高承压塔式太阳能水/熔融盐复合型扁管式热板吸热器制造技术

本发明专利技术公开了一种高承压塔式太阳能水/熔融盐复合型扁管式热板吸热器，它由若干吸热单元围成的空腔结构，吸热单元通过介质管道连接，围成一弧度为6/5π的空腔，弧型空腔内侧为太阳光吸收面；吸热单元通过氩弧焊接，将封头连接到吸热板指定位置加工而成。所述吸热单元由吸热板和封头组成，吸热板为双层平板板状结构，外层为吸热均温热板，内层为高承压扁管式水/蒸汽通道；封头位于高承压扁管式水/蒸汽通道两端。本发明专利技术热启动性能好，传热效率高，工况下吸热器整体温度分布均匀，扁管可承受较高压力，有效减少热板的温差，缩短热启动时间，提高了吸热器的承压能力，抗蠕变、疲劳破坏强，制造工艺先进，安全性高，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的高承压塔式太阳能水/熔融盐复合型扁管式热板吸热器涉及一种太阳能热发电吸热器，特别涉及一种用于大规模塔式太阳能热发电系统中的水/水蒸气式吸热器。
技术介绍
进入21世纪，随着化石燃料的日渐枯竭以及环境污染的日益严重，能源问题已经成为制约我国国民经济快速发展的瓶颈。而太阳能洁净无污染、来源广泛，开发太阳能对解决能源问题具有重大意义。相较于蝶式和槽式热发电技术，塔式太阳能热发电系统具有聚光倍数高，光热转换效率高以及发电成本低等优点。典型的塔式太阳能热发电系统使用了高塔聚焦，电站规模可达200MW以上,具有巨大的商业应用前景。作为塔式太阳能热发电系统的核心部件，吸热器(Receiver)用于吸收太阳光将热辐射能传递给工质，其热效率、启动性能、可靠性、工况下的使用寿命等对整个太阳能塔式发电系统的成功运行有十分重要的影响。传统的塔式热发电系统中吸热器包括熔盐式、空气式和水/蒸汽式3钟。熔盐系统中，存在熔盐高温下的分解及冷凝时引起的氯化物腐蚀开裂问题以及吸热器和管路中熔盐介质的放空冷充与保温加热等问题；空气系统中，由于存在流动不均匀及局部过热与失效问题，相关应用也受到很大局限；而使用最为成熟的水/蒸汽式吸热器也受热不均，设备承压能力要求较高、存在烧毁点，以及疲劳及蠕变损伤等寿命上的问题。
技术实现思路
针对塔式太阳能热发电水/水蒸气系统中吸热器所存在的上述问题，本专利技术旨在基于非均匀高变热流密度下液态金属相变传热原理，提供了一种高承压塔式太阳能水/熔融盐复合型扁管式热板吸热器，提高传统水/水蒸气吸热器的性能。其优点是热启动性能好，传热效率高，工况下吸热器整体温度分布均匀，扁管可承受较高压力，可有效减少热板的温差，缩短热启动时间，提高了吸热器的承压能力，抗蠕变、疲劳破坏强，制造工艺先进，安全性高，使用寿命长等。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种高承压塔式太阳能水/熔融盐复合型扁管式热板吸热单元，它由吸热板与封头组成，所述吸热板为双层平板板状结构，外层为吸热均温热板，内层为承压扁管式水/蒸汽通道，在水通道与封条之间的封闭空间内充满熔融盐；所述封头位于吸热板中水/蒸汽通道两端；吸热板外层辐射吸收面涂有PyiOmark涂料用于辐射吸收，减少热损失。平板热管式结构可以有效的降低吸热器的温度不均匀性，提高传热效率，提高传统水/水蒸气吸热器的性能，扁管式水通道可以大幅度提高传统太阳能水吸热器的承压能力。