一種太陽能集熱接收器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種太陽能集熱接收器，采用分段結(jié)構(gòu)，包括下段蒸發(fā)段和上段過熱段，蒸發(fā)段和過熱段通過汽包相連接，所述的蒸發(fā)段包括蒸發(fā)段入口集箱，蒸發(fā)受熱面、蒸發(fā)段受熱面引出管、下降管、循環(huán)泵和個受熱面進(jìn)出口的聯(lián)箱，換熱介質(zhì)由汽包通過下降管和循環(huán)泵進(jìn)入到蒸發(fā)段入口集箱，由聯(lián)箱將換熱介質(zhì)均勻分配送入蒸發(fā)段受熱面，完成能量的交換過程，通過蒸發(fā)段受熱面引出管連接到汽包，所述的蒸發(fā)段受熱面結(jié)構(gòu)為螺旋水冷壁管，外形為圓柱。
【專利說明】一種太陽能集熱接收器 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及一種太陽能集熱接收器，尤其涉及一種塔式太陽能集熱水-蒸汽接收 器，為太陽能應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。 【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能熱發(fā)電是一種通過"光-熱-電"的轉(zhuǎn)化過程實現(xiàn)清潔能源利用的發(fā)電技 術(shù)。在熱量的轉(zhuǎn)化在原理上和傳統(tǒng)的化石燃料電站類似，僅是能源的來源不同。太陽能熱 發(fā)電是將清潔低能量密度的太陽光通過定日鏡轉(zhuǎn)化為高密度能量，以熱力循環(huán)的形式將熱 能轉(zhuǎn)化為電能。太陽能熱發(fā)電技術(shù)根據(jù)接收器的形式可以分為：槽式、塔式和蝶式。其中， 槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)已經(jīng)商業(yè)化，塔式和蝶式仍處于示范階段。太陽能熱發(fā)電易受天氣 的影響，有明顯的間歇性和不穩(wěn)定性，對太陽能系統(tǒng)的設(shè)計帶來很大的挑戰(zhàn)。
[0003] 在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能接收器是實現(xiàn)太陽能熱發(fā)電的關(guān)鍵部件，它將定 日鏡所捕捉、反射、聚焦的太陽能直接轉(zhuǎn)化為可以高效利用的高溫能量，為發(fā)電機(jī)組提供動 力源。太陽能接收器所使用的介質(zhì)包括熔鹽和水兩種。
[0004] 在不同的空間角，接收器所接收到的太陽光能差異性較大。光場聚焦到向著太陽 側(cè)受熱面上的光能密度明顯小于背著太陽的接收器受熱面。在受熱面上能量分布不均勻， 容易導(dǎo)致?lián)Q熱強(qiáng)度不同，繼而產(chǎn)生流量分配的不均。嚴(yán)重時，會出現(xiàn)受熱面局部管壁超溫和 管間汽溫偏差加大，影響設(shè)備的安全運行。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對太陽能集熱接收器邊界條件上的光能密度分布不均產(chǎn)生的 局部管壁超溫和管間汽溫偏差大的問題，提供一種下段蒸發(fā)段，上段過熱段，中間通過汽包 相連接的分段結(jié)構(gòu)的太陽能能量吸收裝置。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] -種太陽能集熱接收器，采用分段結(jié)構(gòu)，包括下段蒸發(fā)段和上段過熱段，蒸發(fā)段和 過熱段通過汽包相連接，其特征在于：所述的蒸發(fā)段包括蒸發(fā)段入口集箱，蒸發(fā)受熱面、蒸 發(fā)段受熱面引出管、下降管、循環(huán)泵和個受熱面進(jìn)出口的聯(lián)箱，換熱介質(zhì)由汽包通過下降管 和循環(huán)泵進(jìn)入到蒸發(fā)段入口集箱，由聯(lián)箱將換熱介質(zhì)均勻分配送入蒸發(fā)段受熱面，完成能 量的交換過程，通過蒸發(fā)段受熱面引出管連接到汽包，所述的蒸發(fā)段受熱面結(jié)構(gòu)為螺旋水 冷壁管，外形為圓柱。