[發明專利]管狀熱交換器、特別是聚集式太陽能電站的接收管

無效

• 申請號: 201080049970.0
• 申請日: 2010-11-03
• 公開（公告）號: CN102741645A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 布魯諾·格林達圖
• 申請（專利權）人: 高級研究咨詢有限公司
• 主分類號: F28F1/40
• 分類號: F28F1/40;F28F13/14;F24J2/07
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 陳紅;謝雪閩

技術領域

本發明涉及管狀熱交換器，特別是聚集式太陽能電站的接收管。

更確切地，本發明涉及到用于聚集式太陽能電站的接收管，也公知為太陽能管或者太陽能鍋爐，其通過以下特征實現：借助于在正常太陽能管或者接收器表面的一部分上的、通常但不必一定為拋物面鏡(所謂的“拋物線貫穿”或者非涅耳技術及關于太陽能量的其他技術，以及下文中與聚集式熱動力太陽能電站相關的表述中的其他任意情形)的鏡子，降低其平均溫度，并對由于所聚集的太陽能量產生的照射而導致的軸向和周向溫度梯度進行均一化(homogenization)。本發明也能夠用于實現在太陽能管內部流動的載熱流體的熱動力特性的均一化。

背景技術

如所公知的，運行聚集式太陽能電站能夠通過借助于聚焦鏡、通常但不必須具有拋物線形狀的聚焦鏡來聚集太陽能輻射，在接收管或者太陽能管上運送照射以增加由所述管聚集的熱能，并促使它升溫至高溫，來放大太陽能輻射，即增加它的熱函(enthalpy)或者改變在其內部流動的載熱流體(即向外運載能量的流體)狀態，或者(借助于來自受照射管的熱能進行的載熱流體的重整(reformulation))促進在流體中的熱化學變換的熱動力變換。

載熱流體實質上能夠用于采用這種熱動力狀態的一系列應用，諸如與借助于太陽能電站下游的使用氣體渦輪和蒸汽渦輪的變電站或者聯合循環電站實現的熱能向電能的轉換相關的應用；與用于生產用于灌溉、飲用、工業的水的海水淡化相關的應用；涉及到純的或者混合的輕烴(甲烷、丙烷、丁烷、液化石油氣、甲醇等)的改良工藝的應用，上述輕烴用于濃縮具有較大值(氫或者較輕烴)的燃料顆粒中的燃料或者用于從原始化學式向更簡單分子式的燃料分解或重整。

由于與熱能向電能的轉換相關的應用通常使用該技術(聚集式熱動力太陽能電站)，因此下文中將為了說明本發明的目的而非限制性目的，而特別參考了這些應用。

在下文中簡單稱作“熱動力太陽能”的用于實現使用太陽能產生電能的技術是基于將太陽輻射聚集到設置在拋物線狀鏡串的焦點處的接收管上，且在接收管內，載熱流體流動(例如選自導熱油、熔鹽等)升溫至高溫(在當前應用中為500-600℃)，這種熱能可以借助于穿過熱能存儲部分的中間流體來提供，以借助于發動機熱動力循環系統、諸如Rankine、Hirn、Joule或者Ericsson等循環系統，將其轉換成機械電能，其中載熱流體或者中間流體表示高溫熱源。

通過拋物線狀鏡獲得的聚集比(目前通常在50和150之間可變)允許管升溫到高溫(在太陽能管中具有明顯的周向和軸向溫度梯度)，一般相對于可能值來增加載熱流體的溫度或者熱函，而不聚集太陽能。因此可以將使用太陽能的可能性擴展至原本不聚集就不可能實現的應用，特別是如已經引用的，擴展至通過太陽能供電的熱動力轉換或者擴展至總體或者局部燃料重整或者需要高溫的其他應用。

根據關于太陽能管的公知現有技術，這些技術用于使用均勻厚度(周向和軸向)的金屬管，這種金屬管能夠抵抗載熱流體的工作壓力，內部表面平滑以限制壓降，外部表面覆蓋有合適的材料以增加太陽能輻射的吸收系數，允許用作黑體。在金屬管周圍提供共軸管，與太陽能管適當地熱絕緣，且由對于太陽輻射透明并吸收來自金屬管的再輻射能量的材料制成，以便回收來自太陽能管的大部分再輻射能量。在金屬管和周圍的玻璃管之間限定的間隔被保持為真空，結果是還必須提供以下特征：在金屬管和玻璃管之間的靜態密封系統；適當的(金屬)彈性波紋管(bellow)，以允許吸收伴隨著其溫度以及軸向溫度梯度增加的管的巨大軸向膨脹；同樣用作密封的連接件(joint)，以允許太陽能管的部件相對于其他部件旋轉，允許與太陽能管巨大長度連續性的需求、將土壤引入到太陽能管本身的需求相結合，允許快速斷開或者分開該管或其部件。事實上，根據所需功率，太陽能管的長度能夠延伸數公里，且因此需要易于實現部件斷開的部分。