒸汽油閥關位 | DI | Bool | %I2.3 |
| F_出蒸汽閥開位 | DI | Bool | %I2.4 |
| F_出蒸汽閥關位 | DI | Bool | %I2.5 |
| F_加熱油閥A開位 | DI | Bool | %I2.6 |
| F_加熱油閥A關位 | DI | Bool | %I2.7 |
| F_加熱油閥B開位 | DI | Bool | %I3.0 |
| F_加熱油閥B關位 | DI | Bool | %I3.4 |
| CYC自動 | DI | Bool | %I0.5 |
| CYC暫停 | DI | Bool | %I0.7 |
| CYC啟動 | DI | Bool | %I0.6 |
| Track自動 | DI | Bool | %I1.1 |
| Track啟動 | DI | Bool | %I1.2 |
| Track暫停 | DI | Bool | %I1.3 |
| MA打開 | DI | Bool | %I1.4 |
| MA關閉 | DI | Bool | %I1.5 |
| LL | DI | Bool | %I0.0 |
| L | DI | Bool | %I0.1 |
| H | DI | Bool | %I0.2 |
| HH | DI | Bool | %I0.3 |
| upsON | DI | Bool | %I3.7 |
| Name | Path | Data Type | Logical Address |
| 電機1正轉 | DQ | Bool | %Q3.0 |
| 電機1反轉 | DQ | Bool | %Q3.1 |
| Y_集熱油閥開 | DQ | Bool | %Q2.0 |
| Y_集熱油閥關 | DQ | Bool | %Q2.1 |
| Y_蒸汽油閥開 | DQ | Bool | %Q2.2 |
| Y_蒸汽油閥關 | DQ | Bool | %Q2.3 |
| Y_加熱油閥開 | DQ | Bool | %Q2.6 |
| Y_加熱油閥關 | DQ | Bool | %Q2.7 |
| Y_出蒸汽閥開 | DQ | Bool | %Q2.4 |
| Y_出蒸汽閥關 | DQ | Bool | %Q2.5 |
| 電機2正轉 | DQ | Bool | %Q3.2 |
| 電機2反轉 | DQ | Bool | %Q3.3 |
| 電機3正轉 | DQ | Bool | %Q3.4 |
| 電機3反轉 | DQ | Bool | %Q3.5 |
| 電機4反轉 | DQ | Bool | %Q3.6 |
| 進水閥 | DQ | Bool | %Q3.7 |
| H_Track自動燈 | DQ | Bool | %Q0.5 |
| H_CYC自動燈 | DQ | Bool | %Q0.6 |
| H_故障燈 | DQ | Bool | %Q0.7 |
| H_蜂鳴燈 | DQ | Bool | %Q1.0 |
| H_低液位燈 | DQ | Bool | %Q1.1 |
| Name | Path | Data Type | Logical Address |
| 傾角AI0 | AI | Word | %IW112 |
| T_集熱回油溫AI3 | AI | Word | %IW118 |
| T_箱體油溫AI2 | AI | Word | %IW116 |
| T_蒸汽回油溫AI4 | AI | Word | %IW120 |
| 照度AI8 | AI | Word | %IW128 |
| T_蒸汽溫度AI5 | AI | Word | %IW122 |
| P_蒸汽壓力AI6 | AI | Word | %IW124 |
| 液位AI7 | AI | Word | %IW126 |