CN108613396A - 光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏‑光热互补型金属‑玻璃直封式太阳能高温集热管，包括玻璃外管(4)和不锈钢镀膜内管(7)，其特征在于，在玻璃外管(4)聚焦面的外壁制备有增透膜(3)，在玻璃外管(4)非聚光面的内壁制备有反射膜(9)，在玻璃外管(4)非聚光面的外壁制备有太阳能薄膜电池(14)。太阳能薄膜电池(14)能够提供镜场清洗、集热器跟踪等所需的部分电能。本发明不但将集热管的非聚焦面充分利用，而且实现了光伏与光热的有效互补，从而增加光热电站发电量与发电效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能高温集热管技术领域，特别涉及一种光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管。
背景技术
随着科学技术的飞速发展，人们对能源的需求日益增加。太阳能槽式热发电成了人们关注的热点。高温太阳能真空集热管是槽式太阳能电站的核心组件，得到了人们的广泛研究。目前真空管主要存在一下三个问题。首先，膨胀补偿器影响集热管的集热效率。目前的安装方式有内装和外装两种，无论哪种方式在保证补偿量不变的前提下进一步减小膨胀补偿器的长度都能够进一步提高集热管的热效率。其次，集热管的失效主要是由于真空泄漏造成，如果能方便快捷的检测管内真空度的变化，将为真空管的维护和更换提供方便。最后，在集热管使用过程中，不锈钢内管等组件会产生并释放气体(主要是氢气)，若能够有效地吸收并排出管内的氢气，无疑将大大提高真空管的使用寿命和集热效率。
集热管在工作过程中主要是聚焦面在起作用，非聚焦面则效率很低甚至处于不工作状态，而非聚焦面所占比例也不可忽视，如能够将非聚焦面成分利用起来，将能够增加整个光热电站发电量，从而进一步提高光热电站经济性。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管。
一种光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，包括玻璃外管4和不锈钢镀膜内管7，在玻璃外管4聚焦面的外壁制备有增透膜3，在玻璃外管4非聚光面的内壁制备有反射膜9，在玻璃外管4非聚光面的外壁制备有太阳能薄膜电池14。
一种实施方式中，在不锈钢镀膜内管7的内壁上，制备有阻氢涂层8；在不锈钢镀膜内管7的外壁上，制备有吸热涂层10。
一种实施方式中，在不锈钢镀膜内管7的两端分别套设膨胀补偿器1，且膨胀补偿器1与不锈钢镀膜内管7的外壁紧密贴合；在玻璃外管4的两端采用匹配封接方式各封接一个金属-玻璃封接合金环2，并通过金属-玻璃封接合金环2与膨胀补偿器1的焊接连接，使玻璃外管4和不锈钢镀膜内管7之间形成真空腔体。
一种实施方式中，在膨胀补偿器1内设有透氢材料5和吸气剂6。
一种实施方式中，所述膨胀补偿器1是由竖直直形管式盖端12和锥形波纹管13连接组成，竖直直形管式盖端12与金属-玻璃封接合金环2连接，且竖直直形管式盖端12的中部与锥形波纹管13的小端连接并相通。
一种实施方式中，所述锥形波纹管13内设有吸气剂6，所述竖直直形管式盖端12内设有透氢材料5。
一种实施方式中，所述锥形波纹管13的锥度为1:5～1:10，波纹管壁厚为0.1～0.3mm。
一种实施方式中，在竖直直形管式盖端12上连接有真空测量装置11。
本发明的有益效果为：
本发明采用独特的锥形膨胀补偿器，进一步降低了波纹管部分的壁厚和长度，增加了集热管的有效吸收面积，同时减小了散热面积。在膨胀补偿器内增加透氢材料和吸气剂，更加有效地保持管体真空，加装真空测量装置，方便随时测量管体真空度。在集热管非聚光面一侧的玻璃外管内壁制备有反射层，能够增加太阳光到达不锈钢镀膜内管的数量，最终提高真空集热管整体的集热效率。在集热管非聚焦面配备有太阳能薄膜电池，不但将集热管的非聚焦面充分利用，而且实现了光伏与光热的有效互补，从而增加光热电站发电量与发电效率。太阳能薄膜电池能够提供镜场清洗、集热器跟踪等所需的部分电能。本产品耐高温、高压，最高使用温度为700℃，可承受2Mpa以上的压力，应用广泛，维护方便。
附图说明
图1为实施例所述一种光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管的结构示意图。
图2为实施例所述膨胀补偿器的结构示意图。
标号说明：1-膨胀补偿器；2-金属-玻璃封接合金环；3-增透膜；4-玻璃外管；5-透氢材料；6-吸气剂；7-不锈钢镀膜内管；8-阻氢涂层；9-反射膜；10-吸热涂层；11-真空测量装置；12-竖直直形管式盖端；13-锥形波纹管；14-太阳能薄膜电池。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
本实施例提供了一种光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，其结构如图1所示。
不锈钢镀膜内管7为集热介质的流通管道，其套装于玻璃外管4内部。
