專利名稱：一種產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸熱器，尤其涉及一種產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器。
背景技術(shù)：
塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)要求蒸汽參數(shù)保持在汽機(jī)允許的范圍內(nèi)，吸熱器通常由三部分組成預(yù)熱段、蒸發(fā)段和過熱段，為了保持過熱器出口相對(duì)恒定的溫度，過熱段和蒸發(fā)段的吸熱量比率應(yīng)該很好地進(jìn)行匹配。雖然和常規(guī)化石燃料的鍋爐一樣用水作為熱傳輸介質(zhì)，但是太陽能吸熱器的工作環(huán)境卻完全不同，太陽能吸熱器每天都要經(jīng)受0 峰值的變化，同時(shí)還有烏云遮擋等瞬態(tài)變化影響，吸熱器受熱面的設(shè)計(jì)根據(jù)晴朗天氣條件進(jìn)行固定， 有烏云通過時(shí)，定日鏡部分被遮擋，造成吸熱器各部分吸熱量不平衡，例如蒸發(fā)部分因?yàn)槲鼰崃繙p少，產(chǎn)生的飽和蒸汽量不足以冷卻仍然承受高熱負(fù)荷的過熱器管，如果遇到這種情況，就會(huì)導(dǎo)致蒸汽溫度過高，而且過熱器管及其附件溫差和熱應(yīng)力過大，很快產(chǎn)生疲勞破壞并失效。之前采用過以下一些辦法來解決這個(gè)問題，但都以高壓降或低效率為代價(jià)，例如加大流量使其能夠承受很高的熱負(fù)荷、增大吸熱器的尺寸及把定日鏡移開等；或者水冷壁和過熱器均水平布置以平衡吸熱量，但是該方式在不均勻的高熱負(fù)荷之下，水冷壁和過熱器的吊掛布置非常困難；或者有的吸熱器直接只加熱到飽和蒸汽而不產(chǎn)生過熱蒸汽，但是卻大大降低了發(fā)電效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器，以解決過熱參數(shù)下水冷壁和過熱器的瞬態(tài)熱量匹配及過熱器管熱應(yīng)力的技術(shù)問題，從而能有效地解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器，包括水冷壁和過熱器，水冷壁由數(shù)個(gè)膜式壁管屏圍成帶開口的腔體，水冷壁為垂直排列布置，過熱器位于水冷壁內(nèi)側(cè)，過熱器的管屏為水平布置，水冷壁內(nèi)側(cè)設(shè)置有對(duì)過熱器進(jìn)行限位和固定的“H”型水冷連接件，所述“H”型水冷連接件由第一豎向管段、水平管段和第二豎向管段組成。作為一種優(yōu)選，所述“H”型水冷連接件屬于水冷壁，第一豎向管段和第二豎向管段的入口為同一水冷壁入口集箱，出口為同一水冷壁出口集箱。作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述“H”型水冷連接件的第一豎向管段、水平管段和第二豎向管段為一體成型或者焊接成“H”型。作為進(jìn)一步優(yōu)選，過熱器管屏與“H”型水冷連接件之間設(shè)有安裝和膨脹間隙， 過熱器管屏相鄰兩管子之間設(shè)有能豎向活動(dòng)的定位塊。作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述過熱器的級(jí)數(shù)為2-4級(jí)，相鄰兩級(jí)過熱器端部之間設(shè)有噴水減溫器，過熱器的端部從水冷壁靠近腔體開口處穿出。作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述水冷壁的出口與水冷壁出口集箱連接，水冷壁出口集箱連接一水冷壁出口連接管，水冷壁出口連接管連接一汽包，汽包連接一過熱器入口連接管，過熱器入口連接管連接一過熱器入口集箱，過熱器入口集箱連接一過熱器，過熱器連接一過熱器出口集箱，過熱器出口集箱連接一過熱器出口連接管。作為進(jìn)一步優(yōu)選，還包括下降管，所述下降管一側(cè)與汽包相連，另一側(cè)與水冷壁入口集箱相連，下降管上設(shè)置循環(huán)泵。本發(fā)明中部分結(jié)構(gòu)的工作原理如下
