[发明专利]线聚焦太阳能强化集热管的卸载结构和复合消气装置

摘要

本发明涉及线聚焦太阳能强化集热管的卸载结构和复合消气装置，该集热管由玻璃外管、玻璃截管、金属内管；铁镍可伐件、金属过渡环、金属端盖、卸载波纹管、管接件；复合消气装置、排气管、扰流片、玻璃封接料、铅热压封接端保护装置组成，其结构有效规避槽式太阳能聚光阵列的因余弦光照对卸载波纹管的光辐照，采用复合消气装置以适应熔盐、超临界二氧化碳气和直接蒸汽(DSG)传热模式下的太阳能热发电技术要求，确保线聚焦太阳能强化集热管的耐高温、气密性、高效率、低成本和长寿命等要求。属太阳能热发电技术领域。

主权项

线聚焦太阳能强化集热管的卸载结构和复合消气装置由玻璃外管、玻璃截管、金属内管；铁镍可伐件、金属过渡环、金属端盖、卸载波纹管、管接件；复合消气装置、排气管、扰流片、玻璃封接料、铅热压封接端保护装置组成，其特征在于：由铁镍可伐件、金属过渡环、金属端盖、卸载波纹管、管接件顺序焊接组成的卸载装置设置在集热管两端；卸载装置分为外卸载装置和内卸载装置，优选集热管一端为外卸载装置，而另一端为内卸载装置；铁镍可伐件与玻璃外管或玻璃截管一端直接热熔封接；铁镍可伐件与玻璃外管或玻璃截管一端的玻璃内法兰或外法兰实施铅热压封接；或铁镍可伐件为带凹形槽的焊接环，玻璃截管插入铁镍可伐件凹形槽内通过玻璃封接料间接热熔封接；铁镍可伐件另一端与卸载波纹管或金属过渡环焊接；管接件和金属内管氩弧焊接；排气管焊接在玻璃外管或玻璃截管上，经真空排气后在金属内管和玻璃外管之间构成真空室；金属内管外表面真空溅射耐高温选择性热吸收涂层；复合消气装置焊接固定在金属内管、或卸载装置、或金属端盖、或金属过渡环上，均设置在排气管一侧；铅热压封接端设置保护装置；1)所述玻璃外管选择线膨胀系数为33×10^‑7/℃的高硼硅玻璃管；或选择线膨胀系数为(40‑65)×10^‑7/℃的中性5.0硼硅玻璃，满足直接熔封接或间接封接需要；2)所述玻璃截管是线膨胀系数为(40‑65)×10^‑7/℃的中性5.0硼硅玻璃，熔融后满足玻璃金属封接工艺对玻璃浸润性的要求；采用热熔直接封接工艺时应注重退火去应力；采用铅热压封接时的玻璃外管选择线膨胀系数为33×10^‑7/℃的高硼硅玻璃管，一端制作外法兰或内法兰，法兰端面平整；3)所述铁镍可伐件根据封接工艺分为三种结构，直接熔封接工艺采用金属环结构；间接熔封接采用凹形槽金属环结构；热压封接采用端盖结构；一端与玻璃外管或玻璃截管封接，另一端与卸载波纹管或金属过渡环焊接；优选铁镍钴玻封合金4J29、4J44，线膨胀系数在20‑450℃时为(46‑55)×10^‑7/℃，与中性5.0玻璃外管的线膨胀曲线一致；铅热压封接选择铁镍可伐合金4J42、4J45，线膨胀系数在20‑450℃时为(40‑75)×10^‑7/℃；壁厚以0.1‑2mm为宜，优选0.7mm；铅热压封接应合理确定封接温度、压力、时间、封接气氛，确保获得足够的封接强度和气密性；4)所述玻璃封接料的线膨胀系数为(40‑65)×10^‑7/℃，介于玻璃截管和铁镍可伐件之间，软化和流散温度为300‑800℃；选择的低熔玻璃粉氧化铅含量介于30‑60％；如玻璃外管为中性5.0玻璃则可选择无铅低熔玻璃粉；5)所述卸载波纹管波节数在2‑20波，优选3‑5波；波纹管壁厚为0.15‑0.3mm，波高5‑16mm，波距3‑12mm，波纹管公称通径32‑120mm；抗疲劳寿命大于3万次；优选SUS304、321或SUS316、316L不锈钢材料；泄漏率控制在工况120℃时为1.33×10^‑10Pa.m³/sec；6)所述管接件采用SUS304、321或SUS316、316L高亮不锈钢薄板；壁厚为0.3‑2mm；外卸载结构用管接件为中心内孔翻边的板状件，内孔与金属内管焊接，平面段端部与卸载波纹管氩弧焊接或钎焊接；内卸载结构用管接件是经拉伸工 艺形成的一端缩口，另一端扩口的管状件，镜面朝内面对金属内管；缩口端与金属内管氩弧焊接，扩口端与卸载波纹管焊接；7)所述金属端盖为不锈钢板材冲压而成的中心开孔的凹形圆盖，壁厚0.3‑2mm，优选0.7mm；内圆焊接卸载波纹管，外圆焊接铁镍可伐件或金属过渡环；深凹形金属端盖是专为安装复合消气泵提供位置；8)所述金属过渡环为高亮不锈钢薄板拉伸制作成的金属圆环，镜面朝外，壁厚0.3‑2mm，优选0.7mm；一端与铁镍可发件焊接，另一端与金属端盖焊接；9)所述金属内管公称通径在25‑100mm之间，壁厚在0.3‑5mm之间，公称压力在0.6‑25MPa之间，优选SUS304、321或SUS316、316L无缝不锈钢管；或针对熔盐传热工质选择以钼铌为主要强化元素的固溶强化型镍基变形高温合金管Inconel625，或NS336、GH3625、GH625(中国)、或NC22DNb(法国)、或W.Nr.2.4856(德国)；或选择耐高温、耐晶间腐蚀的超超临界锅炉用XA704、TP347H、SUPER304H、TP310HCbN合金无缝钢管；金属内管构造为金属直管，或波节管，或内螺旋管，或外螺旋管，或在金属直管表面有规则起苞的苞体波节管；10)所述扰流片为不锈钢片，冲压成尾翼状，一端翻边焊接在金属内管端口内壁上，另一端适当弯曲以扰动工质流体，每个集热管焊接一至三个扰流片；或扰流片设计成宽度与金属内管直径相同的长方形或正方形，中间成梯形冲压开口分别向两边翻边，扰流片两端焊接在金属内管一端的内壁上，起双向扰动流体作用；11)所述排气管为33×10^‑7/℃的高硼硅玻璃管或中性5.0硼硅玻璃管，内径8‑20mm，熔接在玻璃外管或玻璃截管上。