所述的過熱段位于蒸發(fā)段的上方，兩者同軸等直徑布置，所述的過熱 段受熱面根據(jù)換熱過程分成三組（A，B，C)，每組包括多個受熱面，每組受熱面包括過熱段入 口集箱，進(jìn)口聯(lián)箱，過熱段受熱面，出口聯(lián)箱、過熱段出口集箱，介質(zhì)依次經(jīng)過上述部件，前 兩組（A，B)在受熱面的沿直徑對稱分布，介質(zhì)換熱后進(jìn)入到第三組（C)受熱面進(jìn)行熱量交 換，后由出口集箱混合進(jìn)入下一工藝過程。
[0008] 為解決由于天氣等原因出現(xiàn)的光能密度突然降低導(dǎo)致的低負(fù)荷或負(fù)荷的劇烈變 化，在蒸發(fā)段設(shè)置循環(huán)泵，和下降管連接。當(dāng)出現(xiàn)上述的情況時，使用循環(huán)泵調(diào)整通過循環(huán) 管路再進(jìn)入蒸發(fā)受熱面循環(huán)的循環(huán)水量，即循環(huán)倍率，來適應(yīng)負(fù)荷的變化。這樣就可以解決 負(fù)荷劇烈變化時，因換熱邊界條件的變化導(dǎo)致管壁溫度劇烈變化的問題。
[0009] 優(yōu)選地，過熱段的受熱面采用直管，形式為光管，管間距較小，間隙的大小根據(jù)最 高負(fù)荷計算出的熱力膨脹值設(shè)定；
[〇〇1〇] 優(yōu)選地，過熱段的外形為圓形或者多邊形，所述多邊形的邊數(shù)為偶數(shù)且大于等于 6 ；
[〇〇11] 優(yōu)選地，所述過熱段前兩組（A，B)受熱面關(guān)系為并聯(lián)關(guān)系，每組（例如A組）至少 分成四片（ApA2，…，A2n，n>l)，A21^PA 2k+1受熱面為并聯(lián)關(guān)系，A2k和A2(k+1)為串聯(lián)關(guān)系，其 中0〈k〈 = n。第三組（C)受熱面至少包含兩片受熱面（Cl，···，C2n，n>l))，C21^PC 2k+1受熱 面為并聯(lián)關(guān)系，C2k和C2 (k_1}為串聯(lián)關(guān)系，其中0〈k〈 = η。；
[0012] 優(yōu)選地，過熱段每片受熱面的進(jìn)出口均設(shè)有聯(lián)箱，并聯(lián)關(guān)系受熱面的聯(lián)箱之間設(shè) 置平衡管道；
[0013] 優(yōu)選地，過熱段受熱面（Α，Β)的布置在周向方向?qū)ΨQ布置，例如，A2k和A 2k+1和A2k 和A2k+1在周向方向上對稱分布；
[0014] 優(yōu)選地，下部蒸發(fā)段的螺旋水冷壁選取膜式水冷壁，水冷壁所有管路的管圈數(shù)大 于1圈；
[0015] 優(yōu)選地，蒸發(fā)段的循環(huán)泵的循環(huán)倍率值在1. 2?4之間；
[〇〇16] 優(yōu)選地，下部蒸發(fā)段的螺旋水冷壁采用內(nèi)螺紋管，提高最高負(fù)荷下對應(yīng)的臨界含 汽率，防止發(fā)生膜態(tài)沸騰；
[0017] 優(yōu)選地，下部蒸發(fā)段的螺旋水冷壁采用吊掛的方式安裝固定；
[0018] 優(yōu)選地，接收器的受熱面表面涂有換熱能力較強(qiáng)的涂層，以強(qiáng)化換熱；
[0019] 優(yōu)選地，蒸發(fā)段和過熱段同軸等直徑布置，兩段之間的受熱面緊密連接，間隙僅預(yù) 留受熱膨脹的距離；
[0020] 優(yōu)選地，汽包的安裝位置在蒸發(fā)段和過熱段中間，汽包的中心位置在蒸發(fā)段的中 心軸線上；
[0021] 優(yōu)選地，所有的集箱均布置在接收器的受熱面內(nèi)部，且沿周向方向均勻分布；
