塔式太陽能接收器的制造方法
【專利摘要】提供一種用于太陽能設(shè)施的中心接收器，所述中心接收器包括位于具有窗口的室內(nèi)的吸熱管裝置，所述窗口在使用時(shí)接收由日光反射鏡場(chǎng)反射的太陽輻射。所述吸熱管相對(duì)于所述窗口橫向地延伸，并且被連接到工作流體回路中。所述窗口形成大氣壓空氣入口，并且所述室在與所述窗口相反的區(qū)域中具有出口。氣流促進(jìn)風(fēng)扇誘導(dǎo)大氣壓空氣流向內(nèi)通過所述窗口、穿過所述吸收管和通過所述出口。該接收器優(yōu)選包括多排非加壓氣窗或窗格，其具有不透明前表面，使得被反射的射線前進(jìn)到室中，并且提供了首排，在首排中，在操作條件下，氣窗的溫度被保持在足夠低以便減小熱、反射和輻射損失的水平。
【專利說明】塔式太陽能接收器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通用類型的塔式太陽能接收器，其用在大型太陽能發(fā)電站中，其中進(jìn)入的太陽能輻射經(jīng)由多個(gè)稱為日光反射鏡的循跡反光鏡被聚集在一個(gè)或多個(gè)中心接收器上。中心接收器典型地位于大體上定位在日光反射鏡場(chǎng)的中心處的一個(gè)或多個(gè)塔上，至少在中心接收器服務(wù)于多個(gè)日光反射鏡的情況下是如此。中心接收器用于將太陽能輻射轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，該熱能典型地被熱傳?dǎo)流體吸收并在發(fā)電循環(huán)中立即或者在儲(chǔ)熱一段時(shí)間之后使用。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽能接收器的接收器效率極大地影響發(fā)電站的優(yōu)化操作點(diǎn)，并且接收器效率的減小導(dǎo)致發(fā)電站的優(yōu)化操作點(diǎn)的降低。接收器效率典型地由于太陽能接收器的反射損失、對(duì)流損失和輻射損失而降低。
[0003]如果接收器處的表面不能吸收或傳輸入射太陽能射線，則發(fā)生反射損失。吸收、透射和反射之間的關(guān)系可由公式1 = α+ρ + τ例示，其中ρ為反射比，τ為透射率，α為吸收率。如果小的空氣粒子從處于較高溫度的表面獲得能量，并且攜帶能量離開接收器，則發(fā)生對(duì)流損失。
[0004]輻射損失大部分受到材料輻射的表面面積、該材料具有的相對(duì)于不同表面溫度的另一材料的視角系數(shù)以及發(fā)光材料自身的溫度的影響。
[0005]在過去幾年里，很多太陽能接收器已經(jīng)被制作成若干不同的配置，以便最小化上面提到的損失。能夠產(chǎn)生熱加壓空氣的之前的接收器包括管狀接收器和封閉體積接收器。由于工作流體不直接暴露到集中的太陽能輻射，管狀接收器被稱為間接照射的接收器。相反，封閉體積接收器被認(rèn)為是直接照射的接收器。
[0006]管狀接收器通常由多個(gè)耐高溫金屬合金爐管構(gòu)成，諸如壓縮空氣、水/蒸汽、二氧化碳或任何其它合適的工作流體等工作流體經(jīng)過這些耐高溫金屬合金爐管。
[0007]在第一代管狀接收器中，管沿著圓柱形塔的周界放置在外部。然而，對(duì)流和輻射損失太高。
[0008]因此，在下一代管狀接收器中，吸收管放置在室中。能量被吸收管吸收并且穿過管壁到達(dá)包含在封閉回路內(nèi)的工作流體。
[0009]另一方面，封閉體積接收器使用加壓石英窗，太陽能照射通過該加壓石英窗并且撞擊加壓室內(nèi)的多孔吸收器介質(zhì)。加壓空氣移動(dòng)通過吸收器介質(zhì)并且因此獲得熱能，同時(shí)使吸收器介質(zhì)冷卻。由于合適的石英玻璃的物理特性的結(jié)果以及其需要在使用期間被冷卻的事實(shí)，在這種裝置使用期間它們自身出現(xiàn)某些困難。
