CN109489280B - 一种柔性接触式吸热器保温密封箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性接触式吸热器保温密封箱，所述柔性接触式吸热器保温密封箱包括固定单元、密封箱、电加热单元、密封箱保温单元和端部密封单元；其中，端部密封单元设置在密封箱与吸热器管屏交汇的开口处，所述端部密封单元包括支撑架组件、连接板组件、可调连接组件、弹簧密封组件和铰链组件。本发明的柔性接触式吸热器保温密封箱在与吸热器管屏的接触处采用柔性接触式密封结构，避免接触面漏风，确保吸热管的自由胀缩，确保电加热器加热效果及保温效果；同时优化了保温材料的固定方式，简化了保温结构；使得保温结构模块化，便于现场施工，降低高空作业难度；解决了吸热器保温密封箱端部密封处后期维护、检修难度大的问题。

Description

一种柔性接触式吸热器保温密封箱

技术领域

本发明涉及太阳能光热发电中吸热器设备的技术领域，更具体地讲，涉及一种柔性接触式吸热器保温密封箱。

背景技术

吸热器是塔式太阳能光热电站的核心设备之一，它将定日镜聚焦的太阳能接收并转化为工质的热能，热工质在蒸汽发生系统中与水换热，产生符合汽轮机进气要求的蒸气，推动汽轮机做功，进而实现太阳能热发电。

对于塔式太阳能吸热器，不论是外表面受热型、还是腔体式内表面受热型，其受热面通常采用管壁式结构，即吸热介质在管子内流动，管子排列成平面或圆弧面。根据塔式太阳能电站聚光比高的特点，吸热器受热管的迎光面需要承受较高的热负荷，而背光侧不受热必须设计保温绝热结构防止受热面过分散热，避免单侧受热的吸热管内外侧存在较大温差，危害吸热器安全。

对于50MW等级、外表面受热型的塔式熔盐吸热器而言，局部热流密度能达到1000kW/m²以上。在高热流密度区域，吸热管的内外侧温差会超过200℃，如若保温结构设计不合理，将会导致吸热器受热面管屏的严重变形。且在吸热器结构的约束下，吸热管需要承受很高的应力，保温结构必须要保证不阻碍正常运行时受热面管子的自由胀缩。

吸热器管屏和集箱的保温罩壳端部一般采用接触式密封结构，即：通过生根在保温罩壳上的梳形板，直接卡在管屏上。这种结构通常存在如下的问题：

(1)保温罩壳受热后容易变形，使得生根在保温罩壳上的梳形板和管屏接触面间距逐渐变大；加之吸热器又置于200米左右的高塔上，高空风级相当于飓风级别，在高空冷空气强对流作用下将使保温效果大打折扣，严重时将导致加热器很难将进出口集箱预热到设定温度。

(2)由于各个区域的变形量不一致，导致后期维护难度大，更换成本高。

(3)安装精度要求高，梳形板或紧或松，都会对集箱保温箱的使用效果造成极大的影响。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种在保温密封箱与吸热器管屏接触处采用柔性接触式密封结构，从而有效避免接触面漏风、确保吸热管的自由胀缩并确保电加热器加热效果及保温效果的柔性接触式吸热器保温密封箱。

本发明提供了一种柔性接触式吸热器保温密封箱，所述柔性接触式吸热器保温密封箱包括固定单元、密封箱、电加热单元、密封箱保温单元和端部密封单元；

密封箱围绕吸热器的进口集箱和/或出口集箱设置并且通过固定单元固定在吸热器的钢结构上，电加热单元设置在密封箱的内壁上，密封箱保温单元铺设在密封箱的外壁上；

端部密封单元设置在密封箱与吸热器管屏交汇的开口处，所述端部密封单元包括支撑架组件、连接板组件、可调连接组件、弹簧密封组件和铰链组件；

支撑架组件包括折板和支撑架，支撑架为包括上支撑板和下支撑板的“匚”形结构，折板的一端与支撑架固定连接且另一端抵着吸热器管屏；

连接板组件包括连接板、转轴螺母、转轴、滑板、护瓦、支板和梳形板，梳形板、支板和护瓦连接形成三角形结构，滑板固定在护瓦上且一端与转轴螺母固定连接；连接板设置在支撑架上并且通过穿过连接板和支撑架的可调连接组件与支撑架一起固定在密封箱上，连接板的一端与转轴螺母固定连接，转轴螺母套装在转轴上并且能够在转轴上转动；