[0022] 本發(fā)明蒸發(fā)段采用螺旋水冷壁大的形式，可以有效的解決入射的光能量隨時間和 方位角變化而出現(xiàn)大的能量分布不均勻的問題，降低高熱負(fù)荷區(qū)水冷壁管間氣溫和壁溫的 偏差，強(qiáng)化接收器應(yīng)穩(wěn)定安全運行能力。循環(huán)回路和內(nèi)螺紋管的使用提高最高負(fù)荷下對應(yīng) 的臨界含汽率，降低發(fā)生膜態(tài)沸騰的風(fēng)險。蒸發(fā)段和過熱段分別采用吊掛和固定支撐的方 式安裝固定，受熱時分別向下、向上自由膨脹，這種結(jié)構(gòu)簡單可靠，設(shè)備的位移量小。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為太陽能接收器結(jié)構(gòu)形式布置示意圖。
[0024] 圖2為太陽能接收器結(jié)構(gòu)形式連接示意圖。
[0025] 圖3為太陽能接收器過熱段受熱面橫截面俯視示意圖。 【具體實施方式】
[0026] 為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0027] 以下實施例1如圖1所示的一種太陽能集熱接收器，包括蒸發(fā)段1、過熱段2和汽 包3。蒸發(fā)段1采用帶有內(nèi)螺紋的螺旋盤管，螺旋盤管為膜式水冷壁。蒸發(fā)段采用吊掛的 方式安裝固定，受熱后，蒸發(fā)段向下自由膨脹。過熱段2安裝在蒸發(fā)段1的上方，采用直管、 光管的形式，將受熱面分成三組（A，B，C)，每組包括過熱段入口集箱4,進(jìn)口聯(lián)箱5,過熱段 受熱面6,過熱段引出管7、出口聯(lián)箱15、過熱段出口集箱8,介質(zhì)依次經(jīng)過上述部件，前兩組 (A，B)在受熱面的沿直徑對稱分布，介質(zhì)換熱后進(jìn)入到第三組（C)受熱面進(jìn)行熱量交換，后 由過熱段出口集箱8混合進(jìn)入下一工藝過程。過熱段采用支撐的方式安裝固定，受熱后向 上自由膨脹。
[0028] 其中，結(jié)合圖2,蒸發(fā)段內(nèi)的換熱介質(zhì)由蒸發(fā)段入口集箱9進(jìn)入，通過蒸發(fā)受熱面 10進(jìn)行換熱，通過蒸發(fā)段受熱面引出管12和蒸發(fā)段出口集箱11進(jìn)入到汽包3,在汽包內(nèi)完 成汽水分離的過程，氣態(tài)換熱介質(zhì)進(jìn)入到過熱段，液態(tài)換熱介質(zhì)通過下降管13連接到蒸發(fā) 段入口集箱9,完成換熱介質(zhì)在蒸發(fā)段的循環(huán)過程。調(diào)整循環(huán)泵14的循環(huán)倍率以適應(yīng)負(fù)荷 的變化。過熱段的受熱面分成A，B，C三組，每組內(nèi)的換熱介質(zhì)依次通過受熱面入口集箱4， 進(jìn)口聯(lián)箱5，過熱段受熱面6，過熱段引出管7、出口聯(lián)箱15、過熱段出口集箱8。A和B受熱 面為并聯(lián)關(guān)系，A組內(nèi)的受熱面A1和A2并聯(lián)，A3和A4并聯(lián)，A1A2和A3A4為串聯(lián)關(guān)系，根 據(jù)熱負(fù)荷的需求實際布置受熱面的數(shù)量，A組和B組的受熱面均為偶數(shù)，以方便受熱面的對 稱布置，A組和B組換熱后經(jīng)過集箱混合后進(jìn)入C組，C組內(nèi)的受熱面C1和C2并聯(lián)，C3和 C4并聯(lián)，C1C2和C3C4為串聯(lián)關(guān)系。
[0029] 圖3為接收器過熱段的橫截面俯視示意圖，示意受熱面A、B、C三受熱面在周向上 的分布關(guān)系。蒸發(fā)段（1)和過熱段（2)受熱面的外形均為圓形或者多邊形，所述多邊形的 邊數(shù)為偶數(shù)，且大于等于6。A1與B1關(guān)于受熱面橫截面直徑左右對稱，A2與B2左右對稱， A3與B3左右對稱，A4與B4左右對稱，C1與C2左右對稱；整體而言，前兩組受熱面（A, B) 沿受熱面橫截面直徑左右對稱分布。
