一种基于流动固体颗粒的太阳能高温空气吸热器制造技术

本实用新型专利技术涉及热水器设备技术领域，尤其涉及一种基于流动固体颗粒的太阳能高温空气吸热器,包括：架体，开设在所述架体下端的冷空气入口，开设在所述架体上端、且与所述冷空气入口相对的热空气出口，设置在所述架体一侧的透光窗口，设置在所述架体内、将所述架体内腔间隔成颗粒‑空气换热通道和颗粒‑光热转换通道的隔板，所述架体内设置有保温层，所述颗粒‑光热转换通道上设置有颗粒运动控制装置，所述颗粒运动控制装置主要由转轴和带有台阶的履带、电机组成。本实用新型专利技术具有结构相对简单、易于操控及高效率等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于流动固体颗粒的太阳能高温空气吸热器
本技术涉及热水器设备
，尤其涉及一种基于流动固体颗粒的太阳能高温空气吸热器。
技术介绍
由于煤、石油、天然气等化石能源的储量有限，以及大量利用化石能源导致全球气候变暖、大气污染、生态恶化，人类赖以生存的环境受到前所未有的挑战，传统化石能源发电技术在能源供应领域中的地位越来越受到质疑；而随着核电技术的发展，也出现了近年来诸如福岛等地的核泄露事件，不仅妨害了我们的用电安全性，更威胁了人类的生命健康。核废料的处理方式，更是人类一直悬而未决的难题。核废料一旦生产出来，其辐射将在未来两百多万年里威胁人类的健康。相比之下，利用太阳能发电无疑是更加安全、可靠、节能、环保的一种发电方式。太阳能可以认为是取之不尽用之不竭的清洁能源。目前，太阳能发电方式有光伏发电和太阳能光热发电两种技术途径。太阳能光伏发电技术，其电站出力功率波动很大，电网消纳具有较大难度，因而近年来我国出现有相当高比例的弃光现象，比如我国2016年平均弃光20％，局部地区达50％。相比太阳能光伏发电技术，太阳能光热发电技术具有发电平稳和可以储能(通过储热的方式)的优点，电力更加容易被电网和用户消纳。特别是在光伏电站已经大规模建立的情况下(2016年底，我国累计光伏装机容量7742万千瓦)，发展太阳能热发电技术十分重要。根据传热学和热力循环的理论，提高太阳能热发电光到电转换效率的关键指标是导热流体的温度。以空气为传热介质的太阳能热发电技术，空气可以被加热到1000℃以上，还由于空气具有宽广范围内无相变、易于获取、无毒等优点，因而被认为具有十分广阔的发展前途。吸热器是太阳能热发电中实现光热转化的核心部件，吸热器的热性能将直接影响到太阳能集热系统的热效率，从而影响到太阳能热发电站的发电量，同时影响电站的可靠性和安全性。以空气为传热流体的吸热器，主要有两种结构形式。一种是容积式太阳能空气吸热器，另一种是固体颗粒吸热器。现有的这两种结构形式的吸热器，都存在缺点：容积式太阳能空气吸热器，吸热体材料不能承受由于聚光精度不高导致的局部热斑现象，在实验室测试和示范电站运行过程中，吸热体多次发生热斑破坏的情况。以流动的固体颗粒为吸热体的粒子吸热器近十年来得到了广泛关注，由于固体颗粒尺寸小，并且吸热器工作时颗粒处于运动状态，能够克服由于能流分布不均匀导致的热斑破坏现象。但是，现有的颗粒吸热器都存在缺点。Ho,Clifford2016年发表的论文″Areviewofhigh-temperatureparticlereceiversforconcentratingsolarpower.″(AppliedThermalEngineering,109卷2016年：页码958-969)对现有的颗粒吸热器进行了综述说明，主要包括直接式和间接式粒子吸热器，粒子运动的驱动力为重力、离心力或气动力。对粒子依靠重力下落的粒子吸热器，为了控制粒子下落速度，采用了多孔介质或障碍物阵列的措施延缓粒子下落速度。然而，现有的颗粒吸热器在实践中遇到以下问题：粒子下落形成粒子幕墙的方式不能对粒子空间分布的均匀性和下落速度进行控制；采用多孔介质或障碍物阵列的措施延缓粒子下落速度的粒子吸热器，不能克服热斑破坏的情况；流化床形式的吸热器同样不能对粒子空间分布的均匀性和运动速度进行控制，在气流存在漩涡的地方，颗粒会产生堆积；间接式颗粒吸热器的气流速度和颗粒速度是相关联的，不可分别控制。因此，需要一种结构相对简单、易于操控、高效率的吸热器来克服上述缺陷。
技术实现思路
