[发明专利]一种填充异形陶瓷管的太阳能热发电用固体颗粒吸热器

说明书

一种填充异形陶瓷管的太阳能热发电用固体颗粒吸热器，包括颗粒分配器、石英玻璃管、固体颗粒、异形陶瓷管、螺栓、漏斗、调节阀和颗粒收集器。多根带有螺纹孔的异形陶瓷管布置于石英玻璃管内，通过螺栓将异形陶瓷管与石英玻璃管进行位置限定，固体颗粒在异形陶瓷管外壁面与石英玻璃管内壁面间形成的空腔内靠重力下落，太阳辐射能流透过石英玻璃管内壁面将固体颗粒加热，通过漏斗下部的调节阀实现颗粒流量调控。

技术领域

本发明涉及一种太阳能热发电用吸热器，特别涉及一种填充异形陶瓷管的太阳能热发电用固体颗粒吸热器。

背景技术

吸热器是塔式太阳能热发电系统中将太阳辐射能转换为热能的核心装置，通常置于吸热塔的顶部，数量众多的定日镜跟踪太阳将太阳光聚集到吸热器表面。吸热器中的传热流体可以是水、熔融盐、液态金属、空气、超临界二氧化碳、固体颗粒等。被加热的传热流体再加热可发电工质如水蒸汽、超临界二氧化碳、氢气、氦气、空气等推动汽轮机、燃气轮机或斯特林机等进行发电，塔式太阳能热发电技术是目前太阳能热发电的主流技术。

固体颗粒的使用温度范围宽，在-100℃-1200℃内物理和化学性能稳定，对传输管道和容器等无腐蚀，价格便宜，便于获取，易于存储，能够同时作为传热流体和储热介质。固体颗粒吸热器主要分为自由下落式、阻碍下落式、旋转窑式、流化床式等。美国专利US9732986B2公布了一种用多孔介质延缓固体颗粒下落速度的方法，但是由于多孔介质材料的孔隙较小，流动的固体颗粒极易在其内拥堵，工程应用困难。欧洲专利EP 2630219 A2公布了一种利用固体颗粒在不透明金属管里流化吸热的吸热器，能够有效控制颗粒流动和强化吸热，但该专利是利用金属管的间接吸热与换热，存在金属管受热不均后的热应力破坏和局部热斑被烧熔的问题，同时由于管内固体颗粒的无序流动，极易造成金属管内壁面的磨损，影响金属管的使用寿命。中国专利CN102679578A公布了一种在石英玻璃管束内自由下落的固体颗粒吸热器，受热颗粒在旋风分离器中将热量传递给空气，其缺点在于颗粒流速过快，单次下落温升较小，颗粒输运和旋风分离必定要消耗极大的机械功。中国专利CN106524541A公布了一种密集陶瓷颗粒在重力驱动下在竖直或倾斜的圆柱形孔道内下落的固体颗粒吸热器，能够实现颗粒流速的有效控制，缺点在于各孔道间热传递没有进行强化，孔道内背光侧颗粒可能无法有效吸热。中国专利CN105135716A公布了一种带内插件的管式固体颗粒吸热器，固体颗粒在管内螺旋旋转插件上自上而下流动，有效地增加了颗粒的辐射停留时间，但是缺点在于存在固体颗粒流动堵塞的不足。美国专利US2015300692A1公布了一种用规则排列的六棱柱结构延缓固体颗粒下落的颗粒吸热器，固体颗粒在六棱柱之间的缝隙向下流动，阻碍物的制造方法较为复杂。美国专利US20120132398公布了一种倒V型金属结构延缓固体颗粒下落的颗粒吸热器，但是缺点在于会造成阻碍物的破坏。美国专利US8109265公布了一种使空气在吸热腔体中循环的自由下落式颗粒吸热器，能够有效降低热损，缺点在于颗粒下落速度过快，颗粒温升不高。中国专利CN101634490A公布了一种利用吸热球体作为吸热工质的吸热器，能够有效缓解入射能流分布不均带来的热应力破坏，缺点在于球体流动控制困难和球体吸热不均匀。中国专利CN108458506A公布了一种填充内插件石英管式颗粒吸热器，颗粒在流动方向的流道截面渐缩，能够有效实现有序的颗粒流动轨迹，但是存在太阳光无法照射到的区域，吸热效果不佳。中国专利CN109668341A公布了一种塔式太阳能热发电依靠重力驱动的多级固体颗粒吸热器，通过多级吸热器的方式实现大功率吸热，但未能公开每级吸热器的具体结构，工程实施风险不明。

发明内容

本发明的目的在于克服现有固体颗粒吸热器的技术缺陷，提供一种填充异形陶瓷管的固体颗粒吸热器。

本发明提供的技术方案如下：