[發明專利]一種塔式太陽能熱發電的吸熱器顆粒保溫方法及其裝置

有效

• 申請號: 201610135771.0
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105650912B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 肖剛;倪明江;駱仲泱;高翔;岑可法;方夢祥;周勁松;施正倫;程樂鳴;王勤輝;王樹榮;余春江;王濤;鄭成航
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F24S40/00
• 分類號: F24S40/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 鄭海峰

技術領域

本發明涉及太陽能發電技術領域，特別是一種塔式太陽能熱發電的吸熱器顆粒保溫方法及其裝置。

背景技術

全球太陽能輻射總量約1.7×10¹⁷W，其中我國約占1％(1.8×10¹⁵W，相當于1.9萬億噸標煤/年)，是我國目前年能耗總量的680倍。電力是世界上消耗量最大的二次能源，太陽能發電技術是緩解當前能源危機的有效手段，應用前景極廣。太陽能熱發電主要包括槽式、碟式和塔式三種方式，其中塔式熱發電系統主要由定日鏡場、吸熱器、熔鹽儲罐、換熱器以及發電系統組成。

對于塔式太陽能熱發電系統，吸熱器是光熱轉換的關鍵設備，而且工作環境惡劣，承受高強度輻射能流、高溫及溫度分布不均。此外由于啟停以及云遮擋引起的吸熱器材料熱疲勞對吸熱器壽命有至關重要的影響。

目前大型塔式熱發電站的吸熱器多為裸露式，即吸熱器外壁面同時為聚光接收面和大氣交界面。太陽輻射的大小受天氣狀況和云層等不可控因素的影響，使系統溫度不穩定。當發生云遮擋時，吸熱器接收太陽輻射能量急劇減小，而此時吸熱器的對外散熱卻一直發生，因此吸熱器壁面溫度將急劇下降，嚴重時可能導致吸熱器中熔鹽工質的凝固，對吸熱器造成致命損傷。當云遮擋消失時，吸熱器接收太陽輻射能量突然增大，吸熱器壁面溫度因此也急劇升高。因此云遮擋造成吸熱器劇烈的降溫和升溫，減短壽命，甚至出現損壞，引發安全事故。本發明提出一種塔式太陽能熱發電的吸熱器顆粒保溫方法，當發生云遮擋時可以快速做出反應，將顆粒覆蓋于吸熱器表面，減少吸熱器表面熱損失，減緩吸熱器溫度下降速度，對吸熱器起到保溫作用；當云遮擋結束時，顆粒層快速降落，吸熱器壁面重新接收太陽輻射，因此可以降低吸熱器壁面溫度波動，延長吸熱器壽命，防止發生安全事故。

發明內容

本發明目的在于緩解目前塔式吸熱器在云遮擋時造成吸熱器壁面劇烈的溫度波動，延長壽命，提高運行的安全性，提出一種塔式太陽能熱發電的吸熱器顆粒保溫方法。本發明的具體技術方案如下：

當發生云遮擋，太陽直射輻射低于一定閾值時，從吸熱器外壁面頂端釋放顆粒，顆粒通過重力作用、電作用或者磁作用，堆積在吸熱器外壁面處，由于顆粒導熱系數小，從而降低了吸熱器的熱損失，減小了吸熱器壁溫度波動，延長吸熱器壽命，防止吸熱器內熔鹽工質發生凝固，提高系統的安全性；當云遮擋消失時，通過震動或者撤銷施加的電作用或者施加的磁作用，使得堆積在吸熱器外壁面的顆粒落下，將顆粒收集并通過顆粒輸送系統返回吸熱器頂部，重復利用。

優選的，所述的電作用是指將顆粒帶電，并在電場的作用下覆蓋于吸熱器外壁面。所述的磁作用是指磁性顆粒在磁場的作用下覆蓋于吸熱器外壁面。

所述的吸熱器的管外壁上布置紋路或翅片，當顆粒從頂部落下時，經過導流板引導，落入構件上擱置起來，進而使得顆粒覆蓋于吸熱器外壁面。

所述的位于吸熱器頂端的顆粒利用吸熱器出口熱工質進行加熱，使得顆粒溫度與吸熱器壁面溫度相近，當顆粒下落覆蓋吸熱器表面時，能夠更好地穩定吸熱器壁面溫度。

本發明還公開了一種塔式太陽能熱發電的吸熱器顆粒保溫裝置，在吸熱器外壁面頂端上部設有顆粒上儲箱，顆粒上儲箱下部設有閥門，吸熱器外壁面底端設有用于收集顆粒的顆粒下儲箱，顆粒下儲箱通過顆粒輸送系統向顆粒上儲箱輸送顆粒，顆粒上儲箱和顆粒下儲箱外部有保溫裝置，顆粒上儲箱和顆粒下儲箱之間設置有顆粒覆蓋裝置，所述顆粒覆蓋裝置用于在吸熱器外壁面上堆積顆粒。

所述的顆粒覆蓋裝置為布置在吸熱器中部的磁鐵、使顆粒和吸熱器外壁面帶異性電荷的電場裝置或設置在吸熱器外壁面上的機械部件。

所述的機械部件為設置在吸熱器外壁面上的紋路或翅片。

本發明的有益效果是：

本發明以顆粒作為保溫材料，材料成本低、系統控制簡單，可以迅速實現覆蓋以及掉落，發生云遮擋時，通過熔鹽流速單元以及顆粒覆蓋單元協調控制，顆粒以指定的厚度覆蓋到吸熱器外表面上，減少吸熱器溫度波動；吸熱管外表面覆蓋平均1mm-3mm厚度保溫顆粒時，吸熱管外側換熱壁面平均溫度從500℃下降到230℃的時間增加了2-10倍。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、本發明相對于裸露的吸熱器，采用顆粒保溫措施，可以大幅降低吸熱器表面熱損失，減小因云遮擋造成吸熱器壁面劇烈的溫度波動帶來的吸熱器材料熱疲勞，防止吸熱器內熔鹽工質的凝固，延長壽命，提高運行安全性；