[发明专利]一种基于腔柱式集热器的塔式太阳能热发电系统

说明书

本发明提供一种基于腔柱式集热器的塔式太阳能热发电系统，可以有效降低吸热管向光面和背光面的前后温差。外部吸热管组开口和内部吸热管组开口结合组成扇形开口，扇形开口朝向近太阳定日镜场区；外部吸热管与内部吸热管之间、外部吸热管中相邻两管之间、内部吸热管中相邻两管之间均留有间隙；选择性吸收涂层一涂于外部吸热管远太阳侧的半圆周上，选择性吸收涂层二涂于外部吸热管近太阳侧的半圆周上，选择性吸收涂层三涂于内部吸热管远太阳侧的半圆周上，选择性吸收涂层四涂于内部吸热管近太阳侧的半圆周上；所述的选择性吸收涂层三的吸收率比选择性吸收涂层四低；所述的选择性吸收涂层一的吸收率比选择性吸收涂层二低。

技术领域

本发明涉及一种基于腔柱式集热器的塔式太阳能热发电系统。

背景技术

最近十余年，太阳能发电一直是世界各国的研究热点，其在建和已建成的装机容量每年保持达30%的增长。典型的塔式太阳能热发电技术因使用的管道短、聚光比高、可产生高参数的蒸汽，因而具有较高的发电效率，并得到了迅速的发展。

塔式发电系统理论聚光比超过1000，吸热管的向光面需要承受较高的热负荷，而背光面通常是绝热保温结构。因此单侧受光的吸热管易形成局部过热，前后侧存在较大温差，在热流密度高的区域，吸热管的前后温差会超过 200℃，由此导致吸热器管的严重变形，在吸热器结构的约束下，吸热器管需要承受很高的应力，减少了吸热管的寿命。因此吸热器运行的主要问题之一是如何得到更加均匀的热流分布，降低吸热管向光面和背光面的前后温差。

申请号为201510095504.0的中国专利公开了一种双列管结构的太阳能塔式吸热器，包括吸热模块，所述的吸热模块包括了外圈吸热管、内圈吸热管和密封鳍片；外圈吸热管相邻两管之间、外圈吸热管与内圈吸热管之间均留有一定间隙，内圈吸热管通过密排或鳍片结构连接成组，对该双列管结构的太阳能塔式吸热器接收到的太阳光起到密封及传热作用。外圈吸热管的相邻两根管子之间留有一定间隙，使部分太阳光可以通过间隙照射到内圈吸热管上。内圈吸热管接受到的一部分太阳光通过反射或热辐射的方式，对外圈吸热管的后半部分进行加热，由此可以有效减小吸热管壁的前后温差，达到减小热应力、延长吸热器寿命的目的。但其存在的缺陷是：外圈吸热管和内圈吸热管只有朝向镜场的半圆周才有直射太阳光，不朝向镜场的半圆周只有反射太阳光，而且内圈吸热管的背光面没有任何受热，因此吸热管局部过热问题虽然得到一定程度的遏制，但吸热管向光面和背光面的前后温差仍难以达到一个理想的程度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的基于腔柱式集热器的塔式太阳能热发电系统，可以有效降低吸热管向光面和背光面的前后温差。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于腔柱式集热器的塔式太阳能热发电系统，包括集热器和定日镜场；集热器包括外部吸热管组和内部吸热管组，外部吸热管组由外部吸热管组成，内部吸热管组由内部吸热管组成，外部吸热管设置在内部吸热管的外面；所述的定日镜场分为近太阳定日镜场区和远太阳定日镜场区；其特征在于：所述的近太阳定日镜场区和远太阳定日镜场区将整个定日镜场分成两块扇形区域；所述的外部吸热管组设置有外部吸热管组开口，内部吸热管组设置有内部吸热管组开口，外部吸热管组开口和内部吸热管组开口结合组成扇形开口，扇形开口朝向近太阳定日镜场区；所述的外部吸热管与内部吸热管之间、外部吸热管中相邻两管之间、内部吸热管中相邻两管之间均留有间隙；所述的集热器还包括选择性吸收涂层一、选择性吸收涂层二、选择性吸收涂层三和选择性吸收涂层四；选择性吸收涂层一涂于外部吸热管远太阳侧的半圆周上，选择性吸收涂层二涂于外部吸热管近太阳侧的半圆周上，选择性吸收涂层三涂于内部吸热管远太阳侧的半圆周上，选择性吸收涂层四涂于内部吸热管近太阳侧的半圆周上；所述的选择性吸收涂层三的吸收率比选择性吸收涂层四低；所述的选择性吸收涂层一的吸收率比选择性吸收涂层二低。

本发明所述的外部吸热管组和内部吸热管组同心设置。

本发明所述的外部吸热管构成蒸汽蒸发器，所述的内部吸热管构成蒸汽过热器。