[發明專利]一種內循環式流化床-太陽能顆粒接收器

在審

• 申請號: 201711092935.7
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN108036522A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 陳巨輝;史笑;殷維杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: F24S10/40
• 分類號: F24S10/40;F24S23/70;F24S10/30;F24S60/00;F24S10/70;F03G6/06;F01D15/10
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一種內循環式流化床?太陽能顆粒接收器，本發明涉及一種流化床太陽能接收裝置（1）。本發明中所述的流化床接受器，也可作為反應器，同時還作為儲存裝置，解決了太陽能聚光發電裝置效率低的缺點，同時還提高了氣固換熱效率。所述的流化床固體顆粒接收器（4）由內置的束口管和外部的束口反應腔體構成，反應器外部腔體采用束口型減少了熱損，增強了換熱，內置的束口圓管使固體顆粒在流化時在接收器內部形成內循環，顆粒的平均直徑為500微米。高速氣流在進出口之間流動，被加熱后的高溫氣體進入氣輪機用作發電。

技術領域

本發明涉及集中式太陽能發電技術和流化床領域，具體涉及一種內循環式流化床-太陽能顆粒接收器。

背景技術

內循環式流化床顆粒熱接收器是在聚光式太陽能發電的基礎上發展起來的一種新型聚光太陽能發電裝置，與傳統的聚光式太陽能發電系統和顆粒接收器相比，其具有熱傳遞性能好、熱儲存時間長和發電效率高等優點，因而在太陽能熱發電領域有著廣闊的開發和應用前景。聚光式太陽能熱發電系統通過集中太陽輻射能進行發電，整個過程零污染、零排放、清潔環保。而將聚光式太陽能發電系統和流化床相結合的內循環式流化床太陽能顆粒收器應用還不是很廣泛，對于熱量轉換中輻射熱的利用率還不夠充分。

發明內容

本發明為了進一步提高流化床太陽能顆粒接收器的光-熱-電轉化效率，增強流化床顆粒接收器內氣-固之間的能量傳遞，減少輻射熱損，提供了一種內循環式的流化床-太陽能固體顆粒接收器。

本發明的技術方案是:所述內循環式流化床-太陽能顆粒接收器（4）由一個束口型的接收腔體構成，其外部包有絕熱保溫材料。所述接收器腔體內部有一圓形束口管；所述接收器頂部為半透明的玻璃蓋板；所述接收器對稱軸底部為一風扇，底部左下端設有冷空氣進口，與其成空間對稱的右上端為氣體出口；所述的接收器內部裝有一定高度的高太陽輻射吸收系數的惰性顆粒，其主要成分為三氧化二鋁，平均粒徑為500微米。

所述的流化床-太陽能顆粒接收裝置（1）中主要能量來源是聚光器，聚光器（3）收集的太陽能經過反射鏡（2）從頂部的半透明玻璃窗口進入到流化床內為惰性固體顆粒提供熱量，所述的惰性固體顆粒在風扇的作用下隨著高速流動的氣流在束口管的作用下在接收器內部進行左右對稱的內循環，過程中與進入的冷空氣進行換熱。在整個內循環過程中無顆粒溢出，接收器又相當于是顆粒儲存器，使得顆粒一直存儲在接收器內，無其他外置存儲器中間過程熱量的損失。

所述的顆粒采用的是具有高太陽能輻射吸收系數、密度相對較低的直徑為500微米的三氧化二鋁金屬顆粒作為傳熱介質，循環過程進行前固體顆粒以固定床的形式被放置到腔體底部，體積分數為10%，其高度以不高于內置束口管最低端為宜。開始階段由底部風扇產生速度較高的氣流帶動其流化，隨著時間的推移由于內部束口圓管和顆粒重力等作用，顆粒在接收器腔內形成左右對稱的流態。在流化過程中固體顆粒到達接收器上端時吸收來自頂部穿透進來的太陽輻射能，吸收輻射后的高溫顆粒在流動過程中與進入接收器內的冷空氣進行輻射-對流-導熱換熱，底部進入的冷空氣在不斷循環的顆粒加熱后形成高溫氣體，最終高溫氣體從右上端的出口處輸出到汽輪機中進行發電。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：本發明通過將流化床與聚光太陽能相結合，使聚光太陽能集熱、流化床傳熱的過程同時進行，高溫的太陽輻射通過半透明玻璃進入反應接受器內，加熱流化的顆粒介質，高溫的顆粒介質在流動過程中加熱冷空氣，被加熱后的高溫氣體通過輸出管道進入汽輪機中進行發電。該發明的特點是利用粒子在束口型的太陽能接收器內循環流動的特點加熱來自外界的冷空氣，在粒子與空氣傳熱的過程中，內循環模式加強了氣-固-壁的輻射-對流過程，使得接收器內溫度分布更加均勻，減少顆粒團聚的現象，一定程度上增加了顆粒吸熱和儲熱的時長，提高了太陽能的利用率。

附圖說明

圖1是流化床-太陽能接收器發電系統，圖2是流化床-太陽能熱接收器三維圖，圖3是接收器內顆粒速度矢量圖。

具體實施方式