[0010]根據(jù)封閉體積接收器的稍微變形是開放體積接收器。開放體積接收器也是直接照射的接收器。在該情況下，環(huán)境空氣代替加壓空氣通過暴露到集中太陽能輻射的吸收器介質(zhì)被吸入。不使用石英窗，并且避免了與石英窗有關(guān)的缺點(diǎn)。然而，開放體積接收器的限制是其只能用在蘭金循環(huán)中用于產(chǎn)生電能。不能包含加壓空氣，因此加壓空氣不能用作工作流體。
[0011]需要一種改進(jìn)型中心接收器用于從日光反射鏡場(chǎng)接收反射的太陽能輻射。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]根據(jù)本發(fā)明提供一種用于太陽能設(shè)施的中心接收器，所述中心接收器包括:位于具有窗口的室內(nèi)的吸熱管裝置，所述窗口在使用時(shí)接收由日光反射鏡場(chǎng)反射的太陽輻射，并且其中所述吸熱管相對(duì)于所述窗口橫向地延伸并被設(shè)置為連接到工作流體回路中，其中所述窗口形成大氣壓空氣入口，并且所述室在與所述窗口相反的區(qū)域中具有大氣壓空氣出口 ；以及用于將大氣壓空氣的流動(dòng)向內(nèi)誘導(dǎo)通過所述窗口、穿過所述吸收管和通過所述出口的氣流促進(jìn)單元。
[0013]優(yōu)選地，熱回收換熱器與來自所述室的所述出口連通，從而接收包含在通過所述室的所述出口的大氣壓空氣中的剩余熱。所述熱回收換熱器可在其入口側(cè)連接到所述吸收管的所述工作流體回路連接，從而將流向所述吸收管的工作流體預(yù)加熱。在該實(shí)例中，所述氣流促進(jìn)單元誘導(dǎo)被加熱的大氣壓空氣流通過熱回收換熱器。
[0014]本發(fā)明的進(jìn)一步的特征規(guī)定:所述氣流促進(jìn)單元為風(fēng)扇；所述工作流體為封閉回路；所述吸收管被設(shè)置成彼此串聯(lián)，或者更優(yōu)選地，平行吸收管小組與其他平行吸收管小組串聯(lián)設(shè)置，其中吸收管的一個(gè)或小組被定位在一位置，在該位置，循環(huán)通過所述吸收管的工作流體的內(nèi)部溫度希望被優(yōu)化或最高；所述吸收管被設(shè)置成多個(gè)組，其中不同組的吸收管可選地具有可變數(shù)量和間隔；吸收管以一順序被連接到其它吸收管，所述順序被選擇為使熱能的吸收優(yōu)化或最大化，特別是利用在使用時(shí)位于最后的吸收管前方且具有最高溫度的吸收管；所述吸收管的橫截面形狀和尺寸被選擇為使熱能的吸收和加熱循環(huán)通過所述吸收管的工作流體所至的溫度優(yōu)化或最大化；以及所述室的橫截面形狀從窗口或大氣壓空氣入口向大氣壓空氣出口減小，使得所述室可呈現(xiàn)出截頭金字塔、截頭圓錐或截頭拋物線形狀。
[0015]本發(fā)明的其它特征提供典型地由玻璃或石英玻璃形成的非加壓氣窗、窗格或桿，被定位在所述吸收管的前方，以便將從日光反射鏡場(chǎng)接收的輻射向內(nèi)反射到所述室中且朝向所述吸收管并禁止所述吸收管、特別是更靠近窗口的吸收管發(fā)出的再輻射能逃逸；透明的所述非加壓氣窗、窗格或桿被設(shè)置為形成大體上朝向所述日光反射鏡場(chǎng)定向的不連續(xù)的前輪廓，其中獨(dú)立的氣窗、窗格或桿具有不透明前表面，使得被反射的射線朝向所述接收器的所述室的內(nèi)部前進(jìn)；所述接收器包括被設(shè)置為提供第一組的多組非加壓氣窗、窗格或桿，在第一組中，在操作條件下，所述氣窗、窗格或桿的溫度保持在足夠低以減小熱損失，特別是反射和福射損失的水平。
