CN106005800B - 一种光热发电保温系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光热发电保温系统，包括储罐结构和输送管道结构，所述储罐结构和输送管道连接，所述储罐结构包括罐体，所述罐体的外表面依次包覆绝热层、反射层和纳米气凝胶保温层，所述纳米气凝胶保温层的外表面沿着罐体的周向，并从上至下平行地每间隔0.5‑1米设置一条宽度为1‑3cm的纳米气凝胶支撑条，在所述纳米气凝胶支撑条的外侧，设置用于包覆所述纳米气凝胶保温层和纳米气凝胶支撑条的防护层，所述纳米气凝胶保温层与所述防护层围成封闭的空腔结构，所述空腔结构内形成空气保温层。该光热发电保温系统，简单、经济、高效、实用，能够进一步地为太阳能光热发电提供方便。

Description

一种光热发电保温系统

技术领域

本发明涉及光热发电储能技术领域，尤其涉及一种光热发电保温系统。

背景技术

随着传统能源的枯竭与环境的日益恶化，人类不得不寻找新的清洁能源以代替传统能源为人们服务。新的清洁能源中，太阳能由于分布广泛、储量丰富受到了人们的广泛关注，同时太阳能的热能占太阳能能量的60％以上，利用太阳热能进行发电具有极大的优势；且光热发电可直接输出交流电力，成本较光伏发电低，更适合大功率发电；另外，光热发电还可利用储罐将吸收有太阳光热的水、导热油或熔盐等储能介质储存起来，在阴雨天或夜间进行发电。不过，要想在阴雨天活夜间等没有太阳光辐射的条件下，确保太阳能热发电系统连续、稳定地输出电能，储罐内与输送管道内储能介质的温度就必须保持恒定，这也是工程师需要解决的一大问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种简单、经济、高效、实用的光热发电保温系统，能够进一步地为太阳能光热发电提供方便。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种光热发电保温系统，包括储罐结构和输送管道结构，所述储罐结构和输送管道连接，所述储罐结构包括罐体，所述罐体的外表面依次包覆绝热层、反射层和纳米气凝胶保温层，所述纳米气凝胶保温层的外表面沿着罐体的周向，并从上至下平行地每间隔0.5-1米设置一条宽度为1-3cm的纳米气凝胶支撑条，在所述纳米气凝胶支撑条的外侧，设置用于包覆所述纳米气凝胶保温层和纳米气凝胶支撑条的防护层，所述纳米气凝胶保温层与所述防护层围成封闭的空腔结构，所述空腔结构内形成空气保温层。

其中，所述纳米气凝胶保温层的外表面沿着罐体的周向，并从上至下平行地每间隔0.8米设置一条宽度为2cm的纳米气凝胶支撑条。

其中，所述绝热层包括若干层硅酸铝纤维层和缠绕于最外层的所述硅酸铝纤维层之外且呈螺旋形的铁丝层，相邻两层硅酸铝纤维层之间的缝隙处设置用于填满该缝隙的硅酸铝纤维结构，所述绝热层外表面的凹凸度小于等于5mm。

其中，所述反射层为光面铝箔或不锈钢箔。

其中，所述防护层为铝皮、不锈钢皮或镀锌螺旋管。

其中，所述输送管道结构包括内管道和外管道，所述内管道和外管道的端部封闭连接，所述内管道和外管道围成封闭的空腔结构，所述空腔结构内形成真空层。

其中，所述内管道和外管道的端部通过法兰封闭焊接。

其中，所述内管道和外管道为同心管道或非同心管道。

其中，所述外管道的内壁设置光面结构。

本发明的有益效果在于：一种光热发电保温系统，包括储罐结构和输送管道结构，所述储罐结构和输送管道连接，所述储罐结构包括罐体，所述罐体的外表面依次包覆绝热层、反射层和纳米气凝胶保温层，所述纳米气凝胶保温层的外表面沿着罐体的周向，并从上至下平行地每间隔0.5-1米设置一条宽度为1-3cm的纳米气凝胶支撑条，在所述纳米气凝胶支撑条的外侧，设置用于包覆所述纳米气凝胶保温层和纳米气凝胶支撑条的防护层，所述纳米气凝胶保温层与所述防护层围成封闭的空腔结构，所述空腔结构内形成空气保温层。纳米气凝胶材料具有极低的热导率，比空气的导热系数还低，相比传统保温材料，纳米气凝胶的厚度仅是具备相同保温力的传统材料的一半，极具经济性。且纳米气凝胶支撑条结合防护层形成空气保温层，保温效果良好。可见，该光热发电保温系统，简单、经济、高效、实用，且能够进一步地为太阳能光热发电提供方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的光热发电保温系统的储罐结构的外壁的剖视图。

