CN108548336B - 一种用于塔式太阳能吸热器的防风装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于塔式太阳能吸热器的防风装置，设置于竖直放置的塔式太阳能吸热器上，包括具有太阳光透射功能的隔板，隔板竖直放置且沿着塔式太阳能吸热器周向均匀分布布置；每个隔板均布置于塔式太阳能吸热器中两个受热面管屏之间的断折处；隔板与塔式太阳能吸热器通过固定装置固定。本发明将沿塔式太阳能吸热器周向的空气对流流动限制在相邻两个隔板所隔出的区间内，从而减少了空气对流流动对塔式太阳能吸热器的周向作用范围，阻止了空气沿塔式太阳能吸热器整个周向的对流运动，最终减少了空气的横向对流流动对塔式太阳能吸热器所造成的对流热损失。装置结构简单，重量轻，支撑要求低，安装、维护和更换也非常方便。

Description

一种用于塔式太阳能吸热器的防风装置

技术领域

本发明涉及一种用于塔式太阳能吸热器的防风装置，属于塔式太阳能热发电技术领域。

背景技术

太阳能高温热发电技术是太阳能规模利用的一个重要方向，对人类解决化石能源危机、空气污染等问题具有深远的意义。根据聚焦方式的不同，太阳能高温热发电可分为碟式、槽式、塔式三种方式；采用的工质有水(水蒸汽)、熔盐、空气、导热油、液态金属、其他有机物等。塔式聚焦由于具有大容量、高参数等优点而受到世界多国的关注。

塔式热发电技术在国外已经处于商业化运营的初期阶段，已建或在建的大规模商业化项目几乎遍布了各大洲，该技术路线已展示出强大的市场及生命力。尤其是带有储热的太阳能热发电技术，由于具有更长的发电时长及更稳定的电能输出，因此具有广阔的应用前景。我国的塔式热发电事业目前还处于示范化运营阶段，近年来先后建成的一批示范电站有力促进了太阳能热发电事业在我国的开展，一旦获得国家政策的稳定支持，我国的太阳能热发电事业将迎来一个快速发展期。

吸热器是塔式太阳能热电站的核心设备之一，它将定日镜捕捉、反射、聚焦的太阳光接收并转化为工质的内能，为发电机组提供所需的能量，进而实现太阳能热发电的过程。

吸热器的对流热损失分为自然对流热损失和强制对流热损失两个部分。在吸热器正常工作期间，因自然对流引起的热损失通常是基本不变的，而强制对流热损失则随着周围环境的空气相对吸热器的运动速度的大小而变化。如果对流速度较小，强制对流热损失通常也较小，甚至不如自然对流引起的热损失。但是，如果对流速度较大，强制对流热损失则迅速增加，并且远远超过自然对流热损失。为了较方便地吸收由镜场聚集的太阳能，吸热器通常设置于塔的顶端。对于具有一定规模的塔式太阳能光热电站，塔的高度通常在150m以上。这一高度的空气对流速度通常要比在地面附近高得多。随着塔式太阳能光热技术的发展，电站的发电容量也会随之增大，相应的塔的高度也会随之增加，在塔顶端的吸热器因为当地风速的增加而产生的强制对流热损失也随之显著增加。因此，对于塔式太阳能热发电吸热器，尤其是外露型的吸热器，由于周围环境的空气相对吸热器的强制对流运动引起的强制对流热损失通常是非常大的。然而在目前的吸热器设计中，吸热器完全暴露于空气中，且没有采取任何有效的措施来避免或减少这两种对流热损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对塔式太阳能吸热器，如何避免或减少因强制对流引起的热损失。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种用于塔式太阳能吸热器的防风装置，设置于竖直放置的塔式太阳能吸热器上，其特征在于：包括具有太阳光透射功能的隔板，隔板竖直放置且沿着塔式太阳能吸热器周向均匀分布布置；每个隔板均布置于塔式太阳能吸热器中两个受热面管屏之间的断折处；隔板与塔式太阳能吸热器通过固定装置固定。

优选地，所述隔板沿厚度方向的两个外平面平行。

优选地，所述隔板沿厚度方向的中间平面通过塔式太阳能吸热器的中心线。

优选地，所述隔板的径向深度不超过2m；所述隔板的径向深度是指：隔板最外端超过塔式太阳能吸热器直接接受太阳能辐射部分的管子外缘围成的轮廓的距离。

优选地，所述隔板对太阳光的透光率不低于0.9。

优选地，每个所述隔板与塔式太阳能吸热器直接接受太阳能辐射部分的管子之间沿高度方向通过至少2个所述固定装置固定。

优选地，所述隔板沿塔式太阳能吸热器圆周布置的数量不少于4且不多于20。

优选地，所述隔板的厚度不超过100mm。

优选地，所述隔板在800℃以下条件下正常工作。隔板在800℃条件下正常工作的要求确保了隔板在与其周围吸热器管子接触的情况下，尤其是在与沿塔式太阳能吸热器中工质温度最高的受热面管子接触的情况下，仍然能够正常工作。

本发明将沿塔式太阳能吸热器周向的空气对流流动限制在相邻两个隔板所隔出的区间内，从而减少了空气对流流动对塔式太阳能吸热器的周向作用范围，阻止了空气沿塔式太阳能吸热器整个周向的对流运动，最终减少了空气的横向对流流动对塔式太阳能吸热器所造成的对流热损失。

本发明提供的装置克服了现有技术的不足，大大减少了空气的横向对流流动对塔式太阳能吸热器所造成的对流热损失，提高了塔式太阳能吸热器的吸热效率；装置对于塔式太阳能吸热器整体而言，在重量上几乎没有增加；同时装置的支撑要求低，结构简单，安装、维护和更换也非常方便。