[0016]本發(fā)明的其它特征規(guī)定熱回收換熱器是可選地為橫向流動(dòng)類型的逆流類型的換熱器，并且可被設(shè)置為用于對(duì)供應(yīng)到吸收管的工作流體進(jìn)行預(yù)加熱；離開所述熱回收換熱器的空氣被再循環(huán)到所述窗口的入口以便將剩余的熱保留在其內(nèi)。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的接收器中工作流體能夠被加熱所至的溫度廣泛地從大約200度至大約1200度的范圍變化。最典型地，操作的溫度范圍將為從大約400度至700度的范圍。
[0018]本發(fā)明的又一特征規(guī)定所述窗口與復(fù)合拋物線或其它反射器連通，所述復(fù)合拋物線或其它反射器被設(shè)置為在來自所述日光反射鏡場(chǎng)的被反射的輻射進(jìn)入所述窗口之前將所述被反射的輻射重新集中。
[0019]將理解，上文限定的中心接收器可被包括在任何合適的回路中，用于發(fā)電或儲(chǔ)熱的目的，并且發(fā)電可涉及到使用蘭金循環(huán)、布雷頓循環(huán)或蘭金/布雷頓循環(huán)的組合。
[0020]在蘭金循環(huán)中，水被轉(zhuǎn)變成蒸汽，通過蒸汽渦輪機(jī)產(chǎn)生電，并且經(jīng)由蒸汽冷凝機(jī)被再次冷卻成水。
[0021]布雷頓循環(huán)使用空氣作為工作流體，其中空氣通過壓縮機(jī)；被熱源加熱；并以高溫流過燃?xì)鉁u輪。
[0022]組合的蘭金/布雷頓循環(huán)利用來自布雷頓循環(huán)燃?xì)鉁u輪的出口氣流中保留的熱能在分開的蘭金循環(huán)中產(chǎn)生蒸汽。因此，組合的蘭金/布雷頓循環(huán)可被認(rèn)為是具有增強(qiáng)的效率。
[0023]為了使本發(fā)明可被更全面地理解，現(xiàn)在將參照附圖描述其建議的實(shí)施例及其變型。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]附圖中:
[0025]圖1為日光反射鏡場(chǎng)和支撐中心接收器的塔的裝置的示意性例示圖；
[0026]圖2為根據(jù)本發(fā)明的中心接收器的一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)施例的示意性剖視側(cè)視圖；
[0027]圖3為根據(jù)本發(fā)明的中心接收器的第二實(shí)施例的示意性剖視側(cè)視圖，其中拋物線集中反射表面環(huán)繞窗；
[0028]圖4為根據(jù)本發(fā)明的中心接收器的第三和略微更精密的實(shí)施例的示意性剖視側(cè)視圖；
[0029]圖5a、5b和5c例示出能夠用作吸收管的管的三種可替代的不同橫截面形狀；
[0030]圖6為具有另一可替代設(shè)置的吸收管的簡(jiǎn)單氣窗設(shè)置的示意性例示圖；
[0031]圖7為示出另一可替代吸收管的另一設(shè)置的類似的示意性剖視側(cè)視圖；
[0032]圖8為更詳盡的氣窗和管設(shè)置的類似的示意性剖視側(cè)視圖，其中示出中心接收器的三個(gè)分開區(qū)；
[0033]圖9和圖10為氣窗和吸收管設(shè)置的可替代設(shè)置的類似例不圖；和
[0034]圖11例示出根據(jù)本發(fā)明包括多個(gè)接收器的復(fù)合中心接收器組件。

【具體實(shí)施方式】
[0035]在圖中例示的發(fā)明的實(shí)施例中，用于太陽能設(shè)施的中心接收器(1)安裝在位于日光反射鏡⑶的場(chǎng)內(nèi)塔⑵的上端。中心接收器包括位于室(5)中的橫向吸熱管⑷的裝置，室(5)具有窗口(6)，在使用時(shí)，該窗口用于接收被日光反射鏡場(chǎng)反射的太陽能輻射。