图2是本发明实施例提供的光热发电保温系统的输送管道结构的结构示意图。

附图标记说明如下：

1-罐体；2-绝热层；3-反射层；4-纳米气凝胶保温层；5-空气保温层；

6-纳米气凝胶支撑条；7-防护层；81-内管道；82-外管道。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，其是本发明实施例提供的光热发电保温系统的储罐结构的外壁的剖视图，该光热发电保温系统可应用于各类太阳能光热发电及其他储热设备。

该光热发电保温系统，包括储罐结构和输送管道结构，所述储罐结构和输送管道连接，所述储罐结构包括罐体1，所述罐体1的外表面依次包覆绝热层2、反射层3和纳米气凝胶保温层4，所述纳米气凝胶保温层4的外表面沿着罐体1的周向，并从上至下平行地每间隔0.5-1米设置一条宽度为1-3cm的纳米气凝胶支撑条6，在所述纳米气凝胶支撑条6的外侧，设置用于包覆所述纳米气凝胶保温层4和纳米气凝胶支撑条6的防护层7，所述纳米气凝胶保温层4与所述防护层7围成封闭的空腔结构，所述空腔结构内形成空气保温层5。

纳米气凝胶材料具有极低的热导率，比空气的导热系数还低，相比传统保温材料，纳米气凝胶的厚度仅是具备相同保温力的传统材料的一半，极具经济性。且纳米气凝胶支撑条6结合防护层7形成空气保温层5，保温效果良好。可见，该光热发电保温系统，简单、经济、高效、实用，且能够进一步地为太阳能光热发电提供方便。

纳米气凝胶材料的导热系数仅为0.016W/(m·K)，保温性能良好，且具有超疏水性、寿命长、抗压、易于安装维护、易于施工，容易裁剪缝制。

由于反射层3和纳米气凝胶保温层4的结构，在热量扩散过程中，反射层3对热量辐射具有优良的反射作用，减少热量的消耗。纳米气凝胶的特殊结构，可以阻碍外部环境中低温凝结水的渗透，从而延长纳米气凝胶保温层4的使用寿命，并提高纳米气凝胶保温层4的绝热效果，有效地延长光热发电保温系统的使用寿命。

其中，所述纳米气凝胶保温层4的外表面沿着罐体1的周向，并从上至下平行地每间隔0.8米设置一条宽度为2cm的纳米气凝胶支撑条6。

实验证明，从上至下平行地每间隔0.8米设置一条宽度为2cm的纳米气凝胶支撑条6的设计，既可以保证相邻纳米气凝胶支撑条6之间的辐射区域的保温效果，也可以尽可能的节省纳米气凝胶支撑条6的用料，且使得储罐结构整体的集成度更高，结构更简单易实现。

静止流动的空气导热系数在0.023-0.027W/m·K之间，可以利用空气层来增加光热发电保温系统的传热阻。封闭的空气层不仅具有良好的保温作用，而且具有很好的防潮性能。一般情况下，我们将空气层布置在光热发电保温系统的低温侧，若布置在高温侧，则必须采取相应的措施排出空气层低温侧可能出现的冷凝水。

在罐体1外表面采用纳米气凝胶保温层4加空气保温层5联合使用的方式，使得保温效果显著，且空气保温层5的成本非常低。

其中，所述绝热层2包括若干层硅酸铝纤维层和缠绕于最外层的所述硅酸铝纤维层之外且呈螺旋形的铁丝层，相邻两层硅酸铝纤维层之间的缝隙处设置用于填满该缝隙的硅酸铝纤维结构，所述绝热层2外表面的凹凸度小于等于5mm。

