一种超超临界塔式太阳能吸热器制造技术

一种超超临界塔式太阳能吸热器，包含格栅热板均流屏、管排和石墨填充层。格栅热板均流屏由多块格栅热板（平板式热管）拼装而成，格栅热板内包含吸液芯和格栅，格栅热板内部充装相变工质（如钠、钾、锂等）并抽成真空状态。太阳光被反射聚集至均流屏上，相变工质在格栅热板的蒸发面上吸热蒸发，并在冷凝面进行冷凝，通过格栅冷凝回流至吸液芯上，形成稳定的两相流，从而实现高效传热，将表面热流密度均匀化，使格栅热板均流屏表面温差大幅度减小，减少热应力。热量通过石墨填充层传递至埋入石墨中的管排，由管排中的传热介质（水）带走。本发明专利技术提出的这种吸热器结构能够使水加热至超超临界状态，大大提高了运行参数以及发电效率。大大提高了运行参数以及发电效率。大大提高了运行参数以及发电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种超超临界塔式太阳能吸热器


[0001]本专利技术属于太阳能高温热利用
，具体涉及一种超超临界塔式太阳能吸热器。

技术介绍

[0002]近年来，我国已经成为世界上最大的能源生产国和消费国，社会的发展对能源的依赖空前增大。然而，传统能源(化石燃料等)都是不可再生的，其储量在自然界中都是有限的，并且传统化石燃料消耗所带来的环境问题(如温室效应、产生雾霾等)正严重威胁着自然界以及人类社会的和谐健康发展。而太阳能因其广泛性、可再生性、清洁性以及能量大等特点引起了广泛的关注，并且聚光太阳能发电技术被认为最有可能代替传统煤油发电的技术之一，其中太阳能塔式发电系统具有能够更适应达到较高的温度，光热转换效率高以及聚光比高等特点，具有很大的前景。然而作为塔式太阳能的关键部件吸热器，因为其在不均匀以及高能流密度作用下会导致吸热面受热不均和局部过热，进而出现热疲劳、热棘轮等问题，如何保证吸热器能够稳定又高效的运行已经成为现在塔式太阳能发电系统的关键技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种超超临界塔式太阳能吸热器。该装置光热转换效率高，换热效率高，安装方便，能够很好的承受高热流密度下的热载荷和热冲击，能解决现有平板式吸热器受热面受热不均，局部过热而引起的热疲劳、热棘轮等问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种超超临界塔式太阳能吸热器，其特征在于，包括：多块格栅热板均流屏、多组管排和石墨填充层；所述格栅热板均流屏由相互独立的多块格栅热板拼装而成，太阳光被反射聚集至格栅热板均流屏上，通过格栅热板内部的相变工质发生相变进行传热，热量通过石墨填充层传递至埋入石墨填充层中的管排，并由传热介质流经管排带走。
[0006]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0007]进一步地，所述格栅热板包括吸热板、金属纤维毡、金属丝网、格栅、封板和中间隔板，所述吸热板的蒸发面一侧依次设有金属纤维毡、金属丝网、格栅和中间隔板，所述金属纤维毡紧贴吸热板的蒸发面，所述金属丝网覆盖在金属纤维毡的表面，金属纤维毡和金属丝网共同组成吸液芯，所述格栅直接连接在中间隔板的冷凝面上，并且倾斜延伸至金属丝网上；格栅热板四周由封板封装，格栅热板内部充装相变工质并抽成真空状态。
[0008]进一步地，所述金属丝网和金属纤维毡点焊在吸热板的蒸发面上，所述格栅通过3D打印技术直接连接在中间隔板上。
[0009]进一步地，所述格栅由均匀分布在中间隔板上的多个V字形网格组成，所述V字形网格的纵截面呈V字形，V字形网格与水平面具有一定的倾斜角度，使得相变工质能够通过格栅冷凝回流至吸液芯，各V字形网格之间留有空隙。
[0010]进一步地，所述相变工质为液态金属钠、液态金属钾、液态金属锂或者液态金属合金。
[0011]进一步地，每块格栅热板均流屏对应于一组管排，热量通过石墨填充层传递至埋入石墨填充层中的各组管排，产生超超临界过热蒸汽。
[0012]进一步地，每组管排都分为预热管排和混合管排，所述预热管排由多根预热管组成，所述混合管排由多根预热管和多根过热管间隔排布组成；超超临界压力下的水先依次经过多组混合管排的预热管，然后依次经过多组预热管排的预热管，产生饱和蒸汽汇总至汇总管，并通过汇总管分别通入多组混合管排的过热管进行过热，各组混合管排的过热管所产生的超超临界过热蒸汽汇总后输出。
[0013]进一步地，所述混合管排中，预热管和过热管采用载热补偿型布置，使得每根过热管旁均有预热管补偿，其中，过热管的直径大于预热管。
[0014]进一步地，所述管排的材质为T22、T23或12Cr1MoVG钢。
