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1、太阳能锅炉21世纪的今天，工业已经进入了飞速发展的阶段。工业生产的持续递增以及中东局势的发展，使得原来廉价的石油价格飞涨，而全球的石油开采量仅能为维持到50年之后，能源的紧缺问题日益突显出来，再加上环境的破坏，温室效应的家具，越来越多的国家和组织开始大力的提倡走可持续发展的清洁能源的道路。各个国家的能源储备已成为关系到一个民族的生死存亡的地步了。这时候，新型节约型能源的发展就显得尤为重要。国际能源局曾经做过一项统计，工业生产所消耗的总能源中有超过一半是用来产生工业所用的水蒸汽的，这样计算下来全球每年消耗在水蒸气的生产所消耗的能源是不可估计的。并且现在工业生产水蒸气的方式80%以上都是靠传统的化
2、石燃料、天然气、煤炭等资源。一方面，这些资源的储量是有限的；另一方面，化石燃料、天然气等能源的燃烧带来了很多的环境的问题。这些问题逼迫着人类需要寻找可以替代且环保无污染的新能源。太阳能就是一种很好的替代品。太阳能锅炉是指通过太阳能集热器、管路、水箱、电器控制等分系统组成的可以产生大量热水或蒸汽的太阳能系统，俗称为“太阳能锅炉”。随着太阳能中低温热水系统技术的不断成熟，太阳能中高温热水系统技术也在不断完善，太阳能中高温系统替代常规锅炉也成为一种必然趋势，它的用途并不仅局限于替代常规能源锅炉。新一代太阳能锅炉则由太阳能低温或中高温集热器替代炉膛产生热量，并通过水箱储热以及储传装置、电器控制装置以及
3、终端系统等组成部分形成一个完整的采集、储送、控制和终端使用系统。生态环保太阳能锅炉是相对燃煤燃油燃气等传统锅炉而言的装置，它的设计原理是将自然界的太阳能也就是阳光，用一个装置将热能最大程度地吸收和储存，并通过控制来给温给热的装置。例如燃煤热水锅炉，它是将煤作为燃料通过燃烧来加热锅炉中的水，并使水温升高，而太阳能热水锅炉则是通过采集阳光来加热水，它们都是用热能给锅炉中的水加热使水温度升高，只不过一个是用阳光作为“燃料”，而另一个是用煤作燃料。太阳光既是不需要花钱的清洁能源又是可再生的能源，而煤则是需要投入大量资金的可以造成排放的不可再生的能源；一个是清洁无环境污染的，一个是有污染的。太阳能锅炉由
4、于是采用绿色能源太阳能产生热力，可以替代常规能源10%-90%的能源消耗，节省利用常规能源所产生的费用，经济效益高；因为它无排放、无污染，属于环保节能设备，社会效益显著因而是实现减排目标的最优选项。节能储能式太阳能锅炉就是将太阳能和工业上的锅炉相结合的一种太阳能的新型利用方式。1.节能式太阳能锅炉的原理节能炉太阳能锅炉采用大规格玻璃聚焦镜, 将太阳能作高度聚焦后对集热筒进行加温, 集热筒体内充满了优质的导热油, 经过加热的导热油通过油泵输送至室内的诸如烘箱、烤箱之类的设备, 达到加温、烘干的效果。该锅炉另置有一套储能油箱, 可将使用过程中过剩的热能以高温油的形式储存起来, 供天气短暂变化的无太
5、阳光照时使用, 延长了热能的使用时间,提高了太阳能的使用效率。节能炉太阳能锅炉采用三套光电开关分别控制两台微型电机, 将聚焦镜作上下左右回转, 自动跟踪太阳光的位移, 以获取最大量的太阳光能; 另一套控制整机电源, 如遇天气变化或是晚间无光照时, 能自动切断整机电源, 将聚焦镜降低至离地面最低点, 使镜片与地面成垂直状态, 以防风雪冰雹对镜片的损坏。节能炉太阳能锅炉由聚焦镜、光电开关、微型电机、导热油、储能油箱、油泵等组成, 操作方便, 另有温度自动控制、温度显示等功能, 直观方便, 无需人工照看, 并保留了原有加热设备中的电加热部分作为备用热源, 以备晚间或阴雨天无光照时可交替使用而不影响正
