CN106931665A - 一种新型中高温太阳能集热管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型中高温太阳能集热管及其制备方法。该新型中高温太阳能集热管，包括金属管，所述金属管材质为奥氏体不锈钢，金属管内壁设有三氧化二铝涂层。该新型中高温太阳能集热管与传统的中高温太阳能集热管相比，其具有良好的阻氢效果，彻底解决了请渗透造成的真空失效、热损失增大、效率下降的问题，同时金属管受到的氢损伤减小，延长了集热管的使用寿命，其使用寿命是传统的集热管的四倍。该新型中高温太阳能集热管的防氢涂层三氧化二铝层制备时采用的是先制备纯铝涂层后氧化的方法，这种涂层制备方法既解决了三氧化二铝涂层与基体不能紧密结合的问题，又使得制备的三氧化二铝涂层致密完整，具有良好的阻止氢渗透的性能。

Description

一种新型中高温太阳能集热管及其制备方法
技术领域
本发明涉及中高温太阳能光热发电领域，尤其涉及一种新型中高温太阳能集热管及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展，社会的进步，环境污染问题愈发严重，清洁能源的使用已经成为大家的共识。聚光太阳能发电（CSP，Concentrating Solar Power）作为零污染的清洁能源有着无可比拟的优势。中高温太阳能光热发电技术是目前商业化使用时间最长、技术最成熟的太阳能光热发电产业，其中的核心器件——太阳集热管性能优劣是决定发电站收益大小的主要因素,它将太阳能辐射转化为热能的效果越好,整个发电站的效率越高.
目前光热电站大部分是用导热油做导热介质，导热油长期在高温高压下工作，将发生裂解反应。裂解发展的一个方向是缩台和聚台，其特点是随反应时间的延长，不断释放出氢，导热油的氢含量逐渐下降，碳氢比，分子量和重试逐渐增大，最后导热油转变为高分子焦炭；裂解发展的另一个方向是断链，脱氢，歧化反应，产生碳原子数较少的物质，将导致导热油的闪点，自燃点和燃点的下降。由于氢是原子的直径比金属原子小很多，因此氢原子在金属结构材料中具有很好的渗透扩散性能，所以氢可穿透金属管壁厚进入到集热管的环形夹层真空中，从而影响环形夹层的真空度，使集热管的热损失加大，降低整个发电站的效率，同时当氢进入金属中以后，会导致次奥利奥性能劣化，产生氢损伤，从而降低集热管的使用寿命，因此研制带阻氢膜层的太阳能集热管成为迫切需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能防止因为氢渗透造成真空失效、热损失增大、效率下降等问题发生的新型中高温太阳能集热管。
本发明的另一目的在于提供上述新型中高温太阳能集热管的制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
一种新型中高温太阳能集热管，包括金属管，所述金属管材质为奥氏体不锈钢，金属管内壁设有三氧化二铝膜层。
为了能达到良好的阻氢效果，所述三氧化二铝膜层厚度为200~400nm。
优选的，所述三氧化二铝膜层厚度为300nm。
为了能够更好的在金属内部上镀膜，本发明提供一种镀膜设备，包括小型高频加热线圈、细长杆、陶瓷块、蒸发舟和传动装置，所述小型高频加热线圈与细长杆一端相连接，小型高频加热线圈底部设有陶瓷块，小型高频加热线圈上部设有蒸发舟，细长杆与传动装置向连接。
新型中高温太阳能集热管的制备方法，制备步骤如下：
（1）组装所述的镀膜设备，将纯铝块放在蒸发舟内，将所述镀膜装置防雨不锈钢管内部一端；
（2）然后，开始抽真空，当真空度到达8.0E-3后，所述小型高频加热线圈开始加热，使蒸发舟内部的纯铝蒸发附着在金属管内壁上；
（3）在小型高频加热线圈加热的同时，传动装置启动，传动装置拉动细长杆使得蒸发舟匀速通过整个管，从而实现金属管内壁镀膜，通过控制加热的功率及传动装置的运动速度来达到控制膜层的厚度；
（4）将镀膜后的金属管在大气中加热到400~600℃，保温0.5~2h，得到三氧化二铝膜层。
优选的，新型中高温太阳能集热管的制备方法，制备步骤如下：
（1）组装所述的镀膜设备，将纯铝块放在蒸发舟内，将所述镀膜装置防雨不锈钢管内部一端；
（2）然后，开始抽真空，当真空度到达8.0E-3后，所述小型高频加热线圈开始加热，使蒸发舟内部的纯铝蒸发附着在金属管内壁上；
