[實用新型]一種塔式太陽能光熱電站吸熱器管屏模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720929431.5
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN207081222U
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王康;楊天亮;雷欽祥;施春榮;王殿;劉建明
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇雙良鍋爐有限公司
• 主分類號: F24S10/75
• 分類號: F24S10/75;F24S70/20;F24S80/60
• 代理公司: 江陰市揚子專利代理事務(wù)所(普通合伙)32309
• 代理人: 隋玲玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種塔式太陽能光熱電站吸熱器管屏模塊。屬于塔式太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會經(jīng)濟對化石燃料的需求日益增長，但隨之帶來的是大氣污染物排放總量居高不下，使我國大氣環(huán)境面臨的形勢非常嚴(yán)峻。在此背景下，近年來國家鼓勵發(fā)展清潔能源技術(shù)。為此，國家能源局在2016年9月批準(zhǔn)了一批光熱電站示范項目，大力發(fā)展太陽能熱發(fā)電技術(shù)。

在已批準(zhǔn)的示范項目中，塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)項目占據(jù)主導(dǎo)地位。但塔式技術(shù)難度大，各研發(fā)單位在塔式技術(shù)的研發(fā)設(shè)計過程中都或多或少遇到各種技術(shù)難題。其中，塔頂吸熱器受熱面熱強度分布不均導(dǎo)致的受熱面管屏的使用壽命和強度不達(dá)標(biāo)問題，一直是困擾塔式技術(shù)研發(fā)的最大難點，該問題能否得到較好的解決，將影響到塔式光熱發(fā)電技術(shù)的成敗。

目前已有的技術(shù)對上述問題的解決方案并不完善，例如中國專利CN104676919A提出了雙列管結(jié)構(gòu)的太陽能塔式吸熱器設(shè)計方案，該方案采用雙列管的布置方式，包括外圈吸熱管和內(nèi)圈吸熱管，利用內(nèi)圈吸熱管吸收熱能，然后輻射給外圈吸熱管，該方案在一定程度上緩解了外圈吸熱管向光面和背光面壁面溫差，但內(nèi)圈管利用率不高，雙列布管增加了耗鋼量，雙列管的安裝精度要求很高，提高了造價成本，且內(nèi)圈吸熱管仍然存在向光面和背光面壁面溫差較大的情況。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種塔式太陽能光熱電站吸熱器管屏模塊，并通過優(yōu)化設(shè)計管屏模塊受熱管結(jié)構(gòu)，解決吸熱器受熱面由于熱負(fù)荷分布不均導(dǎo)致的受熱面局部溫度過高，受熱管向光面和背光面壁面溫差較大，進而引發(fā)吸熱器受熱管局部熱應(yīng)力過大影響吸熱器使用壽命和強度的問題。

本實用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種塔式太陽能光熱電站吸熱器管屏模塊，所述的吸熱管屏模塊包括上集箱、下集箱和上、下集箱之間的受熱管，上、下集箱之間的受熱管采用“半包式”鰭片，“半包式”鰭片只設(shè)置在受熱管的直段，受熱管和“半包式”鰭片之間緊密貼合，相鄰鰭片之間不固定，鰭片管兩端與上、下集箱之間連接采用三維彎管，受熱管和“半包式”鰭片的向光側(cè)涂高吸收率（吸收率大于0.92）涂層，“半包式”鰭片的背光側(cè)設(shè)置保溫絕熱層。

作為優(yōu)選，受熱管和半包鰭片應(yīng)緊密貼合，減少接觸熱阻，當(dāng)制造條件許可時，受熱管和半包鰭片可以一次成型，完全消除受熱管和半包鰭片之間的接觸熱阻。

作為優(yōu)選，“半包式”鰭片只設(shè)置在受熱管的直段，受熱管兩端留一定長度的光管，便于彎曲加工，與集箱連接。

作為優(yōu)選，受熱管兩端與上、下集箱的連接采用三維彎曲的方式錯開連接，便于受熱管內(nèi)工質(zhì)進入集箱后互相側(cè)向?qū)_，增加工質(zhì)流場擾動，良好的混合可以消除不同受熱管進、出口工質(zhì)的溫度熱偏差。

作為優(yōu)選，受熱管兩端向管屏模塊內(nèi)側(cè)彎曲，通過受熱管向內(nèi)彎曲使集箱位置處于管屏模塊內(nèi)側(cè)，并通過彎曲部分的長度和幅度控制集箱位置，方便多個管屏模塊并聯(lián)或者串聯(lián)連接，避免多個管屏模塊布置時集箱之間的位置重疊。

進一步的，當(dāng)該吸熱器管屏模塊采用熔鹽工質(zhì)時，由于熔鹽物性的原因，對流換熱系數(shù)比較小，受熱管內(nèi)壁溫度比較高，如果管壁比較厚，受熱管向光側(cè)截面溫度梯度較大，熱應(yīng)力很大，會嚴(yán)重影響吸熱器安全運行，故當(dāng)本發(fā)明所述管屏模塊采用熔鹽作為工質(zhì)時，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減薄受熱管壁厚，采用薄壁管。

進一步的，當(dāng)該吸熱器管屏模塊采用水工質(zhì)時，由于水良好的導(dǎo)熱性以及水工質(zhì)有較高的壓力要求，受熱管壁厚應(yīng)當(dāng)根據(jù)強度計算選取合適尺寸。

本發(fā)明的原理在于：

受熱管采用“半包式”鰭片，熱輻射由光場投射到吸熱器受熱面管屏模塊上，受熱管和半包鰭片同時接受熱輻射。受熱管正面接收直接熱負(fù)荷，半包鰭片將本身接受的熱負(fù)荷以導(dǎo)熱方式傳遞到受熱管背光側(cè)。受熱管通過正面熱輻射和背面導(dǎo)熱方式實現(xiàn)向光面和背光面同時受熱，有效解決了受熱管正反面壁溫溫差過大導(dǎo)致的熱應(yīng)力超限的問題。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于：

1、通過設(shè)置半包鰭片解決了受熱管正反面壁溫溫差過大導(dǎo)致的熱應(yīng)力超限的問題，改善受熱管受熱工況，提高吸熱器管屏模塊的安全性，延長吸熱器使用壽命；

2、吸熱器管屏模塊化，可根據(jù)光熱電站實際大小確定所需管屏模塊的數(shù)量，合理布置吸熱器受熱面，縮短光熱電站設(shè)計周期；

3、吸熱器管屏模塊化，可在制造廠完成吸熱器管屏模塊制造，現(xiàn)場模塊化安裝，可節(jié)省現(xiàn)場安裝成本，加快現(xiàn)場安裝速度，縮短光熱電站建設(shè)周期；