弹簧密封组件包括弹簧和弹簧支座，弹簧支座固定在连接板上，弹簧的两端分别与滑板和弹簧支座连接并控制梳形板的梳齿部能够与吸热器管屏对应地贴合实现密封；

铰链组件包括铰链扣、T型螺栓、铰链支座和固定螺母，铰链支座固定在连接板上，铰链扣固定在滑板上，T型螺栓的一端固定在铰链扣上且另一端通过固定螺母固定在铰链支座上，T型螺栓的螺杆能够在铰链支座中自由地移动。

根据本发明柔性接触式吸热器保温密封箱的一个实施例，所述密封箱包括面板、加强筋、桁架和疏水管，所述面板围绕吸热器的进口集箱和/或出口集箱设置并且包括迎光面面板和背光面面板，所述加强筋垂直固定在面板的外壁上并且沿着面板的断面轮廓环绕一圈，所述桁架设置在迎光面面板与背光面面板之间，所述疏水管设置在密封箱的底部。

根据本发明柔性接触式吸热器保温密封箱的一个实施例，所述面板与进口集箱或出口集箱的管子外表面之间的间距为200～400mm；所述加强筋设置为多列，相邻列加强筋之间的间距为600～1000mm，加强筋的宽度为80～120mm且厚度为3～5mm。

根据本发明柔性接触式吸热器保温密封箱的一个实施例，所述密封箱保温单元包括外护板、保温材料层和保温金属件，外护板通过保温金属件固定在面板的外壁上，保温材料层设置在外护板与面板之间，其中，外护板的迎光面涂刷有耐高温反射涂层。

根据本发明柔性接触式吸热器保温密封箱的一个实施例，所述端部密封单元至少包括两组弹簧密封组件、一组铰链组件和两个转轴螺母。

根据本发明柔性接触式吸热器保温密封箱的一个实施例，所述支撑架的上支撑板和下支撑板上均开设有安装孔，所述连接板和密封箱的面板上相应地开设有安装孔，所述可调连接组件穿过所述安装孔将支撑架和连接板与密封箱的面板连接。

根据本发明柔性接触式吸热器保温密封箱的一个实施例，所述可调连接组件为双螺母螺栓，其中的螺栓依次穿过密封箱的面板、支撑架和连接板，其中的一个螺母位于连接板上方且另一个螺母位于连接板下方。

与现有技术相比，本发明的柔性接触式吸热器保温密封箱在与吸热器管屏的接触处采用柔性接触式密封结构，避免接触面漏风，确保吸热管的自由胀缩，确保电加热器加热效果及保温效果；同时优化了保温材料的固定方式，简化了保温结构；使得保温结构模块化，便于现场施工，降低高空作业难度；解决了吸热器保温密封箱端部密封处后期维护、检修难度大的问题。

附图说明

图1示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱的整体结构示意图。

图2示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱中包括密封箱保温单元的局部结构示意图。

图3示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱中不包括密封箱保温单元的局部结构示意图。

图4示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱中端部密封单元的主视结构示意图。

图5示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱中端部密封单元的俯视结构示意图。

图6示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱中端部密封单元的弹簧密封组件的主视结构示意图。

图7示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱中端部密封单元的铰链组件的主视结构示意图。

附图标记说明：

1-保温密封箱、2-吸热器的进口集箱、3-吸热器的钢结构、4-吸热器管屏、5-吸热器的出口集箱；

10-固定单元、20-密封箱保温单元、201-保温金属件、202-保温材料层、203-外护板、30-密封箱、301-面板、302-加强筋、303-桁架、304-疏水管、40-端部密封单元、410-折板、420-支撑架、430-可调连接组件、431-连接螺栓、432-螺母、440-连接板、441-梳形板、442-支板、443-护瓦、444-滑板、445-转轴、446-转轴螺母、450-弹簧密封组件、451-弹簧支座、452-弹簧、460-铰链组件、461-铰链扣、462-T型螺栓、463-固定螺母、464-铰链支座。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

