塔式太阳能接收器制造技术

提供一种用于太阳能设施的中心接收器，所述中心接收器包括位于具有窗口的室内的吸热管装置，所述窗口在使用时接收由日光反射镜场反射的太阳辐射。所述吸热管相对于所述窗口横向地延伸，并且被连接到工作流体回路中。所述窗口形成大气压空气入口，并且所述室在与所述窗口相反的区域中具有出口。气流促进风扇诱导大气压空气流向内通过所述窗口、穿过所述吸收管和通过所述出口。该接收器优选包括多排非加压气窗或窗格，其具有不透明前表面，使得被反射的射线前进到室中，并且提供了首排，在首排中，在操作条件下，气窗的温度被保持在足够低以便减小热、反射和辐射损失的水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】塔式太阳能接收器
本专利技术涉及一种通用类型的塔式太阳能接收器，其用在大型太阳能发电站中，其中进入的太阳能辐射经由多个称为日光反射镜的循迹反光镜被聚集在一个或多个中心接收器上。中心接收器典型地位于大体上定位在日光反射镜场的中心处的一个或多个塔上，至少在中心接收器服务于多个日光反射镜的情况下是如此。中心接收器用于将太阳能辐射转变为热能，该热能典型地被热传导流体吸收并在发电循环中立即或者在储热一段时间之后使用。
技术介绍
太阳能接收器的接收器效率极大地影响发电站的优化操作点，并且接收器效率的减小导致发电站的优化操作点的降低。接收器效率典型地由于太阳能接收器的反射损失、对流损失和辐射损失而降低。如果接收器处的表面不能吸收或传输入射太阳能射线，则发生反射损失。吸收、透射和反射之间的关系可由公式1＝α+ρ+τ例示，其中ρ为反射比，τ为透射率，α为吸收率。如果小的空气粒子从处于较高温度的表面获得能量，并且携带能量离开接收器，则发生对流损失。辐射损失大部分受到材料辐射的表面面积、该材料具有的相对于不同表面温度的另一材料的视角系数以及发光材料自身的温度的影响。在过去几年里，很多太阳能接收器已经被制作成若干不同的配置，以便最小化上面提到的损失。能够产生热加压空气的之前的接收器包括管状接收器和封闭体积接收器。由于工作流体不直接暴露到集中的太阳能辐射，管状接收器被称为间接照射的接收器。相反，封闭体积接收器被认为是直接照射的接收器。管状接收器通常由多个耐高温金属合金炉管构成，诸如压缩空气、水/蒸汽、二氧化碳或任何其它合适的工作流体等工作流体经过这些耐高温金属合金炉管。在第一代管状接收器中，管沿着圆柱形塔的周界放置在外部。然而，对流和辐射损失太高。因此，在下一代管状接收器中，吸热管放置在室中。能量被吸热管吸收并且穿过管壁到达包含在封闭回路内的工作流体。另一方面，封闭体积接收器使用加压石英窗，太阳能照射通过该加压石英窗并且撞击加压室内的多孔吸收器介质。加压空气移动通过吸收器介质并且因此获得热能，同时使吸收器介质冷却。由于合适的石英玻璃的物理特性的结果以及其需要在使用期间被冷却的事实，在这种装置使用期间它们自身出现某些困难。根据封闭体积接收器的稍微变形是开放体积接收器。开放体积接收器也是直接照射的接收器。在该情况下，环境空气代替加压空气通过暴露到集中太阳能辐射的吸收器介质被吸入。不使用石英窗，并且避免了与石英窗有关的缺点。然而，开放体积接收器的限制是其只能用在兰金循环中用于产生电能。不能包含加压空气，因此加压空气不能用作工作流体。需要一种改进型中心接收器用于从日光反射镜场接收反射的太阳能辐射。
技术实现思路
