[实用新型]免跟踪一次性通过直接产生蒸汽的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能聚光集热系统，尤其是一种应用在太阳能中、高温系统中的太阳能聚光集热装置，属于太阳能集热技术领域。

背景技术

为了得到高温蒸汽、电能等，科研工作者对太阳能转换和利用中的聚光原理进行了探索和研究，开发出槽式太阳能热利用技术、塔式太阳能热利用技术和碟式太阳能热利用技术。槽式太阳能热利用技术是其中最为成熟的技术，已成为所有可再生能源技术中最有可能替代常规能源的一种手段。常规槽式太阳能热利用系统：一回路为聚光集热回路，工质为导热油，槽形聚光器聚光得到高能流密度的太阳能，通过集热管(一般为金属-玻璃直通式真空集热管)中的金属吸收管表面的吸收涂层转化为热能加热集热管内工质，得到高温的导热油；二回路为水-蒸汽回路，工质为水，通过换热器，一回路中的高温导热油将热量传递给二回路中的水，产生高温、高压蒸汽。

20世纪80年代，开始研究以水为工质的单回路一次性通过直接产生蒸汽(DSG：Direct Steam Generation)热利用系统。采用单回路原理，以水代替常规系统集热管内的导热油工质，吸收太阳能，直接获得高温、高压蒸汽。

一次通过方式的运行过程：集热管中的工质水由集热场入口处泵入，经过预热、蒸发、过热三个阶段，逐步产生过热蒸汽。由水变成过热蒸汽是一个逐步但连续的过程。

相对于常规聚光太阳能热利用的双回路系统，单回路一次性通过DSG系统具有以下明显优点：1、虽然与蒸汽相关的高压运行条件带来管道费用的增加，但系统中可以省去导热油、熔盐等系统所需的换热器、火焰保护系统、油箱及其管路系统，该项费用足以得到弥补；2、由于省去了导热油系统中的换热器换热环节，系统的整体效率得到提高；3、由于工质粘性系数不同，DSG系统中集热器内部的压降减小，附加损失减小，因此运行成本也会相应减小。

尽管单回路一次性通过DSG系统具有诸多优点，但由于聚光后的太阳能“直接”作用在承受高温、高压的真空集热管的金属吸收管上，因而：1、为了应对DSG系统所产生的高压问题，对真空集热管的要求很高；2、在控制方面，控制系统会十分复杂，系统仍采用跟踪动态结构，并且在电站布置以及集热器倾斜角度方面也会很复杂；3、由水变为汽-水两相流流入金属吸收管时，管子会由于压力、振动等问题引起永久性变形或者会造成玻璃管破裂。

发明内容

技术问题：为了解决采用单回路一次性通过DSG系统的问题，本实用新型提出免跟踪一次性通过直接产生蒸汽的装置，采用聚光式热管真空集热管取代现有金属-玻璃直通式真空集热管，形成免跟踪一次性通过DSG系统，既能保留普通DSG系统单回路相对于常规聚光太阳能热利用双回路的优势，又利用热管技术实现源汇分离，将DSG系统的承压部分和吸热部分分开；利用聚光式热管真空集热管，实现系统由动态跟踪到静态固定结构，解决普通DSG系统中的难点。

技术方案：免跟踪一次性通过DSG系统将多个聚光式热管真空集热管经过串并联的排列，太阳光透过聚光式热管真空集热管的玻璃外管和真空腔，直接或被聚光板聚集后由选择性吸收涂层吸收，加热热管蒸发段内的工质，热管内工质蒸发上升至热管的冷凝段，工质蒸汽将热量传递给热管管外、系统总管中的冷却介质水后，工质凝结成液体重新回到热管蒸发段循环使用。系统总管中的冷却介质水由泵泵入到总管中，被不断加热后，由水变成水蒸汽输出到需要场所。系统中，聚光式热管真空集热管的热管冷凝段是插入到总管中，实现源汇分离。

本实用新型的免跟踪一次性通过直接产生蒸汽的装置包括：聚光式热管真空集热管、泵、总管；其中聚光式热管真空集热管并联排列连接在总管的侧壁上，在总管的进口端设有泵，冷却介质水由泵泵入总管，总管的出口输出水蒸汽，聚光式热管真空集热管的热管的冷凝段插入到总管中。

聚光式热管真空集热管包括玻璃外管、真空腔、选择性吸收涂层、热管、蒸发段内的工质、聚光板；热管蒸发段位于玻璃外管中，热管蒸发段与玻璃外管之间是真空腔，选择性吸收涂层涂在热管蒸发段上，聚光板放置在热管蒸发段与玻璃外管的真空腔内，开口向上，使聚集的太阳光反射到热管蒸发段的背阳部。

所述聚光式热管真空集热管为熔封式(火封式)真空集热管、融封式(热压封式)真空集热管。