6、常生产。1.1、太阳能锅炉集热系统a. 平板集热器平板集热器是较早应用的一种太阳能集热器，由于其结构形式及性能特点最易于建材化，一直是发达国家集热器形式的首选。在经历了很长的发展历程后，其内部结构、材料选择及组装技术均达到了很成熟的水平，如今仍是发达国家太阳能热利用产品中占绝对主导地位的集热器形式。平板集热器的缺点是在低温环境中，透过盖板玻璃的散热损失较大，导致整个集热器效率降低。这一问题是其本身结构造成，不易解决。但由于其在金属流道集热器中，单平米成本最低，而寿命最长，且在世界大部分地区，平板集热器全年总得热量高于其他形式集热器，所以不仅在非上冻地区普遍应用，就是在上冻地区，只要是强制循环系
7、统，可以很方便地解决防冻问题，平板集热器仍被普遍采用。b.热管-真空管集热器 热管是一种高效导热元件，安装在全玻璃真空管中。热管和玻璃真空管之间有与二者紧密接触的金属翅片，将玻璃管转换的太阳能热量传导给热管蒸发段，热管再利用内部真空状态下工质的蒸发吸热和放热冷凝，将这一热量传导到被加热流体中。这样既实现了玻璃管不直接接触被加热流体，解决了全玻璃真空管集热器的一系列缺点，又保留了全玻璃真空管在低温环境中散热少，加热工质温度高的优点。尤其是热管工质一般凝固点低，可保证在气温低于0的环境中不冻坏，在不能进行排空防冻的自然循环系统中，热管-真空管式集热器更具明显优势。热管-真空管集热器的缺点是热量转换
8、带来一定的热效率降低，同时有双真空结构所带来的结构复杂及造价高问题。当然结构复杂本身也极易导致装置的可靠性和寿命问题。目前无论国外还是国内太阳能行业所用热管，都还有很大改进空间，如能在制作及检验技术上更进一步，热管-真空管集热器将是一种非常有前途的集热器形式。热管-真空管集热器有封装式和插入式两种，前者的问题是造价高和真空度降低快，后者的问题是转换效率低。c.U型管-真空管集热器 U型管-真空管集热器是在全玻璃真空管中插入弯成U型的金属管，在U型金属管和全玻璃真空管之间，同样有与二者均紧密接触的金属翅片，担负二者之间的热传导工作，被加热流体在金属管中流过，吸收全玻璃真空管收集的太阳能热量而被加
9、热，从而构成U型管-真空管太阳能集热器。 U型管-真空管集热器和热管-真空管集热器一样，既实现了玻璃管不直接接触被加热流体，又保留了全玻璃真空管在低温环境中散热少，加热工质温度高的优点，同时还避免了热管-真空管集热器双真空结构带来的一系列问题。同时由于被加热流体是在玻璃管中被加热，热量转换得更直接，整体效率也高于热管-真空管集热器。 它的主要问题是以水为工质时，仍存在金属管冻裂和集垢问题，所以一般用于双循环系统及强制循环系统。1.2、太阳能集中供热水循环系统运行方式a. 自然循环式该系统的运行原理就是在光照下集热器内的水被加热（与储水箱内的水相比，集热器内的水温较高、密度小），沿水管上升至水箱
10、上部。水箱内的水由于温度低、密度大而自动流进集热器内，如此不断循环，加热水箱中的水。该系统适用于采光面积较小的系统.b.强制循环式该系统的运行原理就是借助水泵动力，在热水箱底部吸水，通过集热器把水送到水箱上部，储热水箱中低温水通过强制循环水泵补入集热器阵，受太阳能辐射加热水温升高，当集热器上循环管内水温与储热水箱底部水温之温差达到设定值时，启动强制循环泵，将水箱中低温水送到集热器阵，同时将集热器阵中热水送回储热水箱，当上述温差等于和低于设定值时，强制循环泵停止工作。低温水在集热器中继续受太阳能辐射加热。如此循环，使储热水箱中水温不断升高。该循环系统称之为强制循环系统。强制循环集热系统水箱位置不
11、受限制，可安装在集热器阵以外的任何位置。c.定温循环式定温放水是是通过控制器将达到设定温度的水用水源压力或水源加压水泵输送到储水箱内。它的特点是从水源经集热器到储水箱，因为没有循环，又非常简单，只有将水在集热器内闷晒后送入储水箱，因此，有人将这一方式称为直流式定温放水。这种方式可以与温差控制式强迫循环的方式一并使用能有效地节约用水。1.3、太阳能集中供热水防系统a.直接系统的低温循环防冻冬季系统低温探点达到设定警戒值时，集热循环泵开启;系统向室外管路内送入热水推回凉水实现系统防冻，系统低温探点测点超过设定警戒值时，集热循环泵关闭。b.直接系统的电伴热带防冻冬季系统低温探点达到设定警戒值时，温控
