[发明专利]一种石英窗式固体颗粒吸热器及太阳能光热发电系统

说明书

本发明公开了一种石英窗式固体颗粒吸热器及太阳能光热发电系统，所述的固体颗粒吸热器包括吸热器腔体，吸热器腔体包括吸热口和颗粒入口，吸热器腔体内设置玻璃幕墙和斜板，玻璃幕墙设置在吸热口和斜板之间，颗粒经颗粒入口进入吸热器腔体，在重力作用下沿斜板表面下落。本发明在吸热器腔体内设置玻璃幕墙和斜板，太阳辐射透过玻璃幕墙辐射到斜板上滑落的颗粒，因此玻璃幕墙可消除外界环境风对吸热器腔体内部的影响，避免颗粒被风吹出吸热器，同时采用一定倾斜角度的斜板最为颗粒流道，有效减缓颗粒的下落速度。

技术领域

本发明属于太阳能热发电技术领域，尤其涉及一种石英窗式固体颗粒吸热器及太阳能光热发电系统。

背景技术

太阳能作为一种清洁的可再生能源得到越来越多的应用，尤其是光热发电技术是继光伏发电技术以后的新兴太阳能利用技术，其中塔式太阳能热发电技术因具有储能廉价高效、电力输出稳定平滑的优点，受到了广泛的关注。塔式太阳能电站主要由定日镜场、吸热器、储热系统和汽轮发电机组所组成，其中吸热器系统作为实现太阳能向热能转换的关键部件，保证其高性能安全运行是太阳能热发电研究与应用的重要一环。

传统的吸热器采用二元熔盐作为吸热介质，当工作温度低于250℃时，熔盐会凝固，而温度高于565℃时熔盐会分解，既影响系统的安全运行，又降低了系统效率。为提高太阳能热发电效率，降低发电成本，研究新型高温太阳能吸热器结构尤为重要。固体颗粒吸热温度高，价格低廉，是第三代光热发电吸储热技术的主要发展方向之一。世界主要研究机构针对固体颗粒吸储热设备开展了大量研究，并形成了不同的技术路线，美国桑迪亚实验室提出了自由下落式颗粒吸热器，论证了颗粒吸热器概念的可行性，但自由下落式颗粒吸热器难以控制颗粒的下落速度和质量流量，且受环境风的影响明显，大风环境下颗粒容易被吹出吸热器。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种石英窗式固体颗粒吸热器及太阳能光热发电系统，在吸热器腔体内设置玻璃幕墙和斜板，太阳辐射透过玻璃幕墙辐射到斜板上滑落的颗粒，因此玻璃幕墙可消除外界环境风对吸热器腔体内部的影响，避免颗粒被风吹出吸热器，同时采用一定倾斜角度的斜板作为颗粒流道，有效减缓颗粒的下落速度。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种石英窗式固体颗粒吸热器，包括吸热器腔体，所述吸热器腔体包括吸热口和颗粒入口，所述吸热器腔体内设置透光幕墙和斜板，所述透光幕墙设置在所述吸热口和所述斜板之间，颗粒经所述颗粒入口进入所述吸热器腔体，在重力作用下沿所述斜板表面下落。

在本实施例中，所述透光幕墙为玻璃幕墙，而在太阳能光热发电系统中，特别是在塔式太阳能光热发电，需要在吸热器内设置大面积的玻璃幕墙，由于玻璃加工的工艺限制，大面积的玻璃幕墙很难加工，因此本实施例的玻璃幕墙由多个石英玻璃块拼接组成，并且石英玻璃块之间设置有支撑架。

由于太阳辐射透过玻璃幕墙加热吸热颗粒，同时玻璃幕墙和支撑架温度也会升高，导致热量损失，因此，本实施例采用换热介质流体冷却玻璃幕墙和支撑架，加热后的换热介质流体加热斜板上的颗粒；

因此需要设置换热流体缓冲罐储存换热介质流体，所述支撑架内设置支撑架管道，所述换热流体缓冲罐与所述支撑架管道连通；

所述斜板内设置换热流体通道，所述支撑架管道与所述换热流体通道的入口连通，所述换热流体通道的出口与所述换热流体缓冲罐连通。

在具体实施例，可设置低温总管和高温总管，低温总管通过支撑架管道与高温总管连通，换热流体缓冲罐内的换热介质流体首先流入低温总管，经低温总管分配给支撑架管道，吸热后的换热介质流体汇总流入高温总管，经高温总管流入斜板的换热流体通道。

本实施例在玻璃幕墙的支撑架内和斜板内设置相互连通的换热介质通路，利用换热介质降低玻璃幕墙的温度，同时升温后的换热介质对斜板上的颗粒进行加热，最后再循环回到换热流体缓冲罐。