[0036]窗口形成用于使大氣壓下的環(huán)境空氣流過且環(huán)繞吸熱管的空氣入口，出口(7)被提供在室的相反區(qū)域中，使得空氣通過窗口流入吸收管，經(jīng)過和穿過吸收管并且通過出口流出。
[0037]室(5)的橫截面可為方形，并且從窗口至出口可為任何合適的形狀，例如矩形、金字塔型、圓錐形或拋物線形?？涨坏慕鹱炙巍A錐形或拋物線形形狀的角度將極大地依賴于接收器的接收角度。
[0038]出口與其中定位有熱回收換熱器(9)的通道(8)連通。該換熱器可為任何合適的類型，例如逆流式或橫流式。熱回收換熱器連接到后者的入口側(cè)上的吸收管的封閉回路。熱回收換熱器因此被設(shè)置為用作被供應(yīng)到吸收管的工作流體的預(yù)熱器。熱回收換熱器因此接收包含在空氣中的剩余熱，所述空氣從室穿過出口以溫度逐漸下降的趨勢(shì)朝向熱回收換熱器的較冷的遠(yuǎn)端。
[0039]本發(fā)明例示的實(shí)施例中的接收器包括為風(fēng)扇(11)形式的氣流促進(jìn)單元，風(fēng)扇
(11)便利地位于通道的出口端處，用于引導(dǎo)空氣流向內(nèi)通過窗口、穿過吸收管、從出口退出并且通過熱回收換熱器。通過吸入大氣壓空氣并且在換熱器中回收被空氣吸收的熱，該配置減小了對(duì)流損失。
[0040]吸熱管相對(duì)于窗口橫向地延伸并且被設(shè)置為連接到包含工作流體的回路中，在該具體實(shí)例中，工作流體為空氣。而且，盡管不是必須的，在本發(fā)明該實(shí)施例中，回路是封閉回路，并且在這種實(shí)例中，可采用可替代的工作流體，例如蒸汽、熔鹽、超臨界co2和液體鈉。[0041 ] 吸熱管被進(jìn)一步設(shè)置為共面組，每個(gè)共面組與其它共面組在從入口到出口的方向上被分開，在由數(shù)字(4b)標(biāo)識(shí)的首個(gè)共面組與由數(shù)字(4c)標(biāo)識(shí)的尾部共面組之間的共面組之間的空間大體是均勻的。
[0042]每個(gè)共面組提供預(yù)定的自由空間，用于空氣在相鄰的吸熱管之間流動(dòng)，并且在首個(gè)共面組的情況下自由空間將通常對(duì)應(yīng)于組的面積的大約75%，在其它實(shí)例中為大約50%或更少。應(yīng)該注意到，足夠的自由空間應(yīng)該被提供，從而不會(huì)產(chǎn)生有害的壓降。
[0043]吸熱管在彼此串聯(lián)的小組(可以但不是必須對(duì)應(yīng)于共面組)中互連，其中一組吸收管(為當(dāng)前目的標(biāo)識(shí)為數(shù)字(4a))位于下述位置:該位置將必須針對(duì)每個(gè)獨(dú)立的接收器設(shè)計(jì)而確定，并且其中循環(huán)通過吸收管的工作流體的內(nèi)部溫度期望是最優(yōu)化的且處于其最高點(diǎn)。這種位置典型地在尾部共面組(4c)吸收管的前方。
[0044]圖2和圖3中示出的本發(fā)明的接收器的實(shí)施例包括被設(shè)置成多個(gè)共面組的多個(gè)圓柱形吸收管，每個(gè)共面組中的獨(dú)立的吸收管相對(duì)于相鄰的共面組中的管處于交錯(cuò)的位置。通過使每個(gè)共面組中的吸收管的間隔相等，吸收管的自由空間或經(jīng)過共面組的氣流將在整個(gè)交錯(cuò)配置中是恒定的。
[0045]在不同的共面組中的吸收管(4)還可被設(shè)置為在不同的共面組的吸收管之間提供不同量的自由空間。首個(gè)共面組可具有較少的吸收管，其可例如提供75%的自由空間，而最內(nèi)的共面組可具有較大數(shù)量的吸收管，從而提供例如50%的自由空間。
