[发明专利]一种超超临界塔式太阳能吸热器

说明书

一种超超临界塔式太阳能吸热器，包含格栅热板均流屏、管排和石墨填充层。格栅热板均流屏由多块格栅热板（平板式热管）拼装而成，格栅热板内包含吸液芯和格栅，格栅热板内部充装相变工质（如钠、钾、锂等）并抽成真空状态。太阳光被反射聚集至均流屏上，相变工质在格栅热板的蒸发面上吸热蒸发，并在冷凝面进行冷凝，通过格栅冷凝回流至吸液芯上，形成稳定的两相流，从而实现高效传热，将表面热流密度均匀化，使格栅热板均流屏表面温差大幅度减小，减少热应力。热量通过石墨填充层传递至埋入石墨中的管排，由管排中的传热介质（水）带走。本发明提出的这种吸热器结构能够使水加热至超超临界状态，大大提高了运行参数以及发电效率。

技术领域

本发明属于太阳能高温热利用技术领域，具体涉及一种超超临界塔式太阳能吸热器。

背景技术

近年来，我国已经成为世界上最大的能源生产国和消费国，社会的发展对能源的依赖空前增大。然而，传统能源(化石燃料等)都是不可再生的，其储量在自然界中都是有限的，并且传统化石燃料消耗所带来的环境问题(如温室效应、产生雾霾等)正严重威胁着自然界以及人类社会的和谐健康发展。而太阳能因其广泛性、可再生性、清洁性以及能量大等特点引起了广泛的关注，并且聚光太阳能发电技术被认为最有可能代替传统煤油发电的技术之一，其中太阳能塔式发电系统具有能够更适应达到较高的温度，光热转换效率高以及聚光比高等特点，具有很大的前景。然而作为塔式太阳能的关键部件吸热器，因为其在不均匀以及高能流密度作用下会导致吸热面受热不均和局部过热，进而出现热疲劳、热棘轮等问题，如何保证吸热器能够稳定又高效的运行已经成为现在塔式太阳能发电系统的关键技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种超超临界塔式太阳能吸热器。该装置光热转换效率高，换热效率高，安装方便，能够很好的承受高热流密度下的热载荷和热冲击，能解决现有平板式吸热器受热面受热不均，局部过热而引起的热疲劳、热棘轮等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种超超临界塔式太阳能吸热器，其特征在于，包括：多块格栅热板均流屏、多组管排和石墨填充层；所述格栅热板均流屏由相互独立的多块格栅热板拼装而成，太阳光被反射聚集至格栅热板均流屏上，通过格栅热板内部的相变工质发生相变进行传热，热量通过石墨填充层传递至埋入石墨填充层中的管排，并由传热介质流经管排带走。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，所述格栅热板包括吸热板、金属纤维毡、金属丝网、格栅、封板和中间隔板，所述吸热板的蒸发面一侧依次设有金属纤维毡、金属丝网、格栅和中间隔板，所述金属纤维毡紧贴吸热板的蒸发面，所述金属丝网覆盖在金属纤维毡的表面，金属纤维毡和金属丝网共同组成吸液芯，所述格栅直接连接在中间隔板的冷凝面上，并且倾斜延伸至金属丝网上；格栅热板四周由封板封装，格栅热板内部充装相变工质并抽成真空状态。

进一步地，所述金属丝网和金属纤维毡点焊在吸热板的蒸发面上，所述格栅通过3D打印技术直接连接在中间隔板上。

进一步地，所述格栅由均匀分布在中间隔板上的多个V字形网格组成，所述V字形网格的纵截面呈V字形，V字形网格与水平面具有一定的倾斜角度，使得相变工质能够通过格栅冷凝回流至吸液芯，各V字形网格之间留有空隙。

进一步地，所述相变工质为液态金属钠、液态金属钾、液态金属锂或者液态金属合金。

进一步地，每块格栅热板均流屏对应于一组管排，热量通过石墨填充层传递至埋入石墨填充层中的各组管排，产生超超临界过热蒸汽。

进一步地，每组管排都分为预热管排和混合管排，所述预热管排由多根预热管组成，所述混合管排由多根预热管和多根过热管间隔排布组成；超超临界压力下的水先依次经过多组混合管排的预热管，然后依次经过多组预热管排的预热管，产生饱和蒸汽汇总至汇总管，并通过汇总管分别通入多组混合管排的过热管进行过热，各组混合管排的过热管所产生的超超临界过热蒸汽汇总后输出。