所述外层的吸热均温热板为内外平板状金属板与四周封条围成的平板状空腔式结构，一端开有接口，空腔内部接受太阳辐射面焊有金属纤维毡作为吸液芯，其形状与空腔外端吻合，空腔内部焊有一定数量的金属棒穿过空腔壳体与金属纤维毡用来支撑腔体，空腔内部通过接口在金属纤维毡中充有一定量的液态金属。吸热均温热板空腔内部通过接口充有一定量金属。金属纤维毡制成的吸液芯所产生的毛细力提供热量传递过程中冷凝金属液体回流的动力，同时金属圆柱用于支撑空腔，提高腔体强度。所述内层的承压扁管式水通道为平板板状结构，由隔板、盖板、封条、封板、承压扁管组成，隔板、盖板、封条、封板均为平板结构，承压扁管置于隔板、盖板、封条组成的空间内。同时在扁管与封条之间的封闭空间内灌装熔融盐，可有效缩短热板的热启动时间，提高阴影期吸热器的温度，提高吸热器的热效率，降低热损失。所述封头为半圆柱型，封头两端压制成圆弧形，封头内部为一整体空腔，空腔顶部焊有带法兰接管。所述吸热板与封头的材质均为高强度不锈钢。所述吸热均温热板制造工艺如下首先将钎料放在金属纤维毡的下部，并将其与外端的盖板安装并钎焊，然后用水刀在上面加工若干柱状透孔；再将若干柱状金属圆棒按照外端盖板圆孔对应的阵列与下盖板整体钎焊在一起；最后将整体钎焊完成的两个部分与四周的封条装配使金属棒准确穿过外端盖板，再次钎焊完成，最后通过环焊将金属棒与外端盖板焊接，使腔体达到密封。所述高承压扁管式水/蒸汽通道制造工艺如下首先将承压扁管的两侧平面部分与隔板通过氩弧焊焊接在一起，并将焊接好的部分与外部盖板焊接，焊接好的部分与两侧的封条焊接成整体，最后将水通道进口处的封板与焊接好的部分焊接在一起，再在扁管和封条之间的空间里充满高温熔融盐，形成一个封闭的结构。所述承压扁管是通过将圆管的外圆切削成上下平面结构。所述吸热板为焊接后的吸热均温热板与水通道组装，通过不锈钢钎焊工艺整体加工而成，充装金属介质后通过冷焊技术对充液通道进行封口。所述封头为封头整体成型的，通过冷压加工而成。本专利技术还公开了一种高承压塔式太阳能水/熔融盐复合型扁管式热板吸热器，它由若干上述的高承压塔式太阳能复合型扁管式热板吸热单元围成的空腔结构，所述若干吸热单元通过介质管道连接，围成一弧度为6/5 π的空腔，弧型空腔内侧为太阳光吸收面。所述吸热单元通过氩弧焊接，将封头连接到吸热板指定位置加工而成。有益效果本专利技术吸热器在运行时竖直放置，太阳光通过聚日镜透过采光窗口聚焦于吸热器的涂有吸热涂料的平板热管外表面，热辐射能加热吸热均温热板内部金属，吸热器开始启动，水通过封头进入水通道，金属吸热蒸发径向运动到达水通道外部，通过对流传热将辐射能径向传递给水通道内的水以及通道间的熔融盐，水受热后变成高温水蒸气通过另一侧封头进入发电系统流入汽轮机发电，而金属蒸汽换热后冷凝通过金属纤维毡的毛细力回流至蒸发侧，周而复始，将太阳能源源不断转变为电能。该吸热器具有良好的均温性能可防止因局部过热引起的烧毁，热启动性能好，传热效率高，抗蠕变、疲劳破坏强，使用寿命长。附图说明图I (a)为本专利技术的总体结构示意图。图1(b)为高承压塔式太阳能水/熔融盐复合型扁管式热板吸热器的部分分解图。图I (C)为高承压塔式太阳能水/熔融盐复合型扁管式热板吸热器的剖视图。图2 (a)为吸热板结构示意图。图2 (b)为吸热板结构分解图。图3 (a)为均温吸热热板结构及焊接工艺示意图。图3 (b)为扁管式水/水蒸气通道结构示意图。图4为封头结构示意图、分解图及零件图。图5为塔式太阳能腔式吸热器整体结构示意图。图6为高承压塔式太阳能水/熔融盐复合型扁管式热板吸热器工作原理图(俯视图)。