CN109668341B - 一种塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器 - Google Patents

Abstract

一种塔式太阳能热发电用多级固体颗粒太阳能吸热器，定日镜场(25、26、27)分别为吸热塔(22)上部的环形布置的第三级吸热段(16)、第二级吸热段(10)、第一级吸热段(4)提供辐射能量。低温固体颗粒储罐(23)的低温固体颗粒(3)经螺旋提升机(24)输运至颗粒分配器(1)，在颗粒分配器(1)底部的锥形改流体(2)的导流作用下，低温固体颗粒(3)流入第一级吸热段(4)加热，进入第一级颗粒混合室(9)，均温后流入下一级吸热段。在末级流量调节机构(18)的作用下，经锥形漏斗(17)流入高温固体颗粒储罐(20)。高温固体颗粒(19)将热量传递给发电工质后变成低温固体颗粒(3)，然后流入低温固体颗粒储罐(23)。

Description

一种塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器

技术领域

本发明涉及一种固体颗粒吸热器。

背景技术

太阳能热发电站中配备大规模储热系统能够在阴雨、云遮、日落等太阳辐照不足时提供系统持续发电所需的热量，有效延长了电站运行时间。储热系统还使太阳能热发电站稳定、安全地向电网提供可靠电力，其储能成本低，仅为大规模蓄电池储能成本的1/30。熔融盐同时作为吸热工质和储热介质已经大量应用于Solar Two、Andasol、Gemasolar等电站，但需配置电伴热系统防止熔融盐凝固，工作温度不能低于290℃。为防止熔融盐高温分解，工作温度通常不高于565℃。

固体颗粒作为传热储热介质能够在超过1000℃高温下稳定工作，为提高发电效率和降低发电成本提供了可能，因此成为国际研究热点。当前固体颗粒吸热器主要分为自由下落式、阻碍下落式、旋转窑式、流化床式等几种，各种固体颗粒吸热器都有其优点和缺点。

孔洞流常见于日常生活和工业中，如粮仓卸载、矿粉排料、颗粒物料输运等。当颗粒物质形成孔洞流时，颗粒流量通常十分稳定，且流量的大小只与开孔的大小有关。文献《The flow of granular solids through orifices.Chemical engineering science,1961,15.3-4:260-269.》提出水平孔洞流流量的经验计算公式：

其中Q₀为颗粒流量,g为重力加速度，D₀为孔洞直径，d_p为颗粒粒径，ρ_b为颗粒堆积密度，C₀和k均为常量。

文献《GPU-based discrete element simulation on flow regions of flatbottomed cylindrical hopper.Powder Technology,2016,304:218-228.》从颗粒微观尺度出发，发现当料面高度h大于某临界转换高度时，才能实现稳定的颗粒排料和稳定的颗粒分布。文献《Powder discharge from a hopper-standpipe system modeled withCPFD.Advanced Powder Technology,2017,28.2:481-490.》验证了底部结构为锥形的料仓卸料速度大于平底料仓，并对流量关联式进行了修正，当料仓半锥角小于一定阈值时能够实现料仓内颗粒的整体流动。

ξ＝45.6-0.423δ

其中Q₀为颗粒流量,g为重力加速度，D₀为孔洞直径，d_p为颗粒粒径，ρ_b为颗粒堆积密度，α为锥形料仓半锥角，C₀和k均为常量,F为颗粒流量修正系数，ξ为锥形料仓中颗粒卸料的特征角，δ为颗粒间内摩擦角。

美国专利US20130284163公布了一种利用固体颗粒在不透明金属管里流化吸热的吸热器，能够有效控制颗粒流动和强化吸热。但该专利是利用金属管的间接吸热与换热的，同传统的熔融盐吸热器原理相同，同样存在金属管受热不均后的热应力破坏和局部热斑被烧熔的问题，同时由于管内固体颗粒的无序流动，极易造成金属管内壁面的磨损，影响金属管的使用寿命。美国专利US8109265公布了一种使空气在吸热腔体中循环的自由下落式颗粒吸热器，能够有效降低热损，缺点在于颗粒下落速度过快，颗粒温升不高。中国专利CN106524541A公布了一种密集陶瓷颗粒在重力驱动下在竖直或倾斜的圆柱形孔道内下落的固体颗粒吸热器，能够增加颗粒辐照停留时间，但是缺点在于背光侧孔道内颗粒可能无法有效吸热。中国专利CN101634490A公布了一种利用吸热球体作为吸热工质的吸热器，能够有效缓解入射能流分布不均带来的热应力破坏，缺点在于流动控制困难和球体吸热不均匀。中国专利CN108458506A公布了一种填充内插件石英管式颗粒吸热器，颗粒在流动方向的流道截面渐缩，能够有效实现有序的颗粒流动轨迹，但是存在辐照区域的无效照射。