1.太陽能腔式吸熱器采用垂直布置的水冷壁與水平布置的過熱器結(jié)合的方式，過熱器位于水冷壁內(nèi)側(cè)，過熱器能夠透過光照，因此，光照能夠有效地同時(shí)照射在過熱器以及水冷壁上，從而實(shí)現(xiàn)兩者在光照發(fā)生變化時(shí)的吸熱量能夠同向增加或減少，這樣解決了由于天氣條件變化導(dǎo)致水冷壁和過熱器受熱面不匹配問題，過熱器從水冷壁靠近腔體開口處穿出，若是多級(jí)過熱器，在相鄰兩級(jí)過熱器端部之間設(shè)有噴水減溫器，從而降低每一級(jí)過熱器上微小的吸熱偏差，由于過熱器水平布置，使得每一級(jí)的管子之間和各級(jí)過熱器管屏之間的吸熱量都能夠同向增加或減少；
2.采用垂直布置的水冷壁，水冷壁重量靠水冷壁管自身傳遞到頂部；
3.由同一水冷壁入口集箱和同一水冷壁出口集箱分出的水冷壁管形成一個(gè)H”型水冷連接件，過熱器置于“H”型水冷連接件中第一豎向管段和第二豎向管段形成的狹縫里。由于腔內(nèi)能流密度較高，因此過熱器的吊掛若是采用普通結(jié)構(gòu)件很容易高溫失效，因此，本“H” 型水冷連接件由于是同一水冷壁入口集箱和同一水冷壁出口集箱分出的水冷壁管形成，可以得到良好的冷卻，同時(shí)將過熱器置于其上，可以對(duì)過熱器起支撐、限位和重量傳遞的作用，解決高熱負(fù)荷下水平過熱器的吊掛和冷卻的問題，“H”型水冷連接件的數(shù)量根據(jù)過熱器的承載需求而設(shè)定；
4.“H”型水冷連接與過熱器管屏兩側(cè)只預(yù)留很小的安裝和膨脹間隙，管屏最底部管位于“H”型水冷連接件的狹縫上方，每根管子之間由定位塊進(jìn)行定位，但不固定，保證每根過熱器管之間自由膨脹；
5.過熱器在靠近腔體開口處的水冷壁管屏位置穿出腔室，從而避免受到腔口處的高能流密度光線的直射，避免過熱器管子的高溫失效。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果本發(fā)明產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器解決了過熱參數(shù)下水冷壁和過熱器的瞬態(tài)熱量匹配及過熱器管熱應(yīng)力問題，使得吸熱器可采用過熱器參數(shù)，提高了電站效率。


圖1是本發(fā)明產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是“H”型水冷連接件與水冷壁和過熱器結(jié)構(gòu)關(guān)系的放大示意圖； 圖3是圖1中水冷連接件的局部放大圖4為過熱器管屏和“H”型水冷連接件的位置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，水冷壁入口集箱-1，水冷壁-2，水冷壁出口集箱-3，水冷壁出口連接管-4，汽包-5，過熱器入口連接管-6，過熱器入口集箱-7，過熱器-8，噴水減溫器_9，過熱器出口集箱-10，過熱器出口連接管-11，下降管-15，循環(huán)泵-16，管屏穿出水冷壁位置-18，“H”型水冷連接件-20，管屏底部管-21，定位塊-22，第一豎向管段-201、第二豎向管段-202、水平管段-203、間隙-204。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了相互排斥的特質(zhì)和/或步驟以外，均可以以任何方式組合，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換，即，除非特別敘述，每個(gè)特征之一系列等效或類似特征中的一個(gè)實(shí)施例而已。如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器包括水冷壁 2、過熱器8，水冷壁2由數(shù)個(gè)膜式壁管屏圍成帶開口的腔體。所述水冷壁2出口連接水冷壁出口集箱3，水冷壁出口集箱3連接水冷壁出口連接管4，水冷壁出口連接管4連接汽包5， 汽包5連接過熱器入口連接管6，過熱器入口連接管6連接過熱器入口集箱7，過熱器入口集箱7連接過熱器8，過熱器8連接過熱器出口集箱10，過熱器出口集箱10連接過熱器出口連接管11，下降管15—側(cè)與汽包5相連，另一側(cè)與水冷壁入口集箱1相連，所述下降管 15上可根據(jù)需要設(shè)置循環(huán)泵16。