硅酸铝纤维又叫陶瓷纤维，是一种新型轻质耐火材料，该材料具有容重轻、耐高温、热稳定性好，热传导率低、热容小、抗机械振动好、受热膨胀小、隔热性能好等优点，经特殊加工，可制成硅酸铝纤维板、硅酸铝纤维毡、硅酸铝纤维绳、硅酸铝纤维毯等产品。硅酸铝纤维层具有耐高温导热系数低，使用寿命长，抗拉强度大，弹性好，无毒等特点，是取代石棉的新型材料，广泛用于冶金、电力、机械、化工的热能设备的保温。

绝热层2采用捆绑法施工，该捆绑法施工时，采用多层逐层、同层错缝、内外层压缝方式敷设，内外层缝错开100-200mm，并对各层进行找平和严缝处理，缝隙处采用相同绝热材料的碎屑进行塞严。绝热层2成型后，外表面应圆滑平整，局部凸凹度≤5mm。绝热层2安装好后，应用铁丝对绝热层2进行捆扎，捆扎的松紧度要适中且牢固，捆扎后的绝热层2的表面凸凹度≤5mm。

纳米气凝胶保温层4的材料为纳米气凝胶毛毡，按照周向搭接、轴向平接的方式绕包在反射层3外。周向搭接、轴向平接的方式可以提高纳米气凝胶保温层4的整体性。

其中，所述反射层3为光面铝箔或不锈钢箔。

一般来说，铝箔在轧制过程中，铝箔和轧辊接触的一面是光面，而铝箔与另一铝箔接触的一面是亚光面。将铝箔的光面朝向绝热层2，可以起到更好的反射效果。

其中，所述防护层7为铝皮、不锈钢皮或镀锌螺旋管。

铝皮的防护层7美观耐腐蚀，强度小，用在保温保护层上一般厚度为1mm，且可重复利用，经济性好。

请参考图2，其是本发明实施例提供的光热发电保温系统的输送管道结构的结构示意图。

其中，所述输送管道结构包括内管道81和外管道82，所述内管道81和外管道82的端部封闭连接，所述内管道81和外管道82围成封闭的空腔结构，所述空腔结构内形成真空层。

所述输送管道结构采用双层管道设计，优选地，双层管道的夹层中添加专用多层绝热复合材料并保持高真空状态，保温效果好。

其中，所述内管道81和外管道82的端部通过法兰封闭焊接。

法兰(Flange)，又叫法兰凸缘盘或突缘，是最常见的管子与管子之间相互连接的零件，用于管端之间的连接。法兰连接或法兰接头，是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接。

其中，所述内管道81和外管道82为同心管道或非同心管道。

优选地，所述内管道81和外管道82为同心管道。这种结构使得内管道81和外管道82的热量分布更均匀，避免因为局部热胀冷缩的系数不同，导致出现输送管道结构的质量问题，延长输送管道结构的使用寿命。

其中，所述外管道82的内壁设置光面结构。

将所述外管道82的光面结构朝向内管道81，能够起到更好的反射效果。

光面结构具备有反射作用，起到阻止热辐射，提高整个输送管道的保温效果。

需要说明的是，所述光面结构是采用柔性金属软轴作为载体动力抛光法进行抛光而成的。金属软轴是由内部的一根传递动力的柔性轴(芯轴)及外表面数层金属钢丝包裹层组成。金属软轴在限定的弯曲半径内可以任意弯曲，软轴整体属于柔性轴。金属软轴的芯轴通过旋转来传递动力，而金属软轴的外表面包裹层是相对静止的。两端带有轴承支撑的金属软轴在传递动力时转速可达到1200r/min。该抛光法的优点是传递动力平稳，且由于是金属软轴内的芯轴转动，软轴外表面不会产生任何振动和离心力，抛光效果好。

本发明实施例提供的光热发电保温系统，其包括的储罐结构从内到外依次为罐体1—绝热层2—反射层3—纳米气凝胶保温层4—纳米气凝胶支撑条6—空气保温层5—防护层7。绝热层2的材料为硅酸铝纤维，该硅酸铝纤维采用捆绑法施工，多层逐层，同层错缝，内外层压缝方式敷设，并对各层进行找平和严缝处理，缝隙处采用相同绝热材料进行塞严。反射层3为光面铝箔(板)或不锈钢箔(板)，使用粘帖法施工置于绝热层2外，纳米气凝胶保温层4的材料为纳米气凝胶毛毡，按照周向搭接、轴向平接的方式绕包在反射层3外。所述纳米气凝胶支撑条6沿罐体1周向缠绕，且固定在纳米气凝胶保温层4外，纳米气凝胶支撑条6的宽度为1-3cm，纳米气凝胶层保温层的最外侧，从上至下平行地每隔0.5-1米设置一条纳米气凝胶支撑条6。防护层7为铝皮、不锈钢皮或镀锌螺旋管，设置在纳米气凝胶支撑条6的外侧，与纳米气凝胶保温层4之间形成空腔，该空腔即为空气保温层5。储罐结构采用了纳米气凝胶保温层4与空气保温层5联合使用的方法，保温效果更好。纳米气凝胶保温层4并未与罐体1直接相连，而是在罐体1与纳米气凝胶保温层4之间施加了绝热层2与反射层3，提高了纳米气凝胶保温层4的使用寿命与罐体1的保温效果。

