[发明专利]真空管墙式吸热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能高温吸热器。

背景技术

塔式太阳能热发电的基本原理是利用众多的定日镜，将太阳辐射反射到置于吸热塔上部的吸热器表面，借助加热工质产生的蒸汽或高温空气，驱动发电机组，产生电能。自20世纪80年代以来，塔式太阳能热发电技术得到了迅猛发展，一批塔式太阳能试验电站先后投入试运行。大量实验和运行数据证明，塔式太阳能热发电技术具有高温，高聚光比和高发电效率的突出优点，在商业化进程中具有重大前景和竞争力。

吸热器是塔式太阳能热发电系统中光-热转换最为核心的部件之一，其主要功能是接受、吸收由定日镜场反射过来的太阳辐射能，并将其转化为热能传递给传热工质。吸热器与吸热塔及相关管路组成吸热系统，其安装在吸热塔一定高度的地方，工质输送管道等设备布置在吸热塔体内部。吸热器主要组成部分包括：由多管路组成的吸热体、吸热器支撑和固定结构、吸热单元之间的联结管路。目前广泛应用的吸热器结构形式主要有腔体式、柱体式和平板式三种形式，其中柱体式和平板式由于采用钢管管路难以有效保温造成较大的高温热损失。而腔体式虽然能够降低一定的热损失，但由于结构复杂，重量大，造成吸热塔的造价高，安全性差。并且目前这些吸热器表面都是裸露在空气中，若采用太阳选择性吸收涂层，其在高温、非真空环境易发生高温氧化，性能老化快，使用寿命较短，难以真正有效的提高吸热器的光-热转换效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有塔式太阳能热发电系统的吸热器在高温下吸热效率低、定日镜场聚光精度要求高、吸热器开口小等不足，以及在非真空环境易发生高温氧化，易老化，使用寿命较短的缺点，提出一种真空管墙式吸热器。本发明采用直通式真空管，实现了吸热器的高效真空保温供功能，同时吸热管表面采用镀有耐高温的太阳选择性吸收涂层，提高吸收太阳辐射能效率同时降低吸热器向环境的辐射热损失，显著提高了吸热器的光-热转换效率。

本发明的技术方案如下：

本发明真空管墙式吸热器由吸热模块、联结管、进口母管及出口母管组成。多个所述的吸热模块通过联接管路串联连接在一起，联结管的一端与吸热模块进口管焊接联通，联结管的另一端与吸热模块出口管焊接联通。所述进口母管是吸热器的传热工质流入吸热器的总管路，进口母管与位于所述吸热器最外侧的吸热模块进口管焊接联通，流入吸热器的传热工质通过进口母管分配至各个吸热模块中；所述出口母管是吸热器的传热工质流出吸热器的总管路，出口母管与位于所述吸热器最外侧的吸热模块出口管焊接联通，各个吸热模块中的传热工质均经出口母管流出吸热器。所述的吸热器具有混合传热工质的作用。

所述吸热模块由多根直通式真空管串联或并联组成。

多根直通式真空管通过U型连接管串联构成串联式吸热模块。所述的U型连接管位于两根直通式真空管之间，U型连接管的两端分别连接一根直通式真空管。串联式吸热模块最外侧的两根直通式真空管中，此吸热模块进口端的一根直通式真空管的内管与吸热模块进口管一端焊接联通，此串联式吸热模块出口端的一根直通式真空管与吸热模块出口管一端焊接联通。

多根直通式真空管并联组成并联式吸热模块。并联式吸热模块中，多根直通式真空管垂直排列，直通式真空管的下端与吸热模块进口管焊接联通，直通式真空管的上端与吸热模块出口管焊接联通。

所述真空管墙式吸热器周向布置或单向布置在吸热塔顶部。本发明真空管墙式吸热器与吸热塔及传热工质输送管路组成吸热系统，传热工质上升管的上端与位于真空管墙式吸热器上部的进口母管连接，传热工质上升管的下端连接储存装置。传热工质下降管的上端与位于真空管墙式吸热器下部的出口母管连接，传热工质下降管的下端连接储存装置。所述的吸热系统吸收、转换太阳辐射能为传热工质热能，用于塔式太阳能热发电系统。

所述的直通式真空管具有玻璃外管和带有太阳选择性吸收涂层的金属内管，玻璃外管与金属内管同轴套装，玻璃外管与金属内管之间形成真空环形空间。通过真空环形空间的保温作用，显著降低吸热器在高温时的热量损失。所述金属内管的太阳选择性吸收膜层在真空环境中能够承受太阳辐射的高温而不被氧化，从而延长了涂层的使用寿命，大大提高了吸热器的光-热转换效率。

所述的直通式真空管可以根据不同的设计要求采用水平布置、垂直地面布置、倾斜布置或多排并列交错布置等方式。这种模块化的吸热模块构成的墙式吸热器便于吸热器的设计及其空间布局、安装和维修。