[實用新型]一種碟式聚光系統腔式吸熱器保溫系統

有效

• 申請號: 201720367726.8
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN206656504U
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 牛道恒
• 申請（專利權）人: 天津清蕓主力能源科技有限公司
• 主分類號: F24J2/07
• 分類號: F24J2/07;F24J2/10;F24J2/40
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本實用新型涉及一種保溫系統，尤其涉及一種碟式聚光系統吸熱器保溫系統。

背景技術

光熱發電是國家支持推動的新能源技術，常見的光熱電站聚光技術方向有塔式聚光方式、槽式聚光方式、菲涅爾式聚光方式、碟式聚光方式，各種聚光技術利用不同形式的反光鏡，將太陽光集中在不同形式的吸熱器上，常見的吸熱器種類包括槽式吸熱器、板式吸熱器、黑體式吸熱器、腔式吸熱器，本實用新型是在碟式聚光系統和腔式吸熱器組合的基礎上，設計了一種碟式聚光系統腔式吸熱器的保溫罩方案。

碟式聚光系統的聚光鏡為一個獨立的碟式聚光鏡，安裝在立柱上，對太陽的高度角和方位角進行兩個方位的跟蹤，碟鏡焦平面垂直于陽光直射方向，將陽光聚焦到碟鏡中心處伸出的支撐臂上的吸熱器處，吸熱器位置和碟鏡鏡片弧度經過計算，保證吸熱器開口位于碟鏡聚焦焦點處。吸熱器為腔式吸熱器，外觀為一個面開口的長方體形，內部為均勻排布的盤管，陽光聚焦吸熱器入口處，經過散熱能量分布在腔內的盤管上，盤管內流動的吸熱工質帶走熱量，完成聚光系統的光熱轉換。

一個碟式聚光鏡開口半徑一般為數米至十余米，吸熱功率一般為數十千瓦至一百千瓦以內，是一個獨立的小型吸熱系統。集中式光熱電站需要的吸熱功率往往達到數十兆瓦至數百兆瓦，使用碟式聚光系統集成光熱電站，需要將大量的碟式聚光鏡通過流動吸熱工質的管道串并聯，大量吸熱工質匯總所有碟鏡吸收的熱量進入儲熱系統，進而通過熱電轉換系統發電。

管道內的吸熱工質一般可為為空氣、水、導熱油或熔鹽，其中使用空氣或水作為吸熱工質的管道需要滿足高壓力的設計需求，并且高壓液體或氣體的穩定的流量、溫度控制不易實現，大型的光熱電站一般使用導熱油或熔鹽作為吸熱、儲熱工質。

使用導熱油或熔鹽作為吸熱工質的碟式聚光系統具有聚光比高，沒有聚光余弦損失，單碟獨立性強，聚光控制和吸熱工質流量、溫度控制相對簡單，鏡場規模易擴展的優點，而腔式吸熱器作為碟式聚光系統的吸熱裝置，生產、加工成本較低，工藝精度易保證，是最常用的吸熱器形式，但使用腔式吸熱器的碟式聚光系統在光熱電站的大規模應用存在以下問題：

1. 系統散熱量大，碟式聚光系統在正常運行或待機狀態下的系統散熱主要包括兩個部分：鏡場管道的散熱和腔式吸熱器開口的散熱。電站鏡場的聚光碟鏡數量多，通過流動吸熱工質的管道相互連接，管道長度長，作為光熱轉換的系統，吸熱、儲熱工質工作溫度高，一般在300度至600度區間，當吸熱工質流動在管道內時，通過管壁向空氣中散熱量較大，同時腔式吸熱器為開口構造，內部盤管與空氣直接接觸，通過空氣的對流和輻射換熱較大；其中鏡場管道的散熱量可以采用常規的管道保溫措施減少，包括包裹硅酸鋁、巖棉保溫層或使用真空套管進行保溫，但腔式吸熱器的開口構造決定了開口面的保溫難以實施，經過計算，在碟式聚光系統正常運行或待機狀態下，整個系統通過所有吸熱器開口和全部管道散失的熱量之比接近1:1；

2． 吸熱工質夜間處理難度大，作為光熱轉換系統，在白天有陽光時，系統正常聚光運行，通過吸熱工質吸熱儲熱；而在夜間系統停止聚光，鏡場管道中的高溫吸熱工質的處理是每日必須面臨的問題，集中式的塔式光熱電站和管路相對簡單的槽式光熱電站一般夜間將所有吸熱工質回收至儲熱罐中，停止系統的運行，可以最大程度減少吸熱工質夜間的散熱損失；但由大量碟式聚光鏡串并聯組成的碟式光熱電站管道最為復雜，支路管道長度較長、口徑較小，且管道在每個腔式吸熱器中為盤管結構，吸熱工質分布在整個復雜的管道系統中，每日進行一次全面回收的難度很大，一旦回收不徹底，在管道中留下余油或余鹽，這些剩余工質將同樣進行散熱，產生熱損失，且吸熱工質一般凝結點較高，一段時間不經處理的散熱后會凝結并堵住管道，為第二天的系統重新啟動帶來困難甚至會損失管道，故大型碟式光熱電站在夜間一般為待機狀態，即令吸熱工質保持至不凝結的溫度持續在管道中循環，維持系統的穩定性，在此情況下，需要對每個碟鏡的腔式吸熱器開口采取保溫措施，盡量消除吸熱器開口散熱損失，從而可以大大減少系統夜間吸熱工質循環的總散熱損失；