图7为高承压塔式太阳能水/熔融盐复合型扁管式热板吸热器工作原理图(侧视图)。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术进一步说明。参照附图I (a、b、c)，塔式高承压塔式太阳能水/熔融盐复合型扁管式热板吸热器101由吸热板102与封头103组成，所述吸热板102为双层平板板结构，外层为吸热均温热板104，内层为承压扁管通道105 ;封头103位于吸热板102水/水蒸气通道105两端；吸热板102外层福射吸收面涂有Pyromark涂料用于吸收福射,减少热损失。参照附图2 (a、b)，外层的吸热均温热板104为内外平板金属板与四周封条405、406围成的板状空腔式结构，一端开有接口，空腔内部外端焊有金属纤维毡403作为吸液芯，其形状与空腔外端吻合，空腔内部焊有一定数量的金属棒402穿过空腔壳体与金属纤维毡403用来支撑腔体，空腔内部通过接口在吸液芯403中充有一定量的液态金属。该吸热均温热板104制造工艺如下首先将金属纤维毡403的下面放钎料，并将外端盖板404放在下方与金属纤维毡钎焊成整体，然后在上面用水刀加工出若干柱状透孔，整体为412本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高承压塔式太阳能复合型扁管式热板吸热单元，其特征在于：它由吸热板和封头组成，所述吸热板为双层平板板状结构，外层为吸热均温热板，内层为高承压扁管式水/蒸汽通道；所述封头位于高承压扁管式水/蒸汽通道两端。

【技术特征摘要】
1.一种高承压塔式太阳能复合型扁管式热板吸热单元，其特征在于它由吸热板和封头组成，所述吸热板为双层平板板状结构，外层为吸热均温热板，内层为高承压扁管式水/蒸汽通道；所述封头位于高承压扁管式水/蒸汽通道两端。2.根据权利要求I所述的吸热单元，其特征在于所述吸热均温板为内外平板金属板与四周封条围成的平板板状空腔式结构，一端开有接口，空腔内部接受太阳照射面焊有金属纤维毡作为吸液芯，其形状与空腔外端吻合，空腔内部焊有一定数量的金属棒穿过空腔壳体与金属纤维毡用来支撑腔体，空腔内部通过接口在吸液芯中充有一定量液态金属作为热板工作时的工作液体。3.根据权利要求2所述的吸热单元，其特征在于所述吸热均温热板外层辐射吸收面涂有Pyromark涂料。4.根据权利要求I所述的吸热单元，其特征在于所述高承压扁管式水/蒸汽通道为平板板状结构，由隔板、盖板、封条、封板、承压扁管组成，承压扁管的两侧平面部分与隔板通过氩弧焊焊接在一起，焊接好的部分与外部盖板焊接，然后焊接好的部分再与两侧的封条焊接成整体，水/蒸气通道进口处的封板与焊接好的部分焊接在一起，在扁管和封条之间的空间里充满高温熔融盐，形成一个封闭的结构。5.根据权利要求4所述的吸热单元，其特征在于在高承压扁管式水/蒸汽通道之间的封闭空间内灌装熔融盐，充当蓄热、传热介质；所述熔融盐的通道为上下切削成平面的扁管结构。6.根据权利要求I所述的吸热单元，其特征在于所述封头为半圆柱型，封头两侧压制成圆弧形，封头内部为一整体空腔，空腔顶部焊有带法兰接管，水通过法兰接管进入到水通道。7.根据权利要求6所述的吸热单元，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌祥，陶兰兰，王燕，李洋，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：