图1示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱的整体结构示意图，图2示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱中包括密封箱保温单元的局部结构示意图，图3示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱中不包括密封箱保温单元的局部结构示意图。

如图1至图3所示，根据本发明的示例性实施例，所述柔性接触式吸热器保温密封箱包括固定单元10、密封箱30、电加热单元(未示出)、密封箱保温单元20和端部密封单元40。其中，吸热器的保温密封箱1通过固定单元10固定在吸热器的钢结构3上且内设辐射式的电加热单元，保温密封箱1与吸热器管屏4接触处设置端部密封单元40，避免接触面漏风，确保吸热管的自由胀缩，确保电加热单元加热效果，保温密封箱的结构荷载通过固定单元10传递到吸热器的钢结构3上，固定单元10应根据吸热器的钢结构3来设置，确保保温箱的安全、稳定。

本发明柔性接触式吸热器保温密封箱的作用包括：1)预热阶段：保温密封箱内设置的电加热单元将吸热器进出口集箱加热到设定温度(比如300℃)，保证金属免受热熔盐冲击。2)运行阶段：作为保温绝热层，减少吸热器局部热损，避免吸热管内外侧存在较大温差，造成受热面管屏的严重变形甚至破裂，从而影响到整个塔式太阳能热发电系统的安全运行。3)排盐阶段：保温密封箱内的电加热单元将吸热器进出口集箱稳定在一定温度范围内，防止熔盐凝结。

具体地，密封箱30围绕吸热器的进口集箱2和/或出口集箱5设置并且通过固定单元10固定在吸热器的钢结构3上，电加热单元设置在密封箱30的内壁上，密封箱保温单元20铺设在密封箱30的外壁上。

其中，密封箱30包括面板301、加强筋302、桁架303和疏水管304。面板301围绕吸热器的进口集箱2和/或出口集箱5设置并且包括迎光面面板和背光面面板，桁架303设置在迎光面面板与背光面面板之间，桁架303的作用包括：1)增强结构的刚度，防止迎光面面板弯曲变形导致保温密封箱与吸热器管屏密封处漏风，致使保温失效；2)传递迎光面保温密封箱的荷载到固定单元10上最终传递到吸热器的钢结构3上。

疏水管304设置在密封箱30的底部，材质与面板301的材质相同，长度约为保温层厚度+10～15mm，规格为φ15～18mm，用于在雨水灌入密封箱的情况下可及时排出雨水，防止雨水浸泡、损坏电加热单元。

密封箱的面板301与进口集箱2或出口集箱5的管子外表面之间的间距为200～400mm，材质与集箱材质相同，厚度为2～5mm。密封箱的面板301在与集箱接管交汇处开口避让，开口的直径约为接管直径+10～15mm，不阻碍设备自由胀缩即可。

电加热单元固定在面板301的内壁上，可以根据辐射式电加热器的功率、结构形式充分调整面板301、桁架303的布置形式，密封箱的本体结构不能干涉电加热单元的正常工作。疏水管304设置在密封箱30的下部，

加强筋302垂直固定在面板301的外壁上并且沿着面板301的断面轮廓环绕一圈。加强筋302的材质与密封箱面板301的材质相同，可根据具体结构设置为多列，相邻列加强筋之间的间距为600～1000mm，加强筋的宽度为80～120mm且厚度为3～5mm。

密封箱保温单元20包括外护板203、保温材料层202和保温金属件201，外护板203通过保温金属件201固定在面板301的外壁上，保温材料层202设置在外护板203与面板301之间，外护板203的迎光面涂刷有耐高温反射涂层。其中，保温金属件201可以是保温支撑钉、铁丝网等材料。