（3）在小型高频加热线圈加热的同时，传动装置启动，传动装置拉动细长杆使得蒸发舟匀速通过整个管，从而实现金属管内壁镀膜，通过控制加热的功率及传动装置的运动速度来达到控制膜层的厚度；
（4）将镀膜后的金属管在大气中加热到500℃，保温1h，得到三氧化二铝膜层。
本发明的有益效果：该新型中高温太阳能集热管与传统的中高温太阳能集热管相比，其具有良好的阻氢效果，彻底解决了请渗透造成的真空失效、热损失增大、效率下降的问题，同时金属管受到的氢损伤减小，延长了集热管的使用寿命，该新型中高温太阳能集热管的使用寿命是传统的集热管的四倍。该新型中高温太阳能集热管的防氢涂层三氧化二铝层制备时采用的是先制备纯铝涂层后氧化的方法，这种涂层制备方法既解决了三氧化二铝涂层与基体不能紧密结合的问题，又使得制备的三氧化二铝涂层致密完整，具有良好的阻止氢渗透的性能。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、实现目标效果，以下结合实施方式详予说明。
实施例1
本实施例提供一种新型中高温太阳能集热管，包括金属管，所述金属管材质为奥氏体不锈钢，金属管内壁设有三氧化二铝膜层。
本实施例中，所述三氧化二铝膜层厚度为300nm。
本实施例中，所述金属管内壁镀膜采用蒸发镀膜的方法。
本实施例中，所述金属管内壁镀膜采用的镀膜设备包括小型高频加热线圈、细长杆、陶瓷块、蒸发舟和传动装置，所述小型高频加热线圈与细长杆一端相连接，小型高频加热线圈底部设有陶瓷块，小型高频加热线圈上部设有蒸发舟，细长杆与传动装置向连接。
所述的新型中高温太阳能集热管的制备方法，步骤如下：
（1）组装镀膜设备，将纯铝块放在蒸发舟内，将所述镀膜装置防雨不锈钢管内部一端；
（2）然后，开始抽真空，当真空度到达8.0E-3后，所述小型高频加热线圈开始加热，使蒸发舟内部的纯铝蒸发附着在金属管内壁上；
（3）在小型高频加热线圈加热的同时，传动装置启动，传动装置拉动细长杆使得蒸发舟匀速通过整个管，从而实现金属管内壁镀膜，通过控制加热的功率及传动装置的运动速度来达到控制膜层的厚度；
（4）将镀膜后的金属管在大气中加热到500℃，保温1h，得到三氧化二铝膜层。
实施例2
本实施例提供一种新型中高温太阳能集热管，包括金属管，所述金属管材质为奥氏体不锈钢，金属管内壁设有三氧化二铝膜层。
本实施例中，所述三氧化二铝膜层厚度为200nm。
本实施例中，所述金属管内壁镀膜采用蒸发镀膜的方法。
本实施例中，所述金属管内壁镀膜采用的镀膜设备包括小型高频加热线圈、细长杆、陶瓷块、蒸发舟和传动装置，所述小型高频加热线圈与细长杆一端相连接，小型高频加热线圈底部设有陶瓷块，小型高频加热线圈上部设有蒸发舟，细长杆与传动装置向连接。
所述的新型中高温太阳能集热管的制备方法，步骤如下：
（1）组装镀膜设备，将纯铝块放在蒸发舟内，将所述镀膜装置防雨不锈钢管内部一端；
（2）然后，开始抽真空，当真空度到达8.0E-3后，所述小型高频加热线圈开始加热，使蒸发舟内部的纯铝蒸发附着在金属管内壁上；
（3）在小型高频加热线圈加热的同时，传动装置启动，传动装置拉动细长杆使得蒸发舟匀速通过整个管，从而实现金属管内壁镀膜，通过控制加热的功率及传动装置的运动速度来达到控制膜层的厚度；
（4）将镀膜后的金属管在大气中加热到400℃，保温0.5h，得到三氧化二铝膜层。
实施例3
本实施例提供一种新型中高温太阳能集热管，包括金属管，所述金属管材质为奥氏体不锈钢，金属管内壁设有三氧化二铝膜层。
本实施例中，所述三氧化二铝膜层厚度为400nm。
本实施例中，所述金属管内壁镀膜采用蒸发镀膜的方法。
本实施例中，所述金属管内壁镀膜采用的镀膜设备包括小型高频加热线圈、细长杆、陶瓷块、蒸发舟和传动装置，所述小型高频加热线圈与细长杆一端相连接，小型高频加热线圈底部设有陶瓷块，小型高频加热线圈上部设有蒸发舟，细长杆与传动装置向连接。
所述的新型中高温太阳能集热管的制备方法，步骤如下：
（1）组装镀膜设备，将纯铝块放在蒸发舟内，将所述镀膜装置防雨不锈钢管内部一端；
（2）然后，开始抽真空，当真空度到达8.0E-3后，所述小型高频加热线圈开始加热，使蒸发舟内部的纯铝蒸发附着在金属管内壁上；
