[實用新型]一種玻璃-金屬封接端頭結構

有效

• 申請號: 201220512921.2
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN202853169U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 田英良;邵艷麗;孫詩兵;王麗麗
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F24J2/46
• 分類號: F24J2/46
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

一種玻璃-金屬封接端頭結構，特別適用于槽式光熱高溫集熱管。該結構通過內遮蔽罩的作用，使玻璃-金屬封接部位具有更好的封接強度，高氣密性，特別適用高溫集熱管的玻璃-金屬封接端頭的玻璃-金屬封接部位的熱震沖擊保護。?

背景技術

太陽能光熱發電是利用弧形反射鏡將太陽能進行光學聚焦，對集熱管內的介質進行加熱，然后通過熱交換產生高溫高壓蒸汽，驅動汽輪機發電，是一個光熱功轉化過程。槽試光熱發電的集熱系統是整個發電系統的關鍵核心部件。在過去的30多年時間里，美國和以色列等國分別探討了塔式集熱、蝶式集熱、槽式集熱等形式的集熱方法，通過實踐對比，槽式集熱技術成為一種相對成熟的集熱方式。?

槽式集熱技術是將高溫集熱管置于一個拋物反射鏡的焦點位置上，光能通過拋物反射鏡的全反射聚集在高溫真空集熱管上，使光能轉化為熱能，將集熱管內的介質加熱到450℃以上（又稱高溫集熱管），要比普通太陽能真空集熱管（又稱低溫集熱管）的溫度（100℃以下）高出350℃以上，因此槽式光熱集熱屬于高溫集熱技術。?

高溫集熱管是由玻璃外管和鍍膜不銹鋼內管所組成的，在端部使用膨脹節將玻璃管和金屬連接在一起，將玻璃管與不銹鋼管之間的氣體抽出，使兩者之間形成真空，這樣高溫集熱管具有很好的絕熱作用，可以實現熱量最大程度地收集，又可以防止熱量的散失。?

槽式集熱系統是典型的光學聚焦型集熱方式，其高溫狀態和使用環境對玻璃-金屬封接提出了極為苛刻的要求，其核心要求在于：1）抗熱震沖擊能力，以保證封接端頭在熱沖擊作用下（高低溫沖擊、氣候急劇變化的熱沖擊）不能破損和不漏氣；2）機械強度高，以保證在熱沖擊、裝置變形、重力等作用下不破損和不漏氣。?

集熱管端頭結構和封接形式是保持高溫集熱管真空氣密性的關鍵所在，是槽式光熱電站穩定運行的基本保障條件。?

目前，高溫集熱管基本結構形式主要分為內膨脹節型和外膨脹節型兩類，?內膨脹節型集熱管以德國Schott公司產品為代表，其結構描述見中國專利為CN1495394A，而外膨脹節型集熱管是原以色列的Solel公司產品為代表。內膨脹節型集熱管結構新穎，但是結構過于復雜，實施難度較大；外膨脹節型集熱管結構簡單，但是封接部位的可靠性相對較差，主要原因在于：當集熱管正常運行時，金屬管（1）內的介質溫度甚至達到450℃以上，即便玻璃管和金屬管之間形成真空狀態，玻璃管（6）表面溫度也將達到90-120℃，而玻璃-金屬封接部位溫度更高，甚至達到150-180℃，高于玻璃管（6）表面溫度30-60℃，其熱量來源主要在于金屬管（1）輻射熱量，還有沿金屬端蓋（2）和膨脹節（3）熱傳導來的熱量。封接部位的較高溫度的危害將導致漏氣率提高，甚至達到1.3×10^-12Pa·m³/s。因此，降低玻璃-金屬封接部位溫度成為解決外膨脹節型高溫集熱管可靠性和長效性的關鍵。?

實用新型內容

本實用新型通過大量結構設計和研究發現：為了提高外膨脹節型高溫集熱管的玻璃-金屬封接部位的的抗熱震沖擊能力，必須降低玻璃-金屬封接部位在運行中溫度，本實用新型通過采用內遮蔽罩方式，有效地降低金屬管對該部位的輻射傳熱。?

一種玻璃-金屬封接端頭結構，金屬管1外依次有金屬端蓋2、外膨脹節3、可伐合金圈4、過渡玻璃5、玻璃管6；可伐合金圈4一端連接過渡玻璃5，然后在過渡玻璃5表面上連接玻璃管6；遮蔽罩8連接在金屬端蓋2上，處于金屬管1與外膨脹節3和可伐合金圈4、過渡玻璃5、玻璃管6之間連接部位之間；遮蔽罩8的主體形狀為圓筒結構，靠近可伐合金圈4和過渡玻璃5封接部位為與圓筒同直徑且同軸的圓環，可伐合金圈4和過渡玻璃5封接部位以下簡稱為玻璃-金屬封接部，圓環與圓筒之間進行銜接。?

遮蔽罩8連接在金屬端蓋2上，使其置于金屬管1和外膨脹節3及封接部位即可伐合金圈4、過渡玻璃5、玻璃管6的連接部位之間。可以有效遮蔽來自金屬管1的高溫熱量輻射，減少熱量到達在玻璃-金屬封接部位上。?

進一步，其特征在于：遮蔽罩的圓環距離玻璃管5-15mm，遮蔽罩8長度方向超出玻璃-金屬封接部位20-50mm。?

所述遮蔽罩8的材質為金屬或無機材料。所述金屬材料為金屬鋁、鍍鋅板或不銹鋼，無機材料為玻璃、陶瓷或PVC。?

進一步，所述遮蔽罩8，靠近金屬管1一側涂鍍反射性膜層。?

可伐合金圈4、過渡玻璃5、玻璃管6三者平均線膨脹系數彼此數值相差最大≤0.6×10^-6/℃，且玻璃管6膨脹系數≥過渡玻璃5膨脹系數≥可伐合金圈4膨脹系數。?