[发明专利]具有补偿密封结构的槽式聚光太阳能集热管及其装配工艺

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光热利用技术领域，特别是一种具有补偿密封结构的槽式聚光太阳能集热管及其装配工艺。

背景技术

槽式聚光太阳能热发电系统主要由槽式聚光太阳能集热系统、热传输与交换系统、发电系统、储热系统和补热系统，其中槽式聚光太阳能集热系统是该发电系统的关键核心部分。槽式聚光太阳能集热系统主要由抛物面反射镜、高温真空集热管、日光跟踪与液压驱动系统、支撑机构和高温介质传输系统组成。抛物面反射镜反射的光线是会聚到一条线上，在该条线上装有高温真空集热管。

高温真空集热管，也叫太阳能集热管，是槽式聚光太阳能集热系统的核心部件，该集热管是由外层玻璃管、内芯不锈钢管和真空封接接头组成，这三个零部件的质量涉及到光热转化效率和热损失率。其中外层玻璃管与内芯不锈钢管组成的高温真空集热管的封接技术是高温集热管制作中最为关键的难题，它的好坏直接决定了集热管的寿命(一般要求使用寿命20年以上)和性能。槽式聚光太阳能集热系统的聚光比范围约20至80，最高聚热温度约400℃。由于在400℃时，常用的不锈钢的膨胀系数(α＝1.6×10-5/℃)与高硅硼玻璃膨胀系数(α＝3.3×10^-6/℃)两者的膨胀系数差别很大，而且玻璃是脆性材料，集热管长度一般为4000～5000mm，长期工作温度达400℃，因此把玻璃外管与不锈钢内管封接在一起，并形成真空，减少集热管热量损失，这就是制造集热管的关键技术。国外采用可伐合金(4J29)作为过渡件将玻璃与金属封接起来。由于可伐合金的膨胀系数较接近于硅硼玻璃，其焊接性能和工作可靠性好，但可伐合金的价格十分昂贵，因而其制备成本很高。如专利公开号为CN101135501的发明专利公开了一种高温太阳能集热管及其制造工艺，该集热管包括玻璃外管和同轴的金属内管，连接件将具有膨胀补偿作用的波纹管与金属内管连接在一起，波纹管的另一端与金属-玻璃过渡件可伐环焊接，可伐环再与玻璃管进行封接。该可伐环即采用昂贵的可伐合金(4J29)保证了密封，但是加工可伐环过程中，还会有余量和边角料，造成昂贵的可伐合金浪费，成本进一步增加；且过渡部位焊接质量要求高，无损检测难度大。

由此可见，太阳能集热管的金属管与玻璃管的封接方法采用金属波纹管缓释纵向膨胀应力、可伐合金过渡且与玻璃管焊接，但存在膨胀应力和焊接应力，在使用过程中，易产生应力破坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种能避免应力破坏的，价格便宜的，密封可靠性高的具有补偿密封结构的槽式聚光太阳能集热管，以及一种制造成品率高，工艺步骤简单，人力成本低的该集热管装配工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有补偿密封结构的槽式聚光太阳能集热管，其具有涂层不锈钢管，涂层不锈钢管外套装有涂层硅硼玻璃管，涂层不锈钢管两端均套装有不锈钢封头，涂层不锈钢管外壁与不锈钢封头密封连接；涂层硅硼玻璃管与不锈钢封头滑动连接；不锈钢封头上套装有耐高温硅橡胶补偿套，耐高温硅橡胶补偿套的两端分别与涂层硅硼玻璃管和不锈钢封头密封连接；涂层不锈钢管、涂层硅硼玻璃管和不锈钢封头之间设有用于隔热的真空室。

本发明的密封机理如下，涂层不锈钢管外壁与两端的不锈钢封头密封连接；以及耐高温硅橡胶补偿套的两端分别与涂层硅硼玻璃管和不锈钢封头密封连接，这样能实现真空室的10^-3Pa以上真空度要求。