水冷壁2可采用自然循環(huán)或者強(qiáng)制循環(huán)的方式，下降管15 上是否設(shè)置循環(huán)泵16根據(jù)具體參數(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)選而定。所述水冷壁2為膜式管屏垂直排列布置，水冷壁2可以根據(jù)入口工質(zhì)參數(shù)確定是否需要分為預(yù)熱段和蒸發(fā)段，水冷壁2的重量靠水冷壁管子自身傳遞到頂部。過熱器8為管屏水平排列布置，過熱器8位于水冷壁2的內(nèi)側(cè)且過熱器8與水冷壁2之間留有膨脹間隙。過熱器能夠透過光照，因此，光照能夠有效地同時(shí)照射在過熱器以及水冷壁上，從而實(shí)現(xiàn)兩者在光照發(fā)生變化時(shí)，水冷壁2和過熱器8之間吸熱量能夠同向增加或減少，這樣解決了由于天氣條件變化導(dǎo)致水冷壁和過熱器受熱面不匹配問題。。所述過熱器8的級(jí)數(shù)可設(shè)置為1級(jí)或2-4級(jí)，其實(shí)際的級(jí)數(shù)根據(jù)具體參數(shù)需求進(jìn)行設(shè)置，若是多級(jí)過熱器，在相鄰兩級(jí)過熱器端部之間設(shè)有噴水減溫器，從而降低每一級(jí)過熱器上微小的吸熱偏差，由于過熱器水平布置，使得每一級(jí)的管子之間和各級(jí)過熱器管屏之間的吸熱量都能夠同向增加或減少，在本實(shí)施例中，過熱器的級(jí)數(shù)為2級(jí)，過熱器8的端部從水冷壁2靠近腔體開口處穿出，即，如圖1中所示的，過熱器8從管屏穿出水冷壁位置18處穿出，所述管屏穿出水冷壁位置18是位于靠近腔體開口處一定距離的相鄰兩水冷壁管子間的間隙處。過熱器8不從腔體開口處穿出是為了避免受到腔口處高能流密度光線的直射。在該相鄰兩過熱器8端部之間設(shè)有噴水減溫器9，噴水減溫器9用以調(diào)節(jié)過熱器的吸熱偏差。“H”型水冷連接件20的結(jié)構(gòu)如附圖2所示，所述“H”型水冷連接件20為一體成型或者焊接成“H”型，即可以直接整體直接做成“H”形鍛件，也可以由第一豎向管段-201、 水平管段-203和第二豎向管段-202焊接成兩個(gè)豎向一個(gè)橫向的“H”形。在本實(shí)施例中， “H”型水冷連接件20是由三段焊接成型。第一豎向管段201和第二豎向管段202的入口為同一水冷壁入口集箱1，出口為同一水冷壁出口集箱3，過熱器8置于“H”型水冷連接件20中第一豎向管段201和第二豎向管段202形成的狹縫里。過熱器8與“H”型水冷連接件20 之間設(shè)有間隙204，間隙204為“H”型水冷連接件20與過熱器8管屏兩側(cè)預(yù)留的很小的起安裝和膨脹作用的空間，過熱器8的管屏底部管21直接位于“H”型水冷連接件20中第一豎向管段201和第二豎向管段202形成的狹縫上方，相鄰兩過熱器管子之間設(shè)有活動(dòng)定位塊22，定位塊22起定位作用，可保證每根過熱器管子之間自由膨脹。由于腔內(nèi)能流密度較高，因此過熱器的吊掛若是采用普通結(jié)構(gòu)件很容易高溫失效，因此，本“H”型水冷連接件由于是同一水冷壁入口集箱和同一水冷壁出口集箱分出的水冷壁管形成，可以得到良好的冷卻，將過熱器置于其上，可以對(duì)過熱器起支撐、限位和重量傳遞的作用，解決高熱負(fù)荷下水平過熱器的吊掛和冷卻的問題，“H”型水冷連接件的數(shù)量根據(jù)過熱器的承載需求而設(shè)定。在本實(shí)施例中，所述過熱器管由H型管托住，其上部也用類似結(jié)構(gòu)拉住，以起到更好的吊掛作用。本發(fā)明中部分結(jié)構(gòu)的工作原理為
1.構(gòu)成腔室的水冷壁和水平布置的過熱器8在光照發(fā)生變化時(shí)吸熱量同向增加或減少，各級(jí)過熱器的吸熱量也是同向增加或減少，這樣布置可大大緩解水冷壁與過熱器受熱面在天氣變化時(shí)的匹配問題，同時(shí)過熱器不同級(jí)間的吸熱量偏差和同屏內(nèi)的溫差也會(huì)大大降低；
2.垂直布置的水冷壁的重量由水冷壁管子自身傳遞至不受熱的吊掛裝置；