[0046]將認(rèn)識(shí)到，吸收管的橫截面可為任何其它合適的形狀，包括橢圓形(參見圖6和圖7)、三角形形狀(參見圖4、5a、8、9和10)、菱形形狀(參見圖5b)或者具有向內(nèi)指向的翅片
(10)的圓形(參見圖5c)。管的其它形狀也可如圖5a所示那樣在它們的內(nèi)表面上具有熱傳遞翅片(10)。不同的吸收管還可如圖7中所示那樣具有不同的直徑，因?yàn)檫@可影響到壓降和有效的熱傳遞。
[0047]為了捕獲由吸收管發(fā)射的重復(fù)輻射能量，特別是前端或首個(gè)吸收管(4b)發(fā)射的重復(fù)輻射能量，可在吸收管裝置的前方且基本上位于窗口內(nèi)的位置提供典型地為玻璃、紅外等級(jí)熔融的硅石英玻璃或天然石英玻璃的非加壓氣窗或窗格(12)(參見圖2和圖3)。在圖2和圖3中示出的裝置為簡(jiǎn)單地向前定向的平坦氣窗或窗格，這些氣窗或窗格是交錯(cuò)的，以使氣流穿過這些氣窗或窗格。然而，可能甚至不可避免的是，這種簡(jiǎn)單的裝置將不僅遭受反射損失而且還遭受重復(fù)輻射損失。
[0048]如此，并參照?qǐng)D4，可設(shè)置氣窗或窗格(21)的多個(gè)共面組，從而構(gòu)成不連續(xù)的表面輪廓。為此目的，獨(dú)立的氣窗或窗格具有傾斜的前表面(22)，該傾斜的前表面被定向?yàn)槭沟帽环瓷涞纳渚€(23)朝向接收器的室的內(nèi)部前進(jìn)。氣窗或窗格被便利地設(shè)置為使得兩個(gè)前表面從氣窗或窗格的前邊緣分叉，如圖4中清楚所示的那樣。
[0049]不連續(xù)的前輪廓減小了由重新定向的射線導(dǎo)致的反射損失，使得在后續(xù)內(nèi)部組的氣窗或窗格和吸收管中發(fā)生多個(gè)吸收或透射。氣窗可以可替代地為任何其它合適的橫截面形狀，例如拱形形狀、菱形形狀或平坦的，只要它們滿足期望的目的即可。
[0050]如圖4中所示，接收器可被分成前向透明區(qū)“a”和后部不透明區(qū)“c”，輻射通過前向透明區(qū)“a”沿其路徑到達(dá)后部不透明區(qū)“c”。在圖4中例示的本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)例中，具有構(gòu)成透明區(qū)的如上所述的兩個(gè)氣窗或窗格共面組和構(gòu)成不透明區(qū)的四個(gè)吸收管共面組(24)。在該實(shí)例中的吸收管的形狀為三角形，其中三角形的頂點(diǎn)被指向窗口，并且每個(gè)共面組的吸收管相對(duì)于相鄰組的吸收管偏移設(shè)置。
[0051]在所有實(shí)例中，氣窗或窗格不要求專門冷卻，因?yàn)榻冈谒鼈兩系沫h(huán)境空氣蒸汽自動(dòng)將它們冷卻。透明區(qū)不僅用于將輻射向內(nèi)反射到室中從而防止其沿日光反射鏡的通常方向向外反射，而且還用于將再輻射保留在室內(nèi)從而使其被吸收管吸收或者對(duì)穿過室的空氣進(jìn)行加熱并且通過換熱器被回收。
[0052]從接收器到周圍環(huán)境的輻射損失極大地受到接收器暴露到周圍環(huán)境的表面的溫度的影響。接收器的吸收管位于室內(nèi)，這意味著它們不直接暴露于周圍環(huán)境，結(jié)果是在從較熱的吸收管到較冷的周圍環(huán)境損失較少的輻射能。因此，任何具體設(shè)置的一個(gè)目的應(yīng)是最小化首個(gè)氣窗或窗格的溫度，從而將進(jìn)入到周圍環(huán)境中的輻射最小化。
[0053]在圖8例示的本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)例中，具有構(gòu)成透明區(qū)的三個(gè)氣窗或窗格共面組(25);構(gòu)成不透明區(qū)的四個(gè)吸收管共面組(26);并且在這兩個(gè)區(qū)之間，具有另一半透明區(qū)(b)，其由三個(gè)由氣窗或窗格(27)和吸收管(28)混合組成的共面組組成。