本技术提供了一种基于流动固体颗粒的太阳能高温空气吸热器，具有结构相对简单、易于操控及高效率等特点。为了解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案为：一种基于流动固体颗粒的太阳能高温空气吸热器，包括：架体，开设在所述架体下端的冷空气入口，开设在所述架体上端、且与所述冷空气入口相对的热空气出口，设置在所述架体一侧的透光窗口，设置在所述架体内、将所述架体内腔间隔成颗粒-空气换热通道和颗粒-光热转换通道的隔板，所述架体内设置有保温层，所述颗粒-光热转换通道上设置有颗粒运动控制装置，所述颗粒运动控制装置主要由转轴和带有台阶的履带、电机组成。优选地，所述颗粒运动控制装置上还设置有颗粒温度监测器及颗粒运动控制器。优选地，所述台阶制成网篮或网袋型。优选地，所述保温层设置在所述架体内的上端、下端及所述颗粒-空气换热通道一侧。优选地，所述颗粒-空气换热通道中的颗粒运动方向与气体流动方向相反。优选地，所述颗粒温度监测器设置在所述颗粒-光热转换通道的高温端。与现有技术相比，本技术的一种基于流动固体颗粒的太阳能高温空气吸热器，包括：架体，开设在所述架体下端的冷空气入口，开设在所述架体上端、且与所述冷空气入口相对的热空气出口，设置在所述架体一侧的透光窗口，设置在所述架体内、将所述架体内腔间隔成颗粒-空气换热通道和颗粒-光热转换通道的隔板，所述架体内设置有保温层，所述颗粒-光热转换通道上设置有颗粒运动控制装置，所述颗粒运动控制装置主要由转轴和带有台阶的履带、电机组成。本技术聚光辐射能流通过所述透光窗口，投射到颗粒-光热转换通道内运动的固体颗粒上，固体颗粒吸收太阳光辐射的能量温度升高，实现光热转换过程；固体颗粒温度升高后，流入颗粒-气体换热通道，流动的气体与高温固体颗粒进行高效换热，带走热量，固体颗粒稳定降低，固体颗粒温度降低后，再次进入颗粒-光热转换通道，如此循环运动，低温空气从冷空气入口进入，与高温固体颗粒换热，从热空气出口流出，产生稳定的高温气流。本技术具有结构相对简单、易于操控及高效率等特点。附图说明图1是本技术的一种基于流动固体颗粒的太阳能高温空气吸热器的结构示意图。图2是本技术的一种基于流动固体颗粒的太阳能高温空气吸热器的颗粒运动控制装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图，具体阐明本技术的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本技术专利保护范围的限制。请参考图1及图2，本技术的一种基于流动固体颗粒的太阳能高温空气吸热器，包括：架体1、冷空气入口2、热空气出口3、透光窗口4、隔板5、颗粒-空气换热通道6、颗粒光热转换通道7、颗粒运动控制装置8和保温层9，其中，所述冷空气入口2开设在所述架体1下端，所述热空气出口3开设在所述架体1上端、且与所述冷空气入口2正相对，所述透光窗口4设置在所述架体1一侧，所述隔板5设置在所述架体1内、且将所述架体1内腔间隔成颗粒-空气换热通道6和颗粒-光热转换通道7，所述颗粒控制装置8设置在所述颗粒-光热转换通道7上，所述保温层9设置在所述架体1内、且设置在所述架体1上端、下端和所述颗粒-空气换热通道6一侧。需要说明的是，所述颗粒-空气换热通道6中的颗粒运动方向与气体流动方向相反。具体地，所述透光窗口4为石英玻璃窗，还可设置为玻璃管。所述所述颗粒运动控制装置8主要由转轴81和带有台阶821的履带82、电机组成，所述颗粒运动控制装置8上还设置有颗粒温度监测器及颗粒运动控制器，所述颗粒温度监测器设置在所述颗粒-光热转换通道7的高温端，所述台阶821制成网篮或网袋型。所述颗粒运动控制装置8用耐高温的金属网制作固定并输运固体颗粒，金属网袋均匀布置并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于流动固体颗粒的太阳能高温空气吸热器，包括：架体，开设在所述架体下端的冷空气入口，开设在所述架体上端、且与所述冷空气入口相对的热空气出口，设置在所述架体一侧的透光窗口，设置在所述架体内、将所述架体内腔间隔成颗粒‑空气换热通道和颗粒‑光热转换通道的隔板，所述架体内设置有保温层，其特征在于，所述颗粒‑光热转换通道上设置有颗粒运动控制装置，所述颗粒运动控制装置主要由转轴和带有台阶的履带、电机组成。

【技术特征摘要】
1.一种基于流动固体颗粒的太阳能高温空气吸热器，包括：架体，开设在所述架体下端的冷空气入口，开设在所述架体上端、且与所述冷空气入口相对的热空气出口，设置在所述架体一侧的透光窗口，设置在所述架体内、将所述架体内腔间隔成颗粒-空气换热通道和颗粒-光热转换通道的隔板，所述架体内设置有保温层，其特征在于，所述颗粒-光热转换通道上设置有颗粒运动控制装置，所述颗粒运动控制装置主要由转轴和带有台阶的履带、电机组成。2.如权利要求1所述的基于流动固体颗粒的太阳能高温空气吸热器，其特征在于，所述颗粒运动控制装置上还设置有颗粒温度监测器...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴治永，王志峰，唐文学，
申请(专利权)人：广东五星太阳能股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44