附图说明

图1为本实施例提供的用于塔式太阳能吸热器的防风装置俯视图；

图2为本实施例提供的用于塔式太阳能吸热器的防风装置主视图；

附图标记说明：

1-塔式太阳能吸热器；2-隔板；3-固定装置；4-防护罩。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

图1和图2分别为本实施例提供的用于塔式太阳能吸热器的防风装置俯视图和主视图，所述的用于塔式太阳能吸热器的防风装置设置于竖直放置的塔式太阳能吸热器1上，由隔板2、固定装置3和防护罩4等组成。

本实施例中，塔式太阳能吸热器1为正七边形吸热器。塔式太阳能吸热器1外部设有防护罩4。

隔板2竖直放置，布置于塔式太阳能吸热器1中两个受热面管屏之间的断折处，共7个，且沿着塔式太阳能吸热器1周向均匀分布布置。隔板2与塔式太阳能吸热器1受热面管屏管子附近沿高度方向设有5个固定装置3，通过固定装置3将隔板2与塔式太阳能吸热器1固定。

隔板2厚40mm，隔板2且沿厚度方向的两个外平面平行，隔板2沿厚度方向的中间平面通过塔式太阳能吸热器1的中心线。隔板2的径向深度为1.5m，隔板2的径向深度是指隔板2最外端超过塔式太阳能吸热器1直接接受太阳能辐射部分的管子外缘围成的轮廓的距离。隔板2所用的材料具有太阳光透射功能，其对太阳光的透光率为0.91。该材料在800℃以下条件下的机械强度和光学性能与在常温下相比无明显变化。

在本实施例中，沿塔式太阳能吸热器1周向布置数个对太阳光具有高度透过性的隔板2。与现有塔式太阳能吸热器不设置任何形式防风装置的设计方案相比，本实施例所述设计能够将沿塔式太阳能吸热器1周向的空气对流流动限制在相邻两个隔板2所隔出的区间内，从而减少了空气对流流动对塔式太阳能吸热器1的周向作用范围，阻止了空气沿塔式太阳能吸热器1整个周向的对流运动，最终达到减少空气的横向对流流动对塔式太阳能吸热器1所造成的对流热损失。塔式太阳能吸热器1的吸热效率也因此得到提高。

在实际的空气沿塔式太阳能吸热器1周向进行对流流动条件下，在两个隔板2所隔的区间内，仍然会由于隔板2径向深度以外的空气对流流动而产生回流流动。该回流流动仍然会造成该区间内塔式太阳能吸热器1的对流热损失。而在本实施例中，隔板2具有一定的径向深度。由于该回流与塔式太阳能吸热器1表面的对流速度比实际的外部风速小很多，该区间内塔式太阳能吸热器1因外部空气对流而产生的热损失较无任何形式防风装置有明显下降。同时，本发明中隔板2径向深度的确定还考虑了工程上安装的方便性和强度要求。

在本实施例中，隔板2在800℃条件下正常工作的要求确保了隔板2在与其周围塔式太阳能吸热器1管子接触的情况下，尤其是在与塔式太阳能吸热器1中工质温度最高的受热面管子接触的情况下，仍然能够正常工作。

本实施例所述的防风装置对于塔式太阳能吸热器1整体而言，在重量上几乎没有增加。该防风装置的支撑要求较低，结构简单，设计难度低。同时，该防风装置的安装、维护和更换也非常方便。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种用于塔式太阳能吸热器的防风装置，设置于竖直放置的塔式太阳能吸热器(1)上，其特征在于：包括具有太阳光透射功能的隔板(2)，隔板(2)竖直放置且沿着塔式太阳能吸热器(1)周向均匀分布布置；每个隔板(2)均布置于塔式太阳能吸热器(1)中两个受热面管屏之间的断折处；隔板(2)与塔式太阳能吸热器(1)通过固定装置(3)固定；所述隔板(2)对太阳光的透光率不低于0.9；所述隔板(2)的径向深度不超过2m；所述隔板(2)的径向深度是指：隔板(2)最外端超过塔式太阳能吸热器(1)直接接受太阳能辐射部分的管子外缘围成的轮廓的距离。

2.如权利要求1所述的一种用于塔式太阳能吸热器的防风装置，其特征在于：所述隔板(2)沿厚度方向的两个外平面平行。

3.如权利要求1或2所述的一种用于塔式太阳能吸热器的防风装置，其特征在于：所述隔板(2)沿厚度方向的中间平面通过塔式太阳能吸热器(1)的中心线。

4.如权利要求1所述的一种用于塔式太阳能吸热器的防风装置，其特征在于：每个所述隔板(2)与塔式太阳能吸热器(1)直接接受太阳能辐射部分的管子之间沿高度方向通过至少2个所述固定装置(3)固定。

5.如权利要求1所述的一种用于塔式太阳能吸热器的防风装置，其特征在于：所述隔板(2)沿塔式太阳能吸热器(1)圆周布置的数量不少于4且不多于20。

6.如权利要求1所述的一种用于塔式太阳能吸热器的防风装置，其特征在于：所述隔板(2)的厚度不超过100mm。

7.如权利要求1所述的一种用于塔式太阳能吸热器的防风装置，其特征在于：所述隔板(2)在800℃以下条件下正常工作。

8.如权利要求1所述的一种用于塔式太阳能吸热器的防风装置，其特征在于：将沿塔式太阳能吸热器(1)周向的空气对流流动限制在相邻两个隔板(2)所隔出的区间内，从而减少了空气对流流动对塔式太阳能吸热器(1)的周向作用范围，阻止了空气沿塔式太阳能吸热器(1)整个周向的对流运动，最终减少了空气的横向对流流动对塔式太阳能吸热器(1)所造成的对流热损失。

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