12、电伴热带输出，加热室外管路实现防冻。在管道表面缠绕电伴热带，其加热功率为4.55W/m，电伴热带外再敷设6cm 厚保温层，当管中水温低于5时自动通电加热，高于5自动断电。但是，即使上述系统也并不能绝对保证系统的安全，电热带故障率高。c.间接系统的防冻工质防冻在间接系统中使用防冻传热工质进行防冻，传热工质的凝固点应低于系统使用期内最低环境温度、沸点应高于集热器的最高闷晒温度。有太阳能温差循环防冻系统接入用户自家的暖气循环系统，利用暖气系统的热量，使系统内装有防冻液的独立的循环管路，使太阳能上下水管保持畅通。d.直接系统的低温排空防冻冬季系统低温探点达到设定警戒值时，温控电磁阀开启，系统室外部分的
13、水被排放或回流至储热水箱内，实现系统防冻。太阳能集热板（管） 的换热介质为普通自来水集热板顶部位置安装一个排气阀，所配的水箱必须是开敞式保温水箱。水箱必须放在比太阳能集热板低的位置，利用介质水的自重实现排空，需要防冻或过热排空时，将太阳能集热板中的水排入水箱。集热器和蓄水箱采用温差循环和管道排空技术，不仅解决了冬季的防冻问题，而且还可避免单纯防冻保温循环给系统带来很大的热量消耗而给用户带来的较大的经济损失。在零下12的情况下已安全过冬。2、国内太阳能锅炉的改造及现状从上面的的太阳能锅炉的优缺点可以看出太阳能锅炉还有很多问题的不足，随着科技的发展以及人们在新能源方面的研究，太阳能锅炉的改造已经成
14、为了一种必然。所谓太阳能锅炉改造就是通过利用太阳能热力技术，并结合对常规燃煤、燃油、燃气、电、沼气和其他能源锅炉进行节能减排改造来达到节能降耗减排目的的复合技术工程。国内一些能源公司利用具有自主知识产权的太阳能中高温热利用技术兵结合相关锅炉节能减排改造技术，在优先使用太阳能锅炉改造的前提下，对传统锅炉进行综合技术改造，改用余热回收、冷凝水回收、分级燃烧节煤、锅炉降温等设备，通过对锅炉的燃烧控制系统、传感系统、除渣系统、控制系统等进行优化完善，节能效果可达10%到90%之间。随着太阳能中低温热水系统技术的不断成熟，太阳能中高温蒸汽系统技术也在不断的完善，太阳能中高温替代常规锅炉也成为一种优势。太
15、阳能中高温热利用系统锅炉由于可以产生100-300度的热水和蒸汽，因此可以广泛的应用于日常的饮水、蒸汽，采暖，空调，发电，纺织，印染，造纸，橡胶，海水淡化，畜牧养殖，食品加工等各种需要热水和热蒸汽的生产和生活领域。另外，槽式太阳能中高温锅炉还可以与沼气、温室、油田等结合，是常规能源与新能源结合的亮点。国内像华园公司的新能源现阶段主要致力于“太阳能锅炉改造”和“大型恒温窖室沼气工程”的技术推广和综合应用。“太阳能锅炉改造”与“模糊聚焦原理”、“槽式太阳能准静态光跟踪技术”和“太阳能二次聚焦槽技术”一样，同为华园的创造性发明，这些发明创造在太阳能中高温技术的应用方面所起到的作用是革命性的，因而给太
16、阳能中高温产业的发展带来很大影响。随着太阳能中低温热水系统技术的不断成熟，太阳能中高温热水系统技术也在不断进步完善，太阳能中高温系统替代常规锅炉也成为了一种必然趋势。 华园新能源应用技术研究所与中科院电工所、清华大学等科研单位合作研制开发的太阳能中高温热利用系统锅炉可以产生100-300度高温热水、蒸汽，可以广泛地应用于日常饮水，蒸汽，采暖，空调，发电，纺织，印染，造纸，橡胶，海水淡化，水产品养殖育苗、畜牧繁育，食品加工等各种需要热水和蒸汽的生产和生活领域。另外，槽式太阳能中高温锅炉还可以与沼气、电力、石油等热力技术相结合，是目前常规能源与新能源结合应用的重点。目前正在实施的包括福建纺织企业的锅炉改造工程，将带动全省纺织企业的锅炉改造工程。此外，湖南永州中外合资大型造纸企业高温烘干工程、上海生物制药高温灭菌工程以及浙江大型洗涤蒸汽熨烫工程等标志性示范项目也正在设计或建设中。3、太阳能锅炉与传统锅炉的比较