[0054]注意到，上述區(qū)可重疊，如圖9中所示那樣，其中第二個(gè)氣窗或窗格共面組(31)包括一些吸收管(32)，并且相繼的共面組中具有數(shù)量增加的吸收管，直到到達(dá)最后四個(gè)共面組為止，在該情況下組中所有的元件為吸收管。
[0055]圖10例示出類似的設(shè)置，其中接收器的中心區(qū)域(34)不具有氣窗或窗格，而是實(shí)際上在接收器的前邊緣提供凹部。
[0056]在氣窗或窗格為石英玻璃氣窗的情況下，它們對(duì)于波長(zhǎng)在可見光頻譜(太陽光)內(nèi)的光可以是透明的，但對(duì)于波長(zhǎng)在紅外范圍內(nèi)的光是黑的或不透明的?？稍O(shè)想的是這些氣窗能夠維持高達(dá)接近1050度的溫度，并且相信石英玻璃對(duì)于可見光頻譜具有大約90%至大約95%的透射率。氣窗可吸收一些熱輻射，這導(dǎo)致它們變熱。然而，氣窗的多個(gè)組形式將減小氣窗的溫度，特別是朝向首個(gè)氣窗或窗格的方向，從而暴露到周圍環(huán)境的氣窗或窗格的溫度足夠低以便限制輻射損失。透明區(qū)域從窗口延伸并且典型地包括多組非加壓的透明氣窗或窗格。該區(qū)域形成接收器的低溫區(qū)域。其表面溫度被期望為接近室內(nèi)的最高溫度的三分之一。
[0057]半透明區(qū)域可包括石英氣窗和吸收管的組合，例如碳化硅(SiC)陶瓷管或鉻鎳鐵管。石英氣窗和吸收管可設(shè)置在多個(gè)組中?？稍O(shè)想到最靠近透明區(qū)域的組包括大量的氣窗和少量的吸收管，每個(gè)后續(xù)的組具有較少的氣窗和更多的吸收管。認(rèn)識(shí)到，各種合適的設(shè)置都是可能的。
[0058]通常的不透明區(qū)域僅包括吸收管。這些吸收管典型地為SiC管、SiC面板或鉻鎳鐵管。
[0059]上面描述的玻璃窗存在很多替代設(shè)置，并且通過使用任何數(shù)量的通氣配置可實(shí)現(xiàn)所述替代設(shè)置，只要空氣能夠在前部處或前部的附近進(jìn)入并且玻璃窗基本上防止再輻射逃逸。
[0060]將理解，上面描述的設(shè)置在封閉的回路能量轉(zhuǎn)變回路中或高溫?zé)崮艽鎯?chǔ)系統(tǒng)中將有效地工作。
[0061]然而，為了進(jìn)一步增強(qiáng)根據(jù)本發(fā)明提供的中心接收器的性能，如圖3中所例示，窗口可與拋物線反射器(14)連通，其中拋物線反射器(14)被設(shè)置為在被日光反射鏡場(chǎng)反射的輻射進(jìn)入窗口之前將其集中。
[0062]在使用時(shí)，大氣壓下的環(huán)境空氣在風(fēng)扇的作用下被吸入接收器室中。該空氣穿過吸收管裝置，該吸收管裝置由直接或間接撞擊在該吸收管裝置上的反射的太陽能輻射同時(shí)加熱。吸收管接著循環(huán)流過它們的工作流體進(jìn)行加熱。
[0063]當(dāng)大氣壓下的環(huán)境空氣穿過熱的被照射的管的外部時(shí)，該環(huán)境空氣被加熱，同時(shí)具有輔助將吸收管直接吸收的熱從吸收管的前部向后部擴(kuò)散的效果。在環(huán)境空氣以此方式已經(jīng)穿過室時(shí)，其穿過熱回收換熱器，并且在工作流體進(jìn)入吸收管裝置中之前將熱能損失到工作流體。大氣壓下的環(huán)境空氣隨后到達(dá)吸入風(fēng)扇并且可被排出。可替代地，環(huán)境空氣可再循環(huán)到入口到達(dá)窗口從而保留可能仍然由其攜帶的熱。在稍后的示例中，可保存更多的熱。