发明内容

本发明的目的在于克服现有固体颗粒吸热器的技术缺陷，提供一种基于定日镜场分区域控制的塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器。

本发明固体颗粒吸热器包括颗粒分配器、第一锥形改流体、固体颗粒、第一级吸热段、第二级吸热段、第三级吸热段、高温固体颗粒储罐、颗粒换热器、吸热塔、低温固体颗粒储罐、螺旋提升机、第一级颗粒混合室、第二级颗粒混合室、第三级锥形漏斗和第三级流量调节机构、内环定日镜场、中环定日镜场，以及外环定日镜场。第一锥形改流体位于颗粒分配器内，位于其底部。内环定日镜场、中环定日镜场、外环定日镜场环绕吸热塔布置，分别为吸热塔上部的第三级吸热段、第二级吸热段、第一级吸热段提供辐射能量。三个吸热段上下布置，每个吸热段均由石英玻璃管束组成，石英玻璃管束由多根竖直石英玻璃管环形布置组成。颗粒分配器位于第一级吸热段的上方；第一级吸热段位于第二级吸热段的上方；第二级吸热段位于第三级吸热段的上方；第三级吸热段位于第三级锥形漏斗和第三级流量调节机构的上方。第三级流量调节机构周向布置多根绕其中轴的金属杆，金属杆端部的圆形金属片位于第三级锥形漏斗下方，用于调节第三级锥形漏斗的开度。第一级颗粒混合室位于第一级吸热段和第二段吸热段之间；第二级颗粒混合室位于第二级吸热段和第三段吸热段之间。高温固体颗粒储罐位于第三级锥形漏斗和第三级流量调节机构的下方；颗粒换热器位于高温固体颗粒储罐的下方；低温固体颗粒储罐位于颗粒换热器的下方。螺旋提升机位于低温固体颗粒储罐和颗粒分配器之间，用于将低温固体颗粒储罐中的固体颗粒输运至颗粒分配器。吸热器工作时，固体颗粒从上至下依次流经颗粒分配器、第一级吸热段、第一级颗粒混合室、第二级吸热段、第二级颗粒混合室、第三段吸热段、第三级锥形漏斗和第三级流量调节、高温固体颗粒储罐、颗粒换热器、低温固体颗粒储罐。

第一级颗粒混合室包括位于其顶部的第一级锥形漏斗和第一级流量调节机构、位于其底部的第二锥形改流体和第一组搅拌机。第一级流量调节机构周向布置多根绕其中轴的金属杆，金属杆端部的圆形金属片位于第一级锥形漏斗下方，用于调节第一级锥形漏斗的开度；第一组搅拌机安装于第二锥形改流体的侧面。第二级颗粒混合室包括位于其顶部的第二级锥形漏斗和第二级流量调节机构、位于其底部的第三锥形改流体和第二组搅拌机。第二级流量调节机构周向布置多根绕其中轴的金属杆，金属杆端部的圆形金属片位于第二级锥形漏斗下方，用于调节第二级锥形漏斗的开度；第二组搅拌机安装于第三锥形改流体的侧面。

本发明中内保温层位于石英玻璃管束的每根石英玻璃管内的背光侧，内保温层与石英玻璃管的一半管壁紧密接触，没有与内保温层接触的石英玻璃管内的空间供固体颗粒流动。定义H为石英玻璃管长度，z轴为竖直方向，固体颗粒在z∈(0,H]流动通道的流道截面积不变。流通通道截面为内半径为r、外半径为R的半同心圆环，其中R为石英玻璃管内径的一半。每根石英玻璃管底部均设置锥形漏斗，与自由下落式颗粒吸热器相比，在相同的下落高度下，采用锥形漏斗能够显著降低固体颗粒的流速，因此延长了固体颗粒的辐照停留时间，提高了固体颗粒单次下落过程的温升。石英玻璃管束采用环形布置，为降低石英玻璃管间漏光损失，相邻两根管间的间隙

