[發明專利]塔式太陽能水/蒸汽復合型板翅熱板式吸熱器

有效

• 申請號: 201110405863.3
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102445008A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 凌祥;楊新俊;陶蘭蘭
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: F24J2/20
• 分類號: F24J2/20;F24J2/46;F24J2/48
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

技術領域

本發明的塔式太陽能水/蒸汽復合型板翅熱板式吸熱器涉及一種太陽能熱發電吸熱器，特別涉及一種用于大規模塔式太陽能熱發電系統中的水/蒸汽式吸熱器。

背景技術

進入21世紀，隨著化石燃料的日漸枯竭以及環境污染的日益嚴重，能源問題已經成為制約我國國民經濟快速發展的瓶頸。而太陽能潔凈無污染、來源廣泛，開發太陽能對解決能源問題具有重大意義。

相較于蝶式和槽式熱發電技術，塔式太陽能熱發電系統具有聚光倍數高，光熱轉換效率高以及發電成本低等優點。典型的塔式太陽能熱發電系統使用了高塔聚焦，電站規?？蛇_200MW以上，具有巨大的商業應用前景。

作為塔式太陽能熱發電系統的核心部件，吸熱器（Receiver）用于吸收太陽光將熱輻射能傳遞給工質，其熱效率、啟動性能、可靠性、工況下的使用壽命等對整個太陽能塔式發電系統的成功運行有十分重要的影響。傳統的塔式熱發電系統中吸熱器包括熔鹽式、空氣式和水/蒸汽式3種。熔鹽系統中，存在熔鹽高溫下的分解及冷凝時引起的氯化物腐蝕開裂問題以及吸熱器和管路中熔鹽介質的放空冷充與保溫加熱等問題；空氣系統中，由于存在流動不均勻及局部過熱與失效問題，相關應用也受到很大局限；而使用最為成熟的水/蒸汽式吸熱器也受熱不均，存在燒毀點，以及疲勞及蠕變損傷等壽命上的問題。

發明內容

針對塔式太陽能熱發電水/蒸汽系統中吸熱器所存在的上述問題，本發明旨在提高傳統水/蒸汽式吸熱器的性能，基于非均勻高變熱流密度下金屬液態相變傳熱原理，提供了一種塔式太陽能水/蒸汽復合型板翅熱板式吸熱器。其優點是：熱啟動性能好，傳熱效率高，工況下吸熱器整體溫度分布均勻，抗蠕變、疲勞破壞強，制造工藝先進，安全性高，使用壽命長等。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種塔式太陽能水/蒸汽復合型板翅熱板式吸熱器，由吸熱板與封頭組成，所述的吸熱板為雙層弧狀板結構，外層為吸熱均溫熱板，內層為板翅式水/蒸汽通道；封頭位于吸熱板中水/蒸汽通道兩端；吸熱器外層輻射吸收面涂有高溫漆（Pyromark涂料）用于輻射吸收，減少熱損失。弧狀結構有利于太陽光對塔式吸熱器的聚焦，提高均溫性，同時易于用多個吸熱器相連組成任意大小的吸收面。

外層的吸熱均溫熱板為內外弧狀金屬板與四周封條圍成的帶弧度的板狀腔式結構，一端開有接口，空腔內部外端焊有金屬纖維氈作為吸液芯，其形狀與空腔外端吻合，空腔內部焊有一定數量的金屬棒穿過空腔殼體與金屬纖維氈用來支撐腔體，空腔內部通過接口充有一定量金屬。吸熱均溫熱板空腔內部通過接口充有一定量金屬。金屬纖維氈制成的吸液芯所產生的毛細力提供熱量傳遞過程中冷凝金屬液體回流的動力，同時金屬圓柱用于支撐空腔，提高腔體強度。內層板翅式水/蒸汽通道為帶弧度的板狀結構，由隔板、蓋板、封條、鋸齒翅片組成，隔板、蓋板、封條、鋸齒翅片均為帶弧度的板結構，翅片置于隔板、蓋板、封條組成的空間內。封頭為梯形，梯形一側為平面，另一側為一帶弧度光滑面，封頭上部為一整體空腔，空腔頂部焊有帶法蘭接管，空腔下部引出多條矩形介質通道，通道截面大小以梯形中心線鏡像對稱，并且向兩側逐漸變大，可使液體均勻流入/流出吸熱器。

所述吸熱板與封頭的材質均為高強度不銹鋼。

所述吸熱均溫熱板制造工藝如下：首先將外端蓋板與金屬纖維氈安裝并釬焊，然后在上面機械加工若干柱狀透孔；然后將若干柱狀金屬圓棒按照外端蓋板圓孔對應的陣列與下蓋板整體釬焊在一起；最后將整體釬焊完成的兩個部分與四周的封條裝配使金屬棒準確穿過外端蓋板，再次釬焊完成，再通過氬弧焊將金屬棒與外端蓋板焊接，使腔體達到密封。

所述弧狀鋸齒翅片通過特制帶弧度模具沖壓而成。

所述吸熱板為焊接后的吸熱均溫熱板與水/蒸汽通道組裝，通過不銹鋼釬焊工藝整體加工而成，充裝金屬介質后通過冷焊技術對充液通道進行封口。

所述封頭為HALF式（half式就是對半分的意思），通過機械加工而成，后通過不銹鋼釬焊工藝加工為一整體。

所述的塔式太陽能水/蒸汽復合型板翅熱板式吸熱器，其特征是，所述吸熱器通過氬弧焊接，將封頭連接到吸熱板指定位置（吸熱器水/蒸氣通道進出口）加工而成。