图4示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱中端部密封单元的主视结构示意图，图5示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱中端部密封单元的俯视结构示意图。

如图4和图5所示，端部密封单元40设置在密封箱30与吸热器管屏4交汇的开口处，端部密封单元40包括支撑架组件、连接板组件、可调连接组件430、弹簧密封组件450和铰链组件460。通过上述结构的匹配设置，在吸热器保温密封箱的面板受热变形后或是吸热器管屏的管子受热变形后，可以通过调节端部密封单元40的可调连接组件430来重新调整其中连接板组件中梳形板与吸热器管屏的相对位置，不仅大大降低了后期吸热器的运维难度也极大的降低了施工成本，实现了柔性接触式的保温密封。

根据本发明，支撑架组件包括折板410和支撑架420，支撑架420为包括上支撑板和下支撑板的“匚”形结构，折板410的一端与支撑架420固定连接且另一端抵着吸热器管屏4。其中，折板410与密封箱的面板301材质相同且厚度约为1mm，其主要作用是阻挡空气流动并减少散热损失；支撑架420的上支撑板和下支撑板开有腰形的安装孔，材质与密封箱的面板301材质相同，厚度约为4mm。

连接板组件包括连接板440、转轴螺母446、转轴445、滑板444、护瓦443、支板442和梳形板441，梳形板441、支板442和护瓦443连接形成三角形结构，滑板444固定在护瓦443上且一端与转轴螺母446固定连接，连接板440设置在支撑架420上并且通过穿过连接板440和支撑架420的可调连接组件430与支撑架420一起固定在密封箱30上，连接板440的一端与转轴螺母446固定连接，转轴螺母446套装在转轴445上并且能够在转轴445上转动，由转轴将上述结构组合成一个整体。其中，护瓦443起到限位的作用，防止弹簧密封组件450中的弹簧过度压缩；梳形板441的梳齿部应根据吸热器管屏进行设计，既要满足密封性要求又要确保管屏自由胀缩，且不能划伤吸热器管屏。

本发明端部密封单元中的弹簧密封组件是实现柔性接触式保温密封的关键组件，其与上述连接板组件配合实现相应的功能。图6示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱中端部密封单元的弹簧密封组件的主视结构示意图。如图5和图6所示，弹簧密封组件包括弹簧452和弹簧支座451，弹簧支座451固定在连接板440上，弹簧452的两端分别与滑板444和弹簧支座451连接并控制梳形板441的梳齿部能够与吸热器管屏4对应地贴合实现密封。

为了防止弹簧448失稳情况下梳形板441过度挤压吸热器管屏造成吸热管损伤的问题出现，本发明中还设置了铰链组件。图7示出了根据本发明示例性实施例的柔性接触式吸热器保温密封箱中端部密封单元的铰链组件的主视结构示意图。如图5和图7所示，铰链组件460包括铰链扣461、T型螺栓462、铰链支座464和固定螺母463，铰链支座464固定在连接板440上，铰链扣460固定在滑板444上，T型螺栓462的一端固定在铰链扣460上且另一端通过固定螺母463固定在铰链支座464上，T型螺栓462的螺杆能够在铰链支座464中自由地移动。

优选地，本发明的端部密封单元40至少包括两组弹簧密封组件450、一组铰链组件460和两个转轴螺母446，从而实现较为均衡的密封控制。

为了便于实现端部密封单元的灵活调节，本发明的支撑架420的上支撑板和下支撑板上均开设有安装孔，连接板440和密封箱30的面板上相应地开设有安装孔，可调连接组件430穿过上述安装孔将支撑架420和连接板440与密封箱30的面板301连接。

如图4所示，可调连接组件430为双螺母螺栓，其中的螺栓431依次穿过密封箱30的面板301、支撑架420和连接板440，其中的一个螺母432位于连接板上方且另一个螺母432位于连接板下方，由此可以通过对上下两个螺母的调节来调整梳形板441与吸热器管屏的相对位置。

