[發明專利]一種基于蒸發冷卻的采暖用太陽能吸熱器

在審

• 申請號: 201910278900.5
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN110030618A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 原郭豐;王志峰;胡廣良
• 申請（專利權）人: 廣東五星太陽能股份有限公司
• 主分類號: F24D15/02
• 分類號: F24D15/02;F24S10/70;F24S23/70;F24S70/20;F28D7/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李盛洪

本發明公開了一種基于蒸發冷卻的采暖用吸熱器，應用于太陽能塔式集熱系統，包括列管式吸熱器管排、下集液箱、上集汽箱、汽/水換熱器、主水泵和控制系統組成。該吸熱系統中，傳熱工質封閉在吸熱器管排、下集液箱、上集汽箱、汽/水換熱器建立的封閉空間內，傳熱工質吸收吸熱器管排傳遞的熱量并汽化，進入上集汽箱，傳熱工質蒸汽通過連接管道進入汽/水換熱器殼側，并在汽/水換熱器冷凝，將熱量傳遞給管側被加熱流體，放熱冷凝后的傳熱工質通過連接管道返回下集液箱，形成閉式循環。吸熱器和汽/水換熱器之間的連接管道需要做絕熱處理。本發明解決了大聚光比、小溫差、大流量條件下塔式吸熱器流速、水力學分配、流場控制和吸熱器的安全性問題。

技術領域

本發明涉及集熱與采暖技術領域，具體涉及一種基于蒸發冷卻的采暖用太陽能塔式集熱系統用吸熱器，特別涉及將塔式集熱技術應用于采暖時，小溫差大流量下的一種基于蒸發冷卻無功循環和二回路循環的太陽能塔式吸熱器。

背景技術

大規模太陽能區域供熱技術是未來太陽能供熱的重要發展方向，大容量太陽能集熱系統的成本、可靠性、安全性是太陽能供熱技術規模化應用的重要保障。當前，太陽能區域供熱主要的集熱器形式為平板集熱器和真空管集熱器，考慮到用戶端溫度舒適性、管網安全性和微生物抑制等因素，采暖系統管網供水溫度在70℃以上，回水溫度在40度以上，由于我國廣大采暖地區冬季氣溫較低，在該運行溫度下，非聚光型集熱器熱損失較大，采暖季集熱場熱效率過低，大型集熱場水力學組織、防凍、防過熱和耐腐蝕等要求較高等諸多問題，開發基于塔式聚光集熱的太陽能采暖系統，可以有效規避傳統太陽能采暖效率過低及防凍等諸多問題，是太陽能采暖技術發展的重要方向。

塔式吸熱器式塔式抬眼更熱發電的核心部件之一。而塔式集熱技術一般應用太陽能熱發電領域，吸熱器設計一般為高聚光比和高溫差設計，吸熱器工質一般為水或者熔融鹽，水工質吸熱器運行溫度一般在飽和或直接過熱蒸汽式吸熱器熔融鹽工質吸熱器的設計溫差在300℃以上，而當在采暖系統中應用時，吸熱器供回水溫差僅僅為30℃，在極端你條件下可能僅在10℃左右，與熱發電用吸熱器相比，采暖用吸熱器由于溫度端差較小，且與汽化點接近，如果采用常規管排式吸熱器，則吸熱器流體設計流量過大，流速過高，會遠遠超過相關管道標準規定的管內流速，吸熱器阻力過高，主泵耗電大幅增加且需要進行特殊設計，同時，高流速將大幅增加吸熱器管束的沖刷腐蝕，降低吸熱器使用壽命。在實際運行中，很難保障吸熱器并聯之間的流量平衡，由于太陽輻照波動、位置變化、定日鏡和鏡場誤差等問題的存在，吸熱器表面能量不均勻，且實時波動，吸熱器工作溫度與水的汽化點非常接近，極易導致接受高熱流的吸熱器管道內水工質發生汽化，進一步減少該管道內的水流速度，造成吸熱管內壓力驟升、吸熱管溫度升高并導致吸熱器整體故障。

發明內容

本發明的目的在于克服采暖用水工質塔式太陽能集熱系統中塔式吸熱器在高能流、大波動、非均勻、小溫差的復雜條件下出現的受熱和流量分配不均，造成的吸熱器設計死點、控制復雜和吸熱器安全性問題，提供一種基于蒸發冷卻和二回路換熱的采暖用塔式吸熱器方案以解決采暖用塔式吸熱器設計和運行安全問題。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種基于蒸發冷卻的采暖用太陽能吸熱器，所述的太陽能吸熱器包括吸熱器傳熱工質的蒸發冷凝回路和汽/水換熱器內的水加熱回路，其中，所述的蒸發冷凝回路包括依次循環連通的下集液箱1、吸熱器管排2以及上集汽箱3以及汽/水換熱器6殼側，所述的水加熱回路包括依次連通的主水泵8、進水管7、汽/水換熱器6管側和出水管5，

其中，所述的吸熱器管排2的的外表面作為吸熱面接收來自鏡場反射的太陽光，加熱吸熱器管排2內的傳熱工質，傳熱工質吸熱相變后，進入上集汽箱3，并通過連接管道進入汽/水換熱器6殼側，并在汽/水換熱器6內冷凝，將熱量傳遞給汽/水換熱器6管側被加熱流體，放熱冷凝后的傳熱工質通過連接管道返回下集液箱1，形成閉式循環回路；