[发明专利]一种太阳能光热接收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于太阳能热利用领域的太阳能光热接收装置。

背景技术

随着太阳能等可再生能源利用在全世界蓬勃发展，太阳能聚热发电（CSP）逐步为人们所认识，在CSP体系中，吸热传热部分具有非常重要的地位。太阳能的集热系统中的换热介质，目前主要采用导热油为传热工质，经导热油-蒸汽换热器后产生蒸汽驱动常规蒸汽轮机带动发电机组发电；目前国际太阳能集热技术的换热介质的替代品有熔融盐类材料，例如意大利的ENEA研究的熔盐介质集热器，熔盐介质结晶点较高，大多在230至260℃左右，但当前熔融盐主要用于热储能。最有前景的传热介质为利用水直接作为换热介质的直接蒸汽发生（DSG）技术；该技术已经试验多年，其与蒸汽锅炉受热管道运行原理相似，以水为工质，将低温水自吸热管路一端注入，水在沿管路轴向行进过程中吸热逐渐升温，达到沸点后变为饱和蒸汽，再继续吸热变为过热蒸汽。

目前的太阳能光热接收装置主要包括槽式太阳能光热的集热器系统、菲涅尔阵列槽式的接收装置和塔式的中央接收装置。常见槽式集热器系统由多根真空集热器串联组成，如图1所示，常见的真空集热器，随着接收管壁温度变化单位长度损失的热量，很明显外部温度升高，损失量越加明显，例如在管道壁面温度为400℃时，单位长度损失热量为250W/m，该集热器处于静态真空环境中，但随着使用年限的增长，内部真空度下降，热利用效率逐年下降，因真空集热器本身价格昂贵，替换成本也异常高昂；再者因为集热器内部的吸收管尺寸较小，对镜场的曲面反射镜要求很高，同时对曲面镜的安装、支撑曲面反射镜的框架安装及驱动曲面反射镜的精度提出更高的要求，使得槽式太阳能光热太阳岛成本居高不下。对于菲涅尔阵列槽式的接收装置，由于菲涅尔聚光系统的结构和跟踪本身原因，接收开口较槽式集热器所需开口要大，聚光倍率稍低；很难实施真空，对应热量损失较大，一般大约为真空集热器单位长度内热量损失的2倍，如何降低传统菲涅尔系统损失，提高吸热效率成为重要的研究方向。对于塔式的中央接收装置常见于空腔式接收器，该接受器只能满足某个方向的接收，对于另外方向入射的太阳光无能为力；低成本、简易接收器的开发也在进一步的研究当中。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种可应用于太阳能光热应用领域的高效太阳能光热接收装置。

本发明提供了一种太阳能光热接收装置，其特征在于，所述太阳能光热接收装置由密封结构和密封结构内部的太阳能光热接收器组成；所述太阳能光热接收器包括辅吸收换热管道和主吸收换热管道，所述辅吸收换热管道内部换热介质温度低于主吸收换热管道内部的换热介质温度；辅吸收换热管道接收主吸收换热管道释放的热量和/或接收主吸收换热管道未接收的太阳光热量；太阳能光热接收装置通过所述太阳能光热接收器的管道内部流动的换热介质带走热量；实现辅吸收换热管道能够吸收主吸收换热管道散失的热量，提高系统热利用效率。

进一步地，所述太阳能光热接收器还包括辅吸收换热管道和主吸收换热管道之间布置的辅助聚光装置，所述辅助聚光装置辅助主吸收换热管道获得更多聚光热量。

优选地，所述辅吸收换热管道贴近所述辅助聚光装置布置，以降低所述辅助聚光装置的温度，减少热辐射、增加对主吸收换热管道散失热量的吸收、延长使用寿命。

进一步地，所述封闭结构包括太阳能光热接收器的辅助聚光装置开口处布置的盖板玻璃、包覆所述太阳能光热接收器背部的覆盖材料和所述太阳能光热接收装置端部挡板，三者形成封闭的空间；会聚的太阳光穿过盖板玻璃进入密封结构内部，入射至辅助聚光装置和吸收换热装置表面。

进一步地，所述辅吸收换热管道与主吸收换热管道在辅吸收换热管道的换热介质流出端与主吸收换热管道的换热介质流入端进行连通。

进一步地，所述封闭结构为两端封闭且内部容纳吸收换热装置和/或辅助聚光装置的一段或多段串联的玻璃管。

优选地，所述密封结构内部处于静态真空状态或动态真空状态，以减少内部的热量损失。

进一步地，所述辅助聚光装置布置于太阳能接收换热器的附近位置，将会聚穿过盖板玻璃或玻璃套管的未直接入射的太阳光再次反射至主吸收换热管道表面；而太阳能接收换热器道接收直接入射和通过再次反射至表面的太阳光转化成热量，输送出系统的外部。

进一步地，所述辅吸收换热管道包括多根在辅助聚光装置后部布置的金属管道；该辅吸收换热管道外部温度较低，能吸收主吸收换热管道释放出的热量，从而减少所述太阳能光热接收装置向外部释放的热量，提高系统的热利用效率。