本发明实施例提供光热发电保温系统，其包括的输送管道采用内外双层管道设计，在内管道81外套一个同心或非同心的外管道82，内管道81和外管道82通过法兰焊接在一起，并通过出口与真空泵连接进行抽真空处理，以降低对内管道81进行预热过程中的热损失，达到快速、均匀预热及系统运行过程中对输送管道的保温，防止输送管道内传热物质出现凝固。同时在输送管道的进出口位置设置电极，为输送管道提供一个低电压、高电流的电能，对内管道81进行电能加热，防止输送管道内介质发生凝固。电加热电压不高于45V，输出电流根据输送管道的具体情况在2-5kA之间选择。对外管道82的内壁进行抛光处理，使其具备反射作用，阻止热辐射，提高整个输送管道的保温效果。同时当内管道81出现破裂导致传热物质外溢时，外管道82的使用可以起到有效的安全防护作用。

本发明实施例提供光热发电保温系统，纳米气凝胶保温层4的材料使用的是导热系数低的纳米气凝胶支撑的毛毡，在罐体1的外表面采用纳米气凝胶保温层4加空气保温层5的联合使用，输送管道采用内外双管道，并抽真空处理。该光热发电保温系统，具有防凝固、稳定输出电力、提高能源利用效率等实用意义。

本发明实施例提供一种简单、经济、高效、实用的光热发电保温系统，能够进一步地为太阳能光热发电提供方便。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种光热发电保温系统，包括储罐结构和输送管道结构，所述储罐结构和输送管道连接，其特征在于：所述储罐结构包括罐体，所述罐体的外表面依次包覆绝热层、反射层和纳米气凝胶保温层，所述纳米气凝胶保温层的外表面沿着罐体的周向，并从上至下平行地每间隔0.5-1米设置一条宽度为1-3cm的纳米气凝胶支撑条，在所述纳米气凝胶支撑条的外侧，设置用于包覆所述纳米气凝胶保温层和纳米气凝胶支撑条的防护层，所述纳米气凝胶保温层与所述防护层围成封闭的空腔结构，所述空腔结构内形成空气保温层，所述输送管道结构采用双层管道设计，包括内管道和外管道，所述内管道和外管道的端部封闭连接，所述内管道和外管道围成封闭的空腔结构，所述空腔结构内形成真空层，双层管道的夹层中添加专用多层绝热复合材料并保持高真空状态，所述外管道的内壁设置光面结构，所述光面结构是采用柔性金属软轴作为载体动力抛光法进行抛光而成的。

2.根据权利要求1所述的光热发电保温系统，其特征在于，所述纳米气凝胶保温层的外表面沿着罐体的周向，并从上至下平行地每间隔0.8米设置一条宽度为2cm的纳米气凝胶支撑条。

3.根据权利要求1所述的光热发电保温系统，其特征在于，所述绝热层包括若干层硅酸铝纤维层和缠绕于最外层的所述硅酸铝纤维层之外且呈螺旋形的铁丝层，相邻两层硅酸铝纤维层之间的缝隙处设置用于填满该缝隙的硅酸铝纤维结构，所述绝热层外表面的凹凸度小于等于5mm。

4.根据权利要求1所述的光热发电保温系统，其特征在于，所述防护层为铝皮、不锈钢皮或镀锌螺旋管。

5.根据权利要求1所述的光热发电保温系统，其特征在于，所述内管道和外管道的端部通过法兰封闭焊接。

6.根据权利要求5所述的光热发电保温系统，其特征在于，所述内管道和外管道为同心管道或非同心管道。