[实用新型]一种带储热的太阳能—燃气供热腔体接收器

说明书

本实用新型公开了一种带储热的太阳能—燃气供热腔体接收器，包括腔体接收器、预热器、燃料供应系统和控制系统；腔体接收器包括吸热体，吸热体的侧壁中设有若干工质流道，工质流道两个开口连接到集气管Ⅱ和集气管Ⅰ；集气管Ⅰ、集气管Ⅱ分别与为斯特林热机的活塞、回热器连接；吸热体外侧设有燃气燃烧腔隙，燃气燃烧腔隙处设有电子点火器，燃气燃烧腔隙分别与预热器的燃料出口和烟气进口连接；预热器的燃料进口与燃料供应系统的出口连接，控制系统分别与燃料供应系统及电子点火器连接。本实用新型结构简单、操作方便且安全可靠；而且本实用新型实现了多余热能的存储与多余热能再次利用，以及燃气供热集成。

技术领域

本实用新型属于太阳能光热利用领域，特别涉及一种带储热的太阳能—燃气供热腔体接收器。

背景技术

太阳能是清洁环保和分布广泛的可再生能源。碟式斯特林太阳能热发电(DCSP)是开发和利用太阳能资源的一种重要技术，因为他具有发电效率高、布置灵活且模块化程度高等优点，被认为是解决能源短缺和环境污染问题的重要途径之一。DCSP采用碟式聚光器将太阳辐射能聚集在腔体接收器内，进而加热腔体接收器内部吸热器内部的流体工质，然后通过热力循环过程驱动斯特林热机及发电机组进行发电。

DCSP系统通常是以电站拟建地区的年平均或典型日子数的太阳直射辐照度值(简称DNI，单位W/m²)为额度值，来设计DCSP系统的腔体接收器及其吸热器结构。然而，电站建成后DCSP系统运行时，总会存在一定时间内的DNI值是大于额度值的，尤其是正午的一定时间段内。由于DCSP系统的额定功率是一定的，使得吸热器的金属加热管内部工质换热带走的热量一定且有限，过高的太阳聚集能流密度可能导致金属加热管发生烧蚀或融化等事故，直接影响着DCSP系统的运行安全性。在吸热器过热时通常是直接切断太阳光能的输入，而使得DCSP系统处于停机避险状态，没有真正实现高日照工况下正常发电运行。如果能将此部分多余的热能进行存储，等到太阳能对吸热器热量供应不足时再次利用，即实用新型带储热的腔体吸热器是提升碟式斯特林系统经济性的重要途径。现有技术中，由于与斯特林热机相连接的金属盘管式吸热器无法与储热介质直接一体化设计，因为金属管之间并不能形成密闭容器空间，需要另外设计储热罐，这会增加其复杂度和生产成本，而且也无法满足斯特林热机的使用情况，因为金属加热管管长是受限的。另外，有将金属加热管直接浸没在储热介质中，通过先加热储热介质后再将热能传递给金属管中的做功介质，但由于斯特林热机工作时需求的快速热能供应，此传热过程较难满足斯特林热机的能量需求响应。

而且，太阳能的供应是非稳定的，存在低辐照强度、云层遮挡、阴雨天气和夜晚等无法提供所需热能的情况，所以发明太阳能和燃气互补供热的吸热器也是提升碟式斯特林系统经济性能的重要途径之一。现有技术中有将燃烧器放在在腔体接收器内部用于燃料燃烧来加热金属管吸热器的，如果此时腔体接收器不增加石英窗则会导致燃烧热量的损失较大(由于对流和辐射损失等)，如果在腔体开口处增加石英窗可以大大减小燃烧热量的散失，但由于燃烧产生的烟尘会沉积在石英窗表面，而显著降低石英窗的透射率，导致聚光器聚焦的太阳光不能顺利进入腔体接收器内部来加热吸热器内工质。显然，现有技术存在一定的矛盾，需要进一步创新来解决上述技术问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、操作方便、光-热转换效率高、安全可靠的带储热的太阳能—燃气供热腔体接收器；它将工质流道与腔体接收器壁面设计并制造成一体，实现腔体壁面内侧吸收太阳光能用于加热工质和储热介质，以及燃气燃烧直接对吸热器进行补热，燃烧产生的热烟气对混合的燃气进行预热再利用，提高燃烧效率和热能利用率；而且密闭空间燃烧使得热量散失少，提高能量利用率。