根据本专利技术提供一种用于太阳能设施的中心接收器，所述中心接收器包括：位于具有窗口的室内的吸热管装置，所述窗口在使用时接收由日光反射镜场反射的太阳辐射，并且其中所述吸热管相对于所述窗口横向地延伸并被设置为连接到工作流体回路中，其中所述窗口形成大气压空气入口，并且所述室在与所述窗口相反的区域中具有大气压空气出口；以及用于将大气压空气的流动向内诱导通过所述窗口、穿过所述吸热管和通过所述出口的气流促进单元。优选地，热回收换热器与来自所述室的所述出口连通，从而接收包含在通过所述室的所述出口的大气压空气中的剩余热。所述热回收换热器可在其入口侧连接到所述吸热管的所述工作流体回路连接，从而将流向所述吸热管的工作流体预加热。在该实例中，所述气流促进单元诱导被加热的大气压空气流通过热回收换热器。本专利技术的进一步的特征规定：所述气流促进单元为风扇；所述工作流体为封闭回路；所述吸热管被设置成彼此串联，或者更优选地，平行吸热管小组与其他平行吸热管小组串联设置，其中吸热管的一个或小组被定位在一位置，在该位置，循环通过所述吸热管的工作流体的内部温度希望被优化或最高；所述吸热管被设置成多个组，其中不同组的吸热管可选地具有可变数量和间隔；吸热管以一顺序被连接到其它吸热管，所述顺序被选择为使热能的吸收优化或最大化，特别是利用在使用时位于最后的吸热管前方且具有最高温度的吸热管；所述吸热管的横截面形状和尺寸被选择为使热能的吸收和加热循环通过所述吸热管的工作流体所至的温度优化或最大化；以及所述室的横截面形状从窗口或大气压空气入口向大气压空气出口减小，使得所述室可呈现出截头金字塔、截头圆锥或截头抛物线形状。本专利技术的其它特征提供典型地由玻璃或石英玻璃形成的非加压气窗、窗格或杆，被定位在所述吸热管的前方，以便将从日光反射镜场接收的辐射向内反射到所述室中且朝向所述吸热管并禁止所述吸热管、特别是更靠近窗口的吸热管发出的再辐射能逃逸；透明的所述非加压气窗、窗格或杆被设置为形成大体上朝向所述日光反射镜场定向的不连续的前轮廓，其中独立的气窗、窗格或杆具有不透明前表面，使得被反射的射线朝向所述接收器的所述室的内部前进；所述接收器包括被设置为提供第一组的多组非加压气窗、窗格或杆，在第一组中，在操作条件下，所述气窗、窗格或杆的温度保持在足够低以减小热损失，特别是反射和辐射损失的水平。本专利技术的其它特征规定热回收换热器是可选地为横向流动类型的逆流类型的换热器，并且可被设置为用于对供应到吸热管的工作流体进行预加热；离开所述热回收换热器的空气被再循环到所述窗口的入口以便将剩余的热保留在其内。在根据本专利技术的接收器中工作流体能够被加热所至的温度广泛地从大约200度至大约1200度的范围变化。最典型地，操作的温度范围将为从大约400度至700度的范围。本专利技术的又一特征规定所述窗口与复合抛物线或其它反射器连通，所述复合抛物线或其它反射器被设置为在来自所述日光反射镜场的被反射的辐射进入所述窗口之前将所述被反射的辐射重新集中。将理解，上文限定的中心接收器可被包括在任何合适的回路中，用于发电或储热的目的，并且发电可涉及到使用兰金循环、布雷顿循环或兰金/布雷顿循环的组合。在兰金循环中，水被转变成蒸汽，通过蒸汽涡轮机产生电，并且经由蒸汽冷凝机被再次冷却成水。布雷顿循环使用空气作为工作流体，其中空气通过压缩机；被热源加热；并以高温流过燃气涡轮。组合的兰金/布雷顿循环利用来自布雷顿循环燃气涡轮的出口气流中保留的热能在分开的兰金循环中产生蒸汽。因此，组合的兰金/布雷顿循环可被认为是具有增强的效率。为了使本专利技术可被更全面地理解，现在将参照附图描述其建议的实施例及其变型。