[發明專利]高溫真空集熱管內壁阻氫涂層制備裝置

有效

• 申請號: 201611224962.0
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN108239751B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 于慶河;米菁;郝雷;杜淼;李世杰;楊海齡;蔣利軍;劉曉鵬
• 申請（專利權）人: 有研工程技術研究院有限公司
• 主分類號: C23C14/26
• 分類號: C23C14/26;C23C14/54
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 倪中翔;王淳

一種高溫真空集熱管內壁阻氫涂層制備裝置，它包括高溫真空集熱管、反應源系統、集熱管端面冷卻系統、電加熱系統和抽真空系統；該高溫真空集熱管兩端設有擋板，該擋板內側設有環槽，該高溫真空集熱管兩端位于該環槽內；該環槽內設有該集熱管端面冷卻系統；其中一個擋板的位于該高溫真空集熱管內部的部分與該抽真空系統連接，另一個擋板的位于該高溫真空集熱管內部的部分與該反應源系統連接，該反應源系統伸入該高溫真空集熱管內部；該電加熱系統套設在該高溫真空集熱管外周面。本發明解決了集熱管端口絕緣密封和密封處冷卻問題，為制備阻氫涂層提供了足夠高的溫度和真空度，采用該設備制備的阻氫涂層結構緊密，與基體結合力好，阻氫性能優異。

技術領域

本發明屬于太陽能光熱利用技術領域，特別是一種高溫真空集熱管內壁阻氫涂層制備裝置。

背景技術

太陽能集熱管中載熱流體的老化會產生游離的氫，氫借助滲透作用穿過中央管，到達中央管和套管之間的真空環形空間，造成環形空間壓強的升高，進而導致集熱管熱損失的增大。為保證管間環形隙的真空，必須采取相應的措施降低真空環形空間的氫氣量。早期解決方法包括使用吸氣材料，該方法的弊端在于吸氣材料的容量有限，當吸氣材料的容量耗盡時，環形空間的壓強又會升高。因此，采用吸收的方式只能暫時控制而不能從根本上解決問題，為此，研究人員提出了采用阻氫涂層阻止氫滲透，從而有效控制集熱管真空環形空間的壓強，減少集熱管的熱損耗。

最早出現的阻氫涂層是CN1971168公開的采用原味氧化技術在不銹鋼表面制備Cr₂O₃阻氫涂層，該制備方法因降低不銹鋼基體機械性能和抗晶間腐蝕性能而難以推廣應用。南京航空航天大學開發的阻氫涂層組成包括玻璃粉和磨加物的的專利CN101215709、CN101215710和CN101230460，其涂層制備工藝簡單，與基體結合良好，但是難以實現在4米高溫真空集熱管內壁制備。北京有色金屬研究總院提供了兩種改進的阻氫涂層，分別為CN101469409公開的由氧化鋁和氧化鉺構成的阻氫涂層和CN101469399公開的Fe-Er金屬過渡層和Er₂O₃涂層。該涂層采用熱浸方法進行制備，制備過程中不銹鋼的內外表面同時制備涂層，不能滿足高溫真空集熱管只進行內壁阻氫涂層的制備要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種高溫真空集熱管內壁阻氫涂層制備裝置，其成本低廉、制備工藝簡單并且制備的涂層長期穩定可靠。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種高溫真空集熱管內壁阻氫涂層制備裝置，它包括高溫真空集熱管、反應源系統、集熱管端面冷卻系統、電加熱系統和抽真空系統；

該高溫真空集熱管兩端設有擋板，該擋板內側設有環槽，該高溫真空集熱管兩端位于該環槽內；該環槽內設有該集熱管端面冷卻系統；其中一個擋板的位于該環槽內部的部分與該抽真空系統連接，另一個擋板的位于該環槽內部的部分與該反應源系統連接，該反應源系統伸入該高溫真空集熱管內部；該電加熱系統套設在該高溫真空集熱管外周面。

進一步的，所述反應源系統下方擋板處設有溫度和真空測量接口。

進一步的，所述高溫真空集熱管包括不銹鋼中央管和外層玻璃套管，該不銹鋼中央管內壁具有光譜選擇性吸收涂層。

進一步的，所述不銹鋼中央管直徑為30～120mm，厚度為1-6mm，長度為300～6000mm；所述外層玻璃套管直徑為70-150mm，厚度為2-4mm。

進一步的，所述反應源系統包括反應源加熱裝置、反應源放置裝置和反應源；該反應源放置裝置為不銹鋼管，穿設于所述擋板內壁，該不銹鋼管位于所述高溫真空集熱管內部的一端設有該反應源，該反應源外周設有該反應源加熱裝置。

進一步的，所述集熱管端面冷卻系統包括水冷循環系統和絕緣密封墊；該絕緣密封墊一側與所述高溫真空集熱管端部接觸，另一側與水冷循環系統接觸。