[發(fā)明專利]一種二級(jí)加熱容積式太陽能空氣接收器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710320089.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN107166750B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏高升;王剛;劉燁;黃平瑞;徐超;杜小澤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): F24S10/00
• 分類號(hào): F24S10/00;F24S70/16;F24S80/65
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明公開了屬于太陽能熱利用領(lǐng)域的一種二級(jí)加熱容積式太陽能空氣接收器。該二級(jí)加熱容積式太陽能空氣接收器由一級(jí)預(yù)熱區(qū)、空氣流道與二級(jí)加熱區(qū)構(gòu)成。其中預(yù)熱區(qū)絕熱外殼、支撐板與絕熱內(nèi)板之間的腔體形成一級(jí)預(yù)熱區(qū)，流道絕熱外殼、支撐板與內(nèi)側(cè)石英玻璃之間的腔體形成空氣流道，加熱區(qū)絕熱與支撐板外殼包圍的內(nèi)部柱狀腔體形成二級(jí)加熱區(qū)。在一級(jí)預(yù)熱區(qū)、空氣流道與二級(jí)加熱區(qū)內(nèi)均安裝有泡沫陶瓷材料，接收器前表面加蓋外側(cè)石英玻璃構(gòu)成二級(jí)加熱容積式太陽能空氣接收器；通過調(diào)整空氣在高輻射區(qū)域和低輻射區(qū)域流過的先后次序及二級(jí)加熱的形式提高太陽能接收器的吸收效率。本發(fā)明可并聯(lián)使用，可單獨(dú)使用；可以提高太陽能接收器的吸收效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能熱利用領(lǐng)域，特別涉及一種二級(jí)加熱容積式太陽能空氣接收器。

背景技術(shù)

太陽能具有儲(chǔ)量巨大、容易獲取、清潔環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來基于太陽能的發(fā)電技術(shù)得到了快速發(fā)展。太陽能發(fā)電主要有兩類，一種是太陽能光伏技術(shù)，另一種是太陽能光熱發(fā)電技術(shù)。太陽能光伏發(fā)電是利用大面積鋪設(shè)太陽能電池板，將太陽能電池板表面接收到的太陽熱輻射通過光伏效應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能。而太陽能光熱發(fā)電是先通過大面積鋪設(shè)的鏡場先將太陽輻射聚集，通過接收器將其收集并轉(zhuǎn)化為工質(zhì)(空氣、熔鹽等)的內(nèi)能，然后再通過汽輪機(jī)將工質(zhì)的內(nèi)能轉(zhuǎn)換成電能。與太陽能光伏發(fā)電相比，太陽能光熱發(fā)電更清潔，更容易大型化，在替代傳統(tǒng)能源方面更具潛力。

聚焦式太陽能熱發(fā)電(CSP)是解決人類能源和環(huán)境問題的一種有效方法，發(fā)展前景廣闊，具備熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)的CSP可提供和傳統(tǒng)燃料電站相近的調(diào)度電力和電網(wǎng)服務(wù)的能力，但目前其發(fā)電成本仍然是傳統(tǒng)火力發(fā)電成本的二至三倍，積極推動(dòng)CSP的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步意義重大。一座典型的聚焦式太陽能發(fā)電站(CSP)主要由三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：太陽能鏡場，太陽能接收器和能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。太陽能接收器是塔式太陽能發(fā)電三大子系統(tǒng)之一，通過鏡場聚集的太陽輻射在接收器內(nèi)轉(zhuǎn)化為工質(zhì)的熱能，接收器的轉(zhuǎn)化效率直接關(guān)系到整個(gè)機(jī)組的轉(zhuǎn)化率。按照太陽能接收器的結(jié)構(gòu)來劃分，可以將其分為三類，外部受熱式、空腔式和容積式。其中容積式接收器結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，集熱效率高，特別適合于高溫集熱，發(fā)展前景廣闊。

現(xiàn)有的容積式接收器普遍為直接加熱工質(zhì)的一級(jí)加熱形式，由于經(jīng)常聚集的太陽輻射存在中部能量密度高，兩側(cè)能量密度低，工質(zhì)受熱均勻性差，加熱性能有限。并且由于容積式接收器的加熱面大面積暴露在環(huán)境中，經(jīng)過太能輻射加熱的加熱面直接暴露在環(huán)境中，熱量損失巨大，嚴(yán)重限制了容積式接收器的加熱效率，因此亟需能夠改善工質(zhì)受熱均勻性與降低整體熱量損失的新型容積式接收器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種二級(jí)加熱容積式太陽能空氣接收器，其特征在于，所述二級(jí)加熱容積式太陽能空氣接收器依次由一級(jí)預(yù)熱區(qū)、空氣流道與二級(jí)加熱區(qū)三部分構(gòu)成；其中預(yù)熱區(qū)絕熱外殼、支撐板與絕熱內(nèi)板之間的腔體形成一級(jí)預(yù)熱區(qū)，流道絕熱外殼、支撐板與內(nèi)側(cè)石英玻璃之間的腔體形成空氣流道，加熱區(qū)絕熱外殼與支撐板包圍的內(nèi)部柱狀腔體形成二級(jí)加熱區(qū)；在一級(jí)預(yù)熱區(qū)、空氣流道與二級(jí)加熱區(qū)內(nèi)均安裝有泡沫陶瓷材料，接收器前表面加蓋外側(cè)石英玻璃，以構(gòu)成二級(jí)加熱容積式太陽能空氣接收器；其中，空氣先經(jīng)過一級(jí)預(yù)熱區(qū)預(yù)熱后，流過空氣流道流入二級(jí)加熱區(qū)加熱。

所述預(yù)熱區(qū)絕熱外殼、流道絕熱外殼、加熱區(qū)絕熱外殼與絕熱內(nèi)板均在腔體外殼外包有一層絕熱材料；其中絕熱材料選擇導(dǎo)熱系數(shù)極低的氣凝膠氈，起到明顯的絕熱效果，減少整個(gè)裝置的熱量耗散。

所述泡沫陶瓷材料具有的孔隙率，并且孔徑分布均勻、氣孔率高、比表面積大，流體混合性好、耐磨損、耐高溫、抗腐蝕并且能夠?qū)⒖諝饧訜岬?00℃以上；選用碳化硅泡沫陶瓷，Al₂O₃泡沫陶瓷材料或ZrO₂泡沫陶瓷材料。