[0030] 實施例1
[0031]
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能集熱接收器，采用分段結(jié)構(gòu)，包括下段蒸發(fā)段（1)和上段過熱段（2)，蒸 發(fā)段（1)和過熱段（2)通過汽包（3)相連接，其特征在于：所述的蒸發(fā)段包括蒸發(fā)段入口集 箱（9)，蒸發(fā)受熱面（10)、蒸發(fā)段受熱面引出管（12)、下降管（13)、循環(huán)泵（14)和各受熱面 進(jìn)、出口的聯(lián)箱（5, 15)，換熱介質(zhì)由汽包通過下降管（13)和循環(huán)泵（14)進(jìn)入到蒸發(fā)段入口 集箱（9)，由集箱（9)將換熱介質(zhì)均勻分配送入蒸發(fā)段受熱面（10)，完成能量的交換過程， 通過蒸發(fā)段受熱面引出管（12)連接到汽包（3)，所述的蒸發(fā)段受熱面（10)結(jié)構(gòu)為螺旋水冷 壁管，外形為圓柱；所述的過熱段（2)位于蒸發(fā)段（1)的上方，兩者同軸等直徑布置，所述 的過熱段受熱面（2)根據(jù)換熱過程分成三組受熱面（A，B，C)，每組包括多個受熱面，每組受 熱面包括過熱段入口集箱（4)，進(jìn)口聯(lián)箱（5)，過熱段受熱面（6)，出口聯(lián)箱（15)、過熱段出 口集箱（8)，介質(zhì)依次經(jīng)過上述部件，前兩組受熱面（A，B)沿受熱面橫截面直徑左右對稱分 布，介質(zhì)換熱后進(jìn)入到第三組受熱面（C)進(jìn)行熱量交換，后由過熱段出口集箱（8)混合進(jìn)入 下一工藝過程。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：蒸發(fā)段（1)設(shè)置的循環(huán)泵 (14)的循環(huán)倍率在1.2~4之間。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：下部蒸發(fā)段（1)的螺旋水 冷壁選取膜式水冷壁，水冷壁所有管路的管圈數(shù)大于1圈。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：下部蒸發(fā)段（1)的螺旋水 冷壁選取光管，水冷壁所有管路的管圈數(shù)大于1圈。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：下部蒸發(fā)段（1)的螺旋水 冷壁采用內(nèi)螺紋管，提高最高負(fù)荷下對應(yīng)的臨界含汽率；上部過熱段（2)采用吊掛的方式 安裝固定，向下自由膨脹，上部過熱段采用固定支撐的方法，向上自由膨脹。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：蒸發(fā)段（1)和過熱段（2) 受熱面的外形均為圓形或者多邊形，所述多邊形的邊數(shù)為偶數(shù)，且大于等于6;蒸發(fā)段（1) 和過熱段（2)的受熱面同軸等直徑布置，兩段之間的受熱面（6,10)緊密連接，間隙僅預(yù)留 受熱膨脹的距離。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：所有的集箱（4, 8, 9, 11) 和聯(lián)箱（5, 15)及受熱面（6, 10)的連接管線均布置在受熱面所圍成的空間內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：過熱段每片受熱面的進(jìn) 出口均設(shè)有聯(lián)箱，并聯(lián)關(guān)系受熱面的聯(lián)箱之間設(shè)置平衡管道。
【文檔編號】F24J2/26GK104101112SQ201410331760
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】葛學(xué)利 申請人:上海鍋爐廠有限公司