[0064]對(duì)于用作工作流體的加壓空氣，其首先穿過熱回收換熱器，并且在其前進(jìn)到穿過室的一系列吸收管之前在可認(rèn)為是預(yù)熱階段的階段中獲得熱。加壓空氣隨后以可實(shí)現(xiàn)的最高溫度退出室中的最后的吸收管。
[0065]由于在照射側(cè)的吸收管被環(huán)境空氣冷卻的事實(shí)，隨著接收器的尺寸減小和成本的可能減小，可預(yù)期適應(yīng)更高的太陽通量密度。而且，由于管的被照射側(cè)上的熱空氣繞管被拖動(dòng)到陰影側(cè)并且因此將陰影側(cè)加熱而同時(shí)照射側(cè)被冷卻，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境空氣流幫助在每個(gè)吸收管的周界周圍具有更均衡的溫度分布。因此，在管材料上的熱應(yīng)力被減小，管的屈曲被最小化。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的接收器還使用稱為“容積效應(yīng)”的術(shù)語。已經(jīng)針對(duì)容積接收器對(duì)該效應(yīng)進(jìn)行了研究和記載，其中在吸收材料中某一距離的深度處獲得較高的表面溫度。對(duì)于較低的前表面溫度，發(fā)生較少的再輻射和較少的對(duì)流損失，并且因此接收器效率增加。如圖中所示那樣，室可容納大量的吸收管。吸收管的數(shù)量在“容積效應(yīng)”中扮演著重要的角色，并且吸收管越多，“容積效應(yīng)”將越大。較大數(shù)量的吸收管還減少撞擊室壁的射線的量。本發(fā)明的中心接收器可被用在任何類型的電力循環(huán)中。由于主要工作流體在封閉回路管網(wǎng)中流動(dòng)，因此能夠使用任何類型的流體，例如熔融鹽、加壓空氣、蒸汽、二氧化碳。
[0067]注意到，參照?qǐng)D11，吸收管(41)可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)被串聯(lián)連結(jié)，或經(jīng)由頭部被連結(jié)，在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可允許的通量密度和質(zhì)量流速扮演顯著的角色。穿過多個(gè)接收器(42)的多個(gè)空腔的直長(zhǎng)管可被用于通過減少?gòu)澢鷶?shù)量來減少壓降。多個(gè)空腔有助于更為受控的空氣流動(dòng)吸入效應(yīng)，其中流動(dòng)的不穩(wěn)定性減小。而且，多個(gè)空腔支撐管在熱載荷下防止屈曲。
[0068]在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可對(duì)上面描述的本發(fā)明的建議的實(shí)施例進(jìn)行各種變型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于太陽能設(shè)施的中心接收器，所述中心接收器包括:位于具有窗口的室內(nèi)的吸熱管的裝置，所述窗口在使用時(shí)接收由日光反射鏡場(chǎng)反射的太陽輻射，并且其中所述吸熱管相對(duì)于所述窗口橫向地延伸并被設(shè)置為連接到工作流體回路中，其中所述窗口形成大氣壓空氣入口，并且所述室在與所述窗口相反的區(qū)域中具有大氣壓空氣出口 ；以及用于將大氣壓空氣的流動(dòng)向內(nèi)誘導(dǎo)通過所述窗口、穿過所述吸收管和通過所述出口的氣流促進(jìn)單J Li ο
2.如權(quán)利要求1所述的中心接收器，其中熱回收換熱器與來自所述室的所述出口連通，從而接收包含在通過所述室的所述出口的大氣壓空氣中的剩余熱，所述熱回收換熱器在其入口側(cè)上連接到所述吸收管的所述工作流體回路，從而將流向所述吸收管的工作流體預(yù)加熱。
