[发明专利]一种塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器有效
申请号: | 201811601118.4 | 申请日: | 2018-12-26 |
公开(公告)号: | CN109668341B | 公开(公告)日: | 2020-10-16 |
发明(设计)人: | 聂辅亮;白凤武;王志峰 | 申请(专利权)人: | 中国科学院电工研究所 |
主分类号: | F24S23/70 | 分类号: | F24S23/70;F24S60/10;F24S80/30;F24S10/70 |
代理公司: | 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 | 代理人: | 关玲 |
地址: | 100190 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 塔式 太阳能 发电 多级 固体 颗粒 吸热 | ||
1.一种塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器,其特征在于:所述颗粒吸热器包括颗粒分配器(1)、第一锥形改流体(2)、固体颗粒(3)、第一级吸热段(4)、第二级吸热段(10)、第三级吸热段(16)、高温固体颗粒储罐(24)、第一级颗粒混合室(9)、第二级颗粒混合室(15)、第三级锥形漏斗(17)和第三级流量调节机构(18)、内环定日镜场(25)、中环定日镜场(26),以及外环定日镜场(27);第一锥形改流体(2)置于颗粒分配器(1)中,位于其底部;第三级流量调节机构(18)中金属杆端部的圆形金属片位于第三级锥形漏斗(17)下方,用于调节第三级锥形漏斗(17)的开度;内环定日镜场(25)、中环定日镜场(26)、外环定日镜场(27)环绕吸热塔(22)布置,分别为吸热塔(22)上部的第三级吸热段(16)、第二级吸热段(10)、第一级吸热段(4)提供辐射能量;三个吸热段上下布置,每个吸热段均由石英玻璃管束组成,石英玻璃管束由多根竖直石英玻璃管环形布置;颗粒分配器(1)位于第一级吸热段(4)的上方;第一级吸热段(4)位于第二级吸热段(10)的上方;第二级吸热段(10)位于第三级吸热段(16)的上方;第三级吸热段(16)位于第三级锥形漏斗(17)和第三级流量调节机构(18)的上方;第一级颗粒混合室(9)位于第一级吸热段(4)和第二级吸热段(10)之间;第二级颗粒混合室(15)位于第二级吸热段(10)和第三级吸热段(16)之间;高温固体颗粒储罐(19)位于第三级锥形漏斗(17)和第三级流量调节机构(18)的下方;颗粒换热器(21)位于高温固体颗粒储罐(19)的下方;低温固体颗粒储罐(23)位于颗粒换热器(21)的下方;螺旋提升机(24)位于低温固体颗粒储罐(23)和颗粒分配器(1)之间,用于将低温固体颗粒储罐(23)中的固体颗粒(3)输运至颗粒分配器(1);吸热器工作时,固体颗粒(3)从上至下依次流经颗粒分配器(1)、第一级吸热段(4)、第一级颗粒混合室(9)、第二级吸热段(10)、第二级颗粒混合室(15)、第三级吸热段(16)、第三级锥形漏斗(17)和第三级流量调节(18)、高温固体颗粒储罐(19)、颗粒换热器(21)、低温固体颗粒储罐(23)。
2.按照权利要求1所述的塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器,其特征在于:第一级颗粒混合室(9)包括位于其顶部的第一级锥形漏斗(5)和第一级流量调节机构(6)、位于其底部的第二锥形改流体(8)和第一组搅拌机(7);第一级流量调节机构(6)中金属杆端部的圆形金属片位于第一级锥形漏斗(5)下方,用于调节第一级锥形漏斗(5)的开度;第一组搅拌机(9)安装于第二锥形改流体(8)的侧面;第二级颗粒混合室(15)包括位于其顶部的第二级锥形漏斗(11)和第二级流量调节机构(12)、位于其底部的第三锥形改流体(14)和第二组搅拌机(13);第二级流量调节机构(12)中金属杆端部的圆形金属片位于第二级锥形漏斗(11)下方,用于调节第二级锥形漏斗(11)的开度;第二组搅拌机(13)安装于第三锥形改流体(14)的侧面。
3.按照权利要求2所述的塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器,其特征在于:设初始状态时圆形金属片处于第一级锥形漏斗(5)出口边缘、第二级锥形漏斗(11)出口边缘和第三级锥形漏斗(17)出口边缘,上述三级锥形漏斗全开,则上述三级锥形漏斗出口截面积S与对应的锥形圆台的竖直方向的位移h的关系为:
其中,k1为上述三级锥形圆台的斜度,R为圆形金属片与上述三级锥形漏斗出口的半径。
4.按照权利要求1或2所述的塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器,其特征在于:所述的第一锥形改流体、第二锥形改流体和第三锥形改流体的顶角θ与颗粒休止角θr满足如下关系:
90°-θ/2≥θr。
5.按照权利要求1所述的塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器,其特征在于:所述石英玻璃管束的每根石英玻璃管内的背光侧内有保温层,内保温层与石英玻璃管的一半管壁紧密接触,没有与内保温层接触的石英玻璃管内的空间供固体颗粒流动;相邻两根石英玻璃管间的间隙与石英玻璃管的内径D满足:
石英玻璃管束内颗粒层厚度R-r与颗粒粒径d需满足:
6d≤R-r≤12d。
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