在玻璃外管4聚焦面的外壁制备有增透膜3，能够使得太阳光更有效地照射在不锈钢镀膜内管7上。在不锈钢镀膜内管7的外壁上制备有吸热涂层10，通过吸热涂层10将通过静场聚焦的太阳能转化为热能，并传递给集热介质，提高能量吸收效率，吸热涂层10的最高工作温度为700℃。在不锈钢镀膜内管7的内壁上制备有阻氢涂层8，以阻挡集热介质产生的氢气透过不锈钢镀膜内管7。
在玻璃外管4非聚光面的内壁制备有反射膜9，将太阳光反射至不锈钢镀膜内管7上，增加到达不锈钢镀膜内管7的太阳光能量，提高太阳光的利用率。
在玻璃外管4非聚光面的外壁制备有太阳能薄膜电池14，能够在集热器跟踪太阳能聚光产热的同时，不断利用光热产生电能，可用于提供镜场清洗、集热器跟踪等所需的部分电能。太阳能薄膜电池14可以选用铜铟镓硒或铜锌锡硫体系，转化效率≥9％，但并不限于此。
在玻璃外管4的两端采用匹配封接方式各封接一个金属-玻璃封接合金环2，玻璃外管4与金属-玻璃封接合金环2采用直接匹配封接方式，与传统的过渡封接方式相比，提高了封接可靠性和气密性，降低了工艺复杂度和生产成本。膨胀补偿器1套接在不锈钢镀膜内管7端部，并通过金属-玻璃封接合金环2与膨胀补偿器1的焊接连接，使玻璃外管4和不锈钢镀膜内管7之间形成真空腔体，起保温作用。确保膨胀补偿器1的内壁与不锈钢镀膜内管7紧密贴合，保证真空腔体的密封。
所述膨胀补偿器1采用金属材料制成。如图2所示，所述膨胀补偿器1为锥形膨胀补偿器，是由竖直直形管式盖端12和锥形波纹管13连接组成，锥形波纹管13的锥度为1:5～1:10，波纹管壁厚为0.1mm～0.3mm。竖直直形管式盖端12与金属-玻璃封接合金环2连接，且竖直直形管式盖端12的中部与锥形波纹管13的小端连接并相通。
在锥形波纹管13的大端波纹管口处设有吸气剂6，采用长效吸气剂以吸收不锈钢镀膜内管7泄露的氢气；在竖直直形管式盖端12内设有透氢材料5，排出氢气，从而能够更好的维持真空腔体内的真空。所用透氢材料5为钯或其合金，其为片状，厚度为0.5mm～2mm，但并不限于此。为了能够方便快捷的检测真空腔体的真空度，在竖直直形管式盖端12上安装真空测量装置11。
以上所述，仅为本发明较佳的实施方式，但本专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都涵盖在本专利的保护范围内。
Claims (8)
1.一种光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，包括玻璃外管(4)和不锈钢镀膜内管(7)，其特征在于，在玻璃外管(4)聚焦面的外壁制备有增透膜(3)，在玻璃外管(4)非聚光面的内壁制备有反射膜(9)，在玻璃外管(4)非聚光面的外壁制备有太阳能薄膜电池(14)。
2.根据权利要求1所述一种光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，其特征在于，在不锈钢镀膜内管(7)的内壁上，制备有阻氢涂层(8)；在不锈钢镀膜内管(7)的外壁上，制备有吸热涂层(10)。
3.根据权利要求1所述一种光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，其特征在于，在不锈钢镀膜内管(7)的两端分别套设膨胀补偿器(1)，且膨胀补偿器(1)与不锈钢镀膜内管(7)的外壁紧密贴合；在玻璃外管(4)的两端采用匹配封接方式各封接一个金属-玻璃封接合金环(2)，并通过金属-玻璃封接合金环(2)与膨胀补偿器(1)的焊接连接，使玻璃外管(4)和不锈钢镀膜内管(7)之间形成真空腔体。
4.根据权利要求3所述一种光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，其特征在于，在膨胀补偿器(1)内设有透氢材料(5)和吸气剂(6)。
5.根据权利要求3所述一种光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，其特征在于，所述膨胀补偿器(1)是由竖直直形管式盖端(12)和锥形波纹管(13)连接组成，竖直直形管式盖端(12)与金属-玻璃封接合金环(2)连接，且竖直直形管式盖端(12)的中部与锥形波纹管(13)的小端连接并相通。
6.根据权利要求5所述一种光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，其特征在于，所述锥形波纹管(13)内设有吸气剂(6)，所述竖直直形管式盖端(12)内设有透氢材料(5)。
7.根据权利要求5所述一种光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，其特征在于，所述锥形波纹管(13)的锥度为1:5～1:10，波纹管壁厚为0.1～0.3mm。
8.根据权利要求5所述一种光伏-光热互补型金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，其特征在于，在竖直直形管式盖端(12)上连接有真空测量装置(11)。
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