综上所述，在本发明的柔性接触式吸热器保温密封箱中，密封箱保温单元(含外护板、保温金属件、保温材料层)直接固定在密封箱的面板上，改变了常规直接将保温层固定在吸热器设备上的做法，优化了保温材料的固定方式，降低了保温结构的设计难度，这一改变将使保温结构模块化，便于现场施工，降低高空作业难度。并且，本发明采用可调节的柔性接触式端部密封结构，不仅确保了在吸热器运行时吸热管可自由胀缩，避免吸热管弯曲变形。也解决了吸热器保温密封箱端部密封处后期维护、检查难度大的问题

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种柔性接触式吸热器保温密封箱，其特征在于，所述柔性接触式吸热器保温密封箱包括固定单元、密封箱、电加热单元、密封箱保温单元和端部密封单元；

密封箱围绕吸热器的进口集箱和/或出口集箱设置并且通过固定单元固定在吸热器的钢结构上，电加热单元设置在密封箱的内壁上，密封箱保温单元铺设在密封箱的外壁上；

端部密封单元设置在密封箱与吸热器管屏交汇的开口处，所述端部密封单元包括支撑架组件、连接板组件、可调连接组件、弹簧密封组件和铰链组件；

支撑架组件包括折板和支撑架，支撑架为包括上支撑板和下支撑板的“匚”形结构，折板的一端与支撑架固定连接且另一端抵着吸热器管屏；

连接板组件包括连接板、转轴螺母、转轴、滑板、护瓦、支板和梳形板，梳形板、支板和护瓦连接形成三角形结构，滑板固定在护瓦上且一端与转轴螺母固定连接；连接板设置在支撑架上并且通过穿过连接板和支撑架的可调连接组件与支撑架一起固定在密封箱上，连接板的一端与转轴螺母固定连接，转轴螺母套装在转轴上并且能够在转轴上转动；

弹簧密封组件包括弹簧和弹簧支座，弹簧支座固定在连接板上，弹簧的两端分别与滑板和弹簧支座连接并控制梳形板的梳齿部能够与吸热器管屏对应地贴合实现密封；

铰链组件包括铰链扣、T型螺栓、铰链支座和固定螺母，铰链支座固定在连接板上，铰链扣固定在滑板上，T型螺栓的一端固定在铰链扣上且另一端通过固定螺母固定在铰链支座上，T型螺栓的螺杆能够在铰链支座中自由地移动；

所述密封箱包括面板、加强筋、桁架和疏水管，所述面板围绕吸热器的进口集箱和/或出口集箱设置并且包括迎光面面板和背光面面板，所述加强筋垂直固定在面板的外壁上并且沿着面板的断面轮廓环绕一圈，所述桁架设置在迎光面面板与背光面面板之间，所述疏水管设置在密封箱的底部；

所述密封箱保温单元包括外护板、保温材料层和保温金属件，外护板通过保温金属件固定在面板的外壁上，保温材料层设置在外护板与面板之间，其中，外护板的迎光面涂刷有耐高温反射涂层。

2.根据权利要求1所述的柔性接触式吸热器保温密封箱，其特征在于，所述面板与进口集箱或出口集箱的管子外表面之间的间距为200～400mm；所述加强筋设置为多列，相邻列加强筋之间的间距为600～1000mm，加强筋的宽度为80～120mm且厚度为3～5mm。

3.根据权利要求1所述的柔性接触式吸热器保温密封箱，其特征在于，所述端部密封单元至少包括两组弹簧密封组件、一组铰链组件和两个转轴螺母。

4.根据权利要求1所述的柔性接触式吸热器保温密封箱，其特征在于，所述支撑架的上支撑板和下支撑板上均开设有安装孔，所述连接板和密封箱的面板上相应地开设有安装孔，所述可调连接组件穿过所述安装孔将支撑架和连接板与密封箱的面板连接。

5.根据权利要求4所述的柔性接触式吸热器保温密封箱，其特征在于，所述可调连接组件为双螺母螺栓，其中的螺栓依次穿过密封箱的面板、支撑架和连接板，其中的一个螺母位于连接板上方且另一个螺母位于连接板下方。