（3）在小型高频加热线圈加热的同时，传动装置启动，传动装置拉动细长杆使得蒸发舟匀速通过整个管，从而实现金属管内壁镀膜，通过控制加热的功率及传动装置的运动速度来达到控制膜层的厚度；
（4）将镀膜后的金属管在大气中加热到600℃，保温2h，得到三氧化二铝膜层。
实施例4
本实施例提供一种新型中高温太阳能集热管，包括金属管，所述金属管材质为奥氏体不锈钢，金属管内壁设有三氧化二铝膜层。
本实施例中，所述三氧化二铝膜层厚度为360nm。
本实施例中，所述金属管内壁镀膜采用蒸发镀膜的方法。
本实施例中，所述金属管内壁镀膜采用的镀膜设备包括小型高频加热线圈、细长杆、陶瓷块、蒸发舟和传动装置，所述小型高频加热线圈与细长杆一端相连接，小型高频加热线圈底部设有陶瓷块，小型高频加热线圈上部设有蒸发舟，细长杆与传动装置向连接。
所述的新型中高温太阳能集热管的制备方法，步骤如下：
（1）组装镀膜设备，将纯铝块放在蒸发舟内，将所述镀膜装置防雨不锈钢管内部一端；
（2）然后，开始抽真空，当真空度到达8.0E-3后，所述小型高频加热线圈开始加热，使蒸发舟内部的纯铝蒸发附着在金属管内壁上；
（3）在小型高频加热线圈加热的同时，传动装置启动，传动装置拉动细长杆使得蒸发舟匀速通过整个管，从而实现金属管内壁镀膜，通过控制加热的功率及传动装置的运动速度来达到控制膜层的厚度；
（4）将镀膜后的金属管在大气中加热到530℃，保温1.5h，得到三氧化二铝膜层。
该新型中高温太阳能集热管与传统的中高温太阳能集热管相比，其具有良好的阻氢效果，彻底解决了请渗透造成的真空失效、热损失增大、效率下降的问题，同时金属管受到的氢损伤减小，延长了集热管的使用寿命，该新型中高温太阳能集热管的使用寿命是传统的集热管的四倍。该新型中高温太阳能集热管的防氢涂层三氧化二铝层制备时采用的是先制备纯铝涂层后氧化的方法，这种涂层制备方法既解决了三氧化二铝涂层与基体不能紧密结合的问题，又使得制备的三氧化二铝涂层致密完整，具有良好的阻止氢渗透的性能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种新型中高温太阳能集热管，包括金属管，其特征在于，所述金属管材质为奥氏体不锈钢，金属管内壁设有三氧化二铝膜层。
2.根据权利要求1所述的新型中高温太阳能集热管，其特征在于，所述三氧化二铝膜层厚度为200~400nm。
3.根据权利要求2所述的新型中高温太阳能集热管，其特征在于，所述三氧化二铝膜层厚度为300nm。
4.根据权利要求1至3任何一项所述的新型中高温太阳能集热管的镀膜设备，其特征在于，包括小型高频加热线圈、细长杆、陶瓷块、蒸发舟和传动装置，所述小型高频加热线圈与细长杆一端相连接，小型高频加热线圈底部设有陶瓷块，小型高频加热线圈上部设有蒸发舟，细长杆与传动装置向连接。
5.根据权利要求1至3任何一项所述的新型中高温太阳能集热管的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
组装权利要求4所述的镀膜设备，将纯铝块放在蒸发舟内，将所述镀膜装置防雨不锈钢管内部一端；
然后，开始抽真空，当真空度到达8.0E-3后，所述小型高频加热线圈开始加热，使蒸发舟内部的纯铝蒸发附着在金属管内壁上；
在小型高频加热线圈加热的同时，传动装置启动，传动装置拉动细长杆使得蒸发舟匀速通过整个管，从而实现金属管内壁镀膜，通过控制加热的功率及传动装置的运动速度来达到控制膜层的厚度；
将镀膜后的金属管在大气中加热到400~600℃，保温0.5~2h，得到三氧化二铝膜层。
6.根据权利要求5所述的新型中高温太阳能集热管的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
组装权利要求4所述的镀膜设备，将纯铝块放在蒸发舟内，将所述镀膜装置防雨不锈钢管内部一端；
然后，开始抽真空，当真空度到达8.0E-3后，所述小型高频加热线圈开始加热，使蒸发舟内部的纯铝蒸发附着在金属管内壁上；
在小型高频加热线圈加热的同时，传动装置启动，传动装置拉动细长杆使得蒸发舟匀速通过整个管，从而实现金属管内壁镀膜，通过控制加热的功率及传动装置的运动速度来达到控制膜层的厚度；
将镀膜后的金属管在大气中加热到500℃，保温1h，得到三氧化二铝膜层。
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