附图说明附图中：图1为日光反射镜场和支撑中心接收器的塔的装置的示意性例示图；图2为根据本专利技术的中心接收器的一个简单实施例的示意性剖视侧视图；图3为根据本专利技术的中心接收器的第二实施例的示意性剖视侧视图，其中抛物线集中反射表面环绕窗；图4为根据本专利技术的中心接收器的第三和略微更精密的实施例的示意性剖视侧视图；图5a、5b和5c例示出能够用作吸热管的管的三种可替代的不同横截面形状；图6为具有另一可替代设置的吸热管的简单气窗设置的示意性例示图；图7为示出另一可替代吸热管的另一设置的类似的示意性剖视侧视图；图8为更详尽的气窗和管设置的类似的示意性剖视侧视图，其中示出中心接收器的三个分开区；图9和图10为气窗和吸热管设置的可替代设置的类似例示图；和图11例示出根据本专利技术包括多个接收器的复合中心接收器组件。具体实施方式在图中例示的专利技术的实施例中，用于太阳能设施的中心接收器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于太阳能设施的中心接收器，所述中心接收器包括：位于具有窗口的室内的吸热管的装置，所述窗口在使用时接收由日光反射镜场反射的太阳辐射，并且其中所述吸热管相对于所述窗口横向地延伸并被设置为连接到工作流体回路中，其中所述窗口形成大气压空气入口，并且所述室在与所述窗口相反的区域中具有大气压空气出口；以及用于将大气压空气的流动向内诱导通过所述窗口、穿过所述吸收管和通过所述出口的气流促进单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.26 ZA 2012/030641.一种用于太阳能设施的中心接收器，所述中心接收器包括：位于具有窗口的室内的吸热管装置，所述窗口在使用时接收由日光反射镜场反射的太阳辐射，并且其中所述吸热管被设置成接收由所述日光反射镜场反射的辐射能，并且所述吸热管相对于所述窗口横向地延伸，使得前部或首个吸热管靠近所述窗口定位，尾部吸热管远离所述窗口定位，并且所述吸热管被彼此串联地设置或者被成彼此串联的组设置以被设置为连接到工作流体回路中，其中所述窗口形成用于使得辐射能能够直接或间接撞击在所述吸热管上的辐射能入口以及大气压空气入口，并且所述室在与所述窗口相反的区域中具有大气压空气出口，其中所述吸热管装置中的吸热管在从所述入口到所述出口的方向上被分开；以及用于将大气压空气的流动向内诱导通过所述窗口、穿过所述吸热管和通过所述出口的气流促进单元，其中，在使用时，环境空气被吸入接收器室中，并穿过吸热管装置，该吸热管装置由直接或间接撞击在该吸热管装置上的反射的太阳能辐射同时加热，使得空气穿过热的被照射的管的外部，从而所述空气被加热，同时具有辅助将所述吸热管直接吸收的热从所述前部或首个吸热管向所述尾部吸热管扩散的效果，所述吸热管接着对循环流过所述吸热管装置的工作流体进行加热。2.如权利要求1所述的中心接收器，其中热回收换热器与来自所述室的所述出口连通，从而接收包含在通过所述室的所述出口的大气压空气中的剩余热，所述热回收换热器在其入口侧上连接到所述吸热管的所述工作流体回路，从而将流向所述吸热管的工作流体预加热。3.如权利要求1所述的中心接收器，其中所述气流促进单元为风扇。4.如权利要求1所述的中心接收器，其中所述工作流体回路为封闭回路。5.如权利要求1所述的中心接收器，其中所述吸热管被设置成平行吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥尔赫·克雷奇马尔，保罗·戈什，
申请(专利权)人：斯坦陵布什大学，
类型：发明
国别省市：南非;ZA