3.如權(quán)利要求1或2所述的中心接收器，其中所述氣流促進(jìn)單元為風(fēng)扇。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的中心接收器，其中所述工作流體回路為封閉回路。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中心接收器，其中所述吸收管被設(shè)置成平行吸收管小組，與其它平行吸收管小組串聯(lián)，其中吸收管的一個(gè)或小組被定位在一位置，在該位置，循環(huán)通過所述吸收管的工作流體的內(nèi)部溫度希望被優(yōu)化或最大化。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中心接收器，其中所述吸收管被設(shè)置成多個(gè)組，其中不同排的吸收管可選地具有可變數(shù)量和間隔。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中心接收器，其中吸收管以一順序被連接到其它吸收管，所述順序被選擇為利用在使用時(shí)位于最后的吸收管前方且具有最高溫度的吸收管使熱能的吸收優(yōu)化或最大化。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中心接收器，其中所述吸收管的橫截面形狀和尺寸被選擇為使熱能的吸收和加熱循環(huán)通過所述吸收管的工作流體所至的溫度優(yōu)化或最大化。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中心接收器，其中非加壓氣窗或窗格被定位在所述吸收管的前方，以便將從日光反射鏡場(chǎng)接收的輻射向內(nèi)反射到所述室中且朝向所述吸收管反射并禁止由吸收管發(fā)出的再輻射能逃逸。
10.如權(quán)利要求9所述的中心接收器，其中透明的所述非加壓氣窗或窗格被設(shè)置為形成大體上朝向所述日光反射鏡場(chǎng)定向的不連續(xù)的前輪廓，其中獨(dú)立的氣窗或窗格具有不透明前表面，使得被反射的射線朝向所述接收器的所述室的內(nèi)部前進(jìn)。
11.如權(quán)利要求9或10所述的中心接收器，其中所述接收器包括被設(shè)置為提供首排的多排非加壓氣窗或窗格，在所述首排中，在操作條件下，所述氣窗或窗格的溫度保持在足夠低以減小輻射損失的水平。
12.如權(quán)利要求2所述的中心接收器，其中離開所述熱回收換熱器的空氣被再循環(huán)到所述窗口的入口以便將剩余的熱保留在其內(nèi)。
13.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中心接收器，其中所述窗口與復(fù)合拋物線或其它反射器連通，所述復(fù)合拋物線或其它反射器被設(shè)置為在來自所述日光反射鏡場(chǎng)的被反射的輻射進(jìn)入所述窗口之前將所述被反射的輻射重新集中。
14.一種如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的中心接收器的組件，其中多個(gè)并列的中心接收器具有穿過所述多個(gè)并列的中心接收器的直長(zhǎng)管。
【文檔編號(hào)】F24J2/24GK104272035SQ201380021962
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月26日
【發(fā)明者】奧爾赫·克雷奇馬爾, 保羅·戈什 申請(qǐng)人:斯坦陵布什大學(xué)