[0015]进一步地，所述石墨填充层填充在管排与格栅热板之间以及管排与塔式太阳能吸热器的内筒壁之间，石墨填充层采用石墨粉或石墨混合物。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]1)相变工质采用液态金属钠、钾、锂以及相关合金，液态金属钠具有工作温度范围广，粘度低，传热效率高等特点，能够在更高的热流密度下运行，提高了吸热器的传热性能，并且其熔点较低，启动迅速；此外，热板结构相较于筒状结构承压能力较差，金属钠饱和蒸气压较低满足要求。
[0018]2)基于热管高效传热原理，采用间接传热方式，避免了太阳光直接照射，解决由于直接传热造成的热应力所带来的热疲劳、热棘轮等问题，很好的延长了格栅热板的使用寿命。
[0019]3)V字形网格格栅的回流作用配合吸液芯的毛细作用，使冷凝回流的液态相变工质能够更加均匀的分布在吸热板的蒸发面，使得吸热面具有更良好的等温性能，防止局部过热带来的问题，进一步延长了格栅热板的寿命；格栅的设计使得大空间蒸发冷凝循环单元化，增加了冷凝传热面积，液态相变工质的冷凝回流路径缩短，格栅热板均温性能得到大幅度提升。
[0020]4)管排与格栅热板均流屏和内筒壁之间填充石墨粉或者石墨混合物，利用石墨耐高温，高导热系数等特点能够稳定加强换热效果，以及石墨对金属表面有良好的附着力，可以有效防止管道被氧化。
[0021]5)本专利技术所提出的吸热器结构能够使水加热至超超临界状态，大大提高了运行参数以及发电效率；此外，格栅热板容易实现标准化，每一个格栅热板均作为单独的元件，工作时互不干涉，可以单独进行维修更换，安全性能更好，维修拆装方便。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的超超临界塔式太阳能吸热器外形图。
[0023]图2为本专利技术的格栅热板分解图。
[0024]图3为本专利技术的格栅热板内格栅外形图。
[0025]图4为本专利技术的格栅热板均流屏纵剖图。
[0026]图5为本专利技术的石墨间隙填充示意图。
[0027]图6为本专利技术的超超临界塔式太阳能热发电系统管道流程示意图。
[0028]图7为本专利技术的预热管排流向示意图。
[0029]图8为本专利技术的混合管排的载热补偿型布置示意图。
[0030]附图标记如下：1
‑
格栅热板均流屏，1.1
‑
吸热板，1.2
‑
金属纤维毡，1.3
‑
金属丝网，1.4
‑
格栅，1.4.1
‑
V字形网格，1.5
‑
封板，1.6
‑
中间隔板；2
‑
管排，2.1
‑
预热管，2.2
‑
预热管汇总支管，2.3
‑
过热管汇总支管，2.4
‑
过热管；3
‑
石墨填充层；4
‑
内筒壁。
具体实施方式
[0031]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。
[0032]如图1和图4所示，一种超超临界塔式太阳能吸热器，由格栅热板均流屏1、管排2以及石墨填充层3组成。格栅热板均流屏1由多块格栅热板拼装而成，聚集的太阳光照射在格栅热板均流屏1的格栅热板上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超超临界塔式太阳能吸热器，其特征在于，包括：多块格栅热板均流屏(1)、多组管排(2)和石墨填充层(3)；所述格栅热板均流屏(1)由相互独立的多块格栅热板拼装而成，太阳光被反射聚集至格栅热板均流屏(1)上，通过格栅热板内部的相变工质发生相变进行传热，热量通过石墨填充层(3)传递至埋入石墨填充层(3)中的管排(2)，并由传热介质流经管排(2)带走。2.如权利要求1所述的一种超超临界塔式太阳能吸热器，其特征在于：所述格栅热板包括吸热板(1.1)、金属纤维毡(1.2)、金属丝网(1.3)、格栅(1.4)、封板(1.5)和中间隔板(1.6)，所述吸热板(1.1)的蒸发面一侧依次设有金属纤维毡(1.2)、金属丝网(1.3)、格栅(1.4)和中间隔板(1.6)，所述金属纤维毡(1.2)紧贴吸热板(1.1)的蒸发面，所述金属丝网(1.3)覆盖在金属纤维毡(1.2)的表面，金属纤维毡(1.2)和金属丝网(1.3)共同组成吸液芯，所述格栅(1.4)直接连接在中间隔板(1.6)的冷凝面上，并且倾斜延伸至金属丝网(1.3)上；格栅热板四周由封板(1.5)封装，格栅热板内部充装相变工质并抽成真空状态。3.如权利要求2所述的一种超超临界塔式太阳能吸热器，其特征在于：所述金属丝网(1.3)和金属纤维毡(1.2)点焊在吸热板(1.1)的蒸发面上，所述格栅(1.4)通过3D打印技术直接连接在中间隔板(1.6)上。4.如权利要求2所述的一种超超临界塔式太阳能吸热器，其特征在于：所述格栅(1.4)由均匀分布在中间隔板(1.6)上的多个V字形网格(1.4.1)组成，所述V字形网格(1.4.1)的纵截面呈V字形，V字形网格(1.4.1)与水平面具有一定的倾斜角度，使得相变工...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌祥，刘长田，周瑞文，黄博厚，曹冲，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：