[發(fā)明專利]一種用于高溫的槽式太陽能集熱管

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• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108362010A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷東強(qiáng);任羽聰;王志峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: F24S10/70
• 分類號: F24S10/70;F24S10/40;F24S70/225;F24S80/54;F24S80/56
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

一種用于高溫的槽式太陽能集熱管，包括玻璃外管(2)和金屬內(nèi)管(1)，金屬內(nèi)管(1)具有耐高溫的選擇性吸收涂層(3)，玻璃外管(2)同軸套裝在金屬內(nèi)管(1)外面，在玻璃外管(2)和金屬內(nèi)管(1)之間形成環(huán)形真空封閉空間(4)。玻璃外管(2)的內(nèi)壁周向分為透光面(5)和非透光面(6)兩部分，玻璃外管(2)的內(nèi)壁透光面(5)具有增透膜層，位于聚光側(cè)，玻璃外管(2)的內(nèi)壁非透光面(6)具有反射層，位于非聚光側(cè)，該反射層為反射率超過85％的銀膜層、鋁膜層或銅膜層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種槽式太陽能集熱管。

背景技術(shù)

槽式太陽能熱發(fā)電是目前國際上商業(yè)應(yīng)用最廣、成本較低的太陽能熱發(fā)電技術(shù)，其采用拋物面性反射鏡將太陽光反射聚焦到位于其焦線的槽式太陽能集熱管的下部加熱管內(nèi)流體，進(jìn)而產(chǎn)生高溫蒸汽推動汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。槽式太陽能集熱管是槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中從光到熱轉(zhuǎn)化的最為關(guān)鍵部件，一般由金屬內(nèi)管和同軸的玻璃外管組成，為了減少對流熱損失，玻璃外管與金屬內(nèi)管之間的形成密閉的環(huán)形真空空間，金屬內(nèi)管外壁面鍍有高吸收率、低發(fā)射率的選擇性吸收涂層，進(jìn)一步降低了金屬內(nèi)管的輻射熱損失。這種槽式太陽能集熱管一般長為4060mm，金屬內(nèi)管外徑為70mm，管內(nèi)通過的傳熱工質(zhì)一般為導(dǎo)熱油，該導(dǎo)熱油運(yùn)行最高溫度不能超過400℃，否則就容易產(chǎn)生高溫分解。

為了進(jìn)一步提高槽式太陽能熱發(fā)電效率，采用更大聚光比的槽式聚光器和最高溫度達(dá)到550℃的熔鹽，或超過400℃的水/蒸汽作為傳熱工質(zhì)成為了槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展趨勢。但由于槽式太陽能集熱管的輻射熱損失隨傳熱工質(zhì)溫度升高而呈4次方增加的關(guān)系，導(dǎo)致熱損失隨工質(zhì)溫度升高而急劇增大，特別是熔鹽工質(zhì)凝固溫度在200℃以上，為了防止熔鹽工質(zhì)凝固，系統(tǒng)夜間需要維持在高溫運(yùn)行，導(dǎo)致運(yùn)行熱損失顯著提高，增加了運(yùn)行成本。雖然汽輪機(jī)發(fā)電效率由于蒸汽溫度提高而提高，但槽式太陽能集熱系統(tǒng)的熱效率由于熱損失增加而降低，導(dǎo)致更高溫度的熔鹽或水/蒸汽作為傳熱工質(zhì)的槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展緩慢。同時，采用熔鹽或水/蒸汽作為傳熱工質(zhì)的槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)，由于需要更高的聚光比，其聚光器開口寬度更大，導(dǎo)致部分聚光光斑超出金屬內(nèi)管直徑寬度，浪費(fèi)部分太陽聚光輻射能量。因此，開發(fā)出可應(yīng)用于更高溫度、更大聚光比的槽式太陽能集熱管對提高槽式太陽能熱發(fā)電效率和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種用于高溫的槽式太陽能集熱管，本發(fā)明通過采用在玻璃外管內(nèi)壁的非聚光處增加反射層的方法，顯著降低槽式太陽能集熱管的輻射熱損失，同時可將溢出金屬內(nèi)管范圍的聚光通過該反射層再次反射到金屬內(nèi)管上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，不改變傳統(tǒng)的槽式太陽能集熱管的結(jié)構(gòu)和槽式太陽能集熱管的生產(chǎn)設(shè)備，非常適用于熔鹽或水\蒸汽作為傳熱工質(zhì)的更高溫、更大聚光比的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，可顯著降低運(yùn)行熱損和成本，提高系統(tǒng)發(fā)電效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

一種用于高溫的槽式太陽能集熱管，包括玻璃外管和金屬內(nèi)管，金屬內(nèi)管具有耐高溫的選擇性吸收涂層，玻璃外管同軸的套裝在金屬內(nèi)管外面，在玻璃外管和金屬內(nèi)管之間形成真空的環(huán)形封閉空間。所述的玻璃外管的內(nèi)壁周向分為透光面和非透光面兩部分；所述的玻璃外管的內(nèi)壁透光面具有增透膜層；所述的玻璃外管的內(nèi)壁非透光面具有反射層。

所述的玻璃外管內(nèi)壁上的非透光面位于非聚光面，所述非透光面具有的反射層為反射率超過85％的銀膜層、鋁膜層或銅膜層，所述的反射層可通過簡單的真空蒸發(fā)鍍膜、化學(xué)鍍膜或直接貼膜等方法制備，簡單易行；所述的反射層由于反射率高，可將聚光溢出的光線再次反射回金屬內(nèi)管上，提高了太陽聚光輻射的有效利用率。同時，所述的反射層采用銀膜層、鋁膜層或銅膜層也具有較低的發(fā)射率，相比玻璃外管內(nèi)壁89％的發(fā)射率來說，其與金屬內(nèi)管間輻射換熱損失得到了顯著減小。

所述的非透光面的反射層還可以采用反射率超過85％的反光鋁板制作，反光鋁板直接插入玻璃外管內(nèi)，沿軸向通過多個肋環(huán)固定在玻璃外管的內(nèi)壁上。