3.水平布置的過熱器采用“H”型水冷連接件進(jìn)行固定和限位，“H”型水冷連接件不僅對(duì)過熱器起到限位、吊掛和重量傳遞的作用，還解決了高熱負(fù)荷下過熱器吊掛裝置的冷卻問題。4.過熱器8的重量由“H”型水冷連接20傳遞到水冷壁的吊掛裝置上。本發(fā)明吸熱器解決了過熱參數(shù)下水冷壁和過熱器的瞬態(tài)熱量匹配及過熱器管熱應(yīng)力問題，使得吸熱器可采用過熱器參數(shù)，提高了電站效率。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器，包括水冷壁(2)和過熱器(8)，水冷壁(2) 由數(shù)個(gè)膜式壁管屏圍成帶開口的腔體，其特征在于水冷壁(2)為垂直排列布置，過熱器 (8)位于水冷壁(2)內(nèi)側(cè)，過熱器(8)的管屏為水平布置，水冷壁(2)內(nèi)側(cè)設(shè)置有對(duì)過熱器 (8)進(jìn)行限位和固定的“H”型水冷連接件(20)，所述“H”型水冷連接件(20)由第一豎向管段(201)、水平管段(203)和第二豎向管段(202)組成。
2.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器，其特征在于所述“H”型水冷連接件(20)屬于水冷壁(2)，第一豎向管段(201)和第二豎向管段(202)的入口為同一水冷壁入口集箱(1)，出口為同一水冷壁出口集箱(3)。
3.如權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器，其特征在于所述“H”型水冷連接件(20)的第一豎向管段(201)、水平管段(203)和第二豎向管段(202)為一體成型或者焊接成“H”型。
4.如權(quán)利要求1或3中任一權(quán)利要求所述的產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器，其特征在于過熱器(8)管屏與“H”型水冷連接件(20)之間設(shè)有安裝和膨脹間隙(204)，過熱器(8)管屏相鄰兩管子之間設(shè)有能豎向活動(dòng)的定位塊(22)。
5.如權(quán)利要求4所述的產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器，其特征在于所述過熱器 (8)的級(jí)數(shù)為2-4級(jí)，相鄰兩級(jí)過熱器(8)端部之間設(shè)有噴水減溫器(9)，過熱器(8)的端部從水冷壁(2 )靠近腔體開口處穿出。
6.如權(quán)利要求1或5中任一權(quán)利要求所述的產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器，其特征在于所述水冷壁(2 )的出口與水冷壁出口集箱(3 )連接，水冷壁出口集箱(3 )連接一水冷壁出口連接管(4)，水冷壁出口連接管(4)連接一汽包(5)，汽包(5)連接一過熱器入口連接管(6 )，過熱器入口連接管(6 )連接一過熱器入口集箱(7 )，過熱器入口集箱(7 )連接一過熱器(8)，過熱器(8)連接一過熱器出口集箱(10)，過熱器出口集箱(10)連接一過熱器出口連接管(11)。
7.如權(quán)利要求6所述的產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器，其特征在于還包括下降管(15)，所述下降管(15)—側(cè)與汽包(5)相連，另一側(cè)與水冷壁入口集箱(1)相連，下降管 (15)上設(shè)置循環(huán)泵(16)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種產(chǎn)生過熱蒸汽的太陽能腔式吸熱器，包括水冷壁和過熱器，水冷壁由數(shù)個(gè)膜式壁管屏圍成帶開口的腔體，水冷壁為垂直排列布置，過熱器位于水冷壁內(nèi)側(cè)，過熱器的管屏為水平布置，水冷壁內(nèi)側(cè)設(shè)置有對(duì)過熱器進(jìn)行限位和固定的“H”型水冷連接件，所述“H”型水冷連接件由第一豎向管段、水平管段和第二豎向管段組成。本發(fā)明腔式吸熱器解決了過熱參數(shù)下水冷壁和過熱器的瞬態(tài)熱量匹配及過熱器管熱應(yīng)力問題，使得吸熱器可采用過熱器參數(shù)，提高了電站效率。
文檔編號(hào)F22G3/00GK102345858SQ20111029903
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者冉燊銘, 吳梅, 聶立 申請(qǐng)人:東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司