与石英玻璃管的内径D满足：

所述的颗粒流通通道面向辐射能流，为实现固体颗粒均匀吸热，并使得管束内颗粒流动顺畅，石英玻璃管束内颗粒层厚度R-r与颗粒粒径d需满足：

6d≤R-r≤12d

本发明的固体颗粒吸热器的吸热段为多级，吸热段间设置固体颗粒混合室，非均匀受热的固体颗粒在固体颗粒混合室内掺混。吸热段采用多级配置的方式，配合环形定日镜场，易于实现固体颗粒吸热器的规模化发展。

所述的第一级流量调节机构、第二级流量调节机构和第三级流量调节机构均由带螺纹的阀杆、锥形圆台、阀门手轮、环形布置的棒状金属杆、焊接在金属杆两端的直角三角形金属片和与漏斗出口面积相等的圆形金属片，以及包围金属杆中部的基座等组成。锥形圆台套在阀杆的非螺纹段；阀门手轮套在阀杆的螺纹段。锥形圆台位于阀门手轮的上部，锥形圆台的底面与阀门手轮的顶面相接触，锥形圆台位于流量调节机构的中心。竖直方向的阀杆与水平方向环形布置的棒状金属杆垂直，棒状金属杆位于流量调节机构的周向。锥形圆台侧壁焊接有环形的肋片，棒状金属杆端部的直角三角形金属片嵌在肋片间隙中。包围金属杆中部的基座消除了金属杆的竖直方向的位移。阀门手轮绕阀杆中螺纹段旋转造成锥形圆台的竖直方向位移，形成锥形圆台侧壁与金属杆端部的直角三角形金属片之间的接触力，产生金属杆在水平方向的整体位移。金属杆端部的圆形金属片的水平移动可以实现锥形漏斗出口的开度调节。

设初始状态时圆形金属片处于锥形漏斗出口边缘，漏斗全开，则锥形漏斗出口截面积S与锥形圆台的竖直方向的位移h的关系为：

其中，k₁为锥形圆台的斜度，R为圆形金属片与锥形漏斗出口半径。

所述的流量调节机构能够通过改变锥形圆台的竖直位移，实现锥形漏斗出口截面积S的调节，进一步实现对环形布置的石英玻璃管束中各管流量的均匀调控。

所述的固体颗粒混合室的下部为固体颗粒掺混机构。固体颗粒掺混机构由锥形改流体和安装于锥形改流体侧面不同高度上的搅拌机组成。锥形改流体的顶角θ满足如下关系：

90°-θ/2≥θ_r

其中θ_r为固体颗粒的休止角。

因此在锥形改流体的作用下，搅拌掺混后的固体颗粒均匀地分配于下一级吸热段中环形布置的石英玻璃管中。

固体颗粒分配器位于第一级吸热段的上部，固体颗粒分配器的底部也安装有锥形改流体，锥形改流体的顶角θ仍满足如下关系：

90°-θ/2≥θ_r

因此，固体颗粒分配器中的固体颗粒被均匀地分配于第一级吸热段中环形布置的石英玻璃管中。在锥形改流体的作用下，不存在固体颗粒流动死区。

固体颗粒在高温下化学稳定性和流动性良好，优选的形状为球形，也可以为椭球形或其他形状，直径范围为200微米-1毫米。优选的固体颗粒有陶瓷颗粒、烧结铝矾土颗粒、碳化硅颗粒、硅石颗粒等。固体颗粒可采用单一粒径也可采用多种粒径。为了提高传热效率，固体颗粒应选用具有较高导热系数的材料。为了降低掺混过程颗粒的磨损率，固体颗粒应具有较高的硬度。为增强固体颗粒对太阳光及周围高温颗粒热辐射的吸收，固体颗粒应具有较高的辐射吸收比。

石英玻璃管能够在1200℃的高温条件下长期工作，且具备良好的抗热震性能。直径50-100mm的管材单根长度可以达到6m，也可以通过端面熔接的方式生产长度超过6m的管材。优选的石英玻璃管采用石英原料和真空电熔法生产，在整个太阳光谱都具有良好的透过率。

本发明的定日镜场环绕吸热塔布置，根据定日镜与吸热塔的距离，将定日镜场划分成内环、中环、外环区域。不同区域的定日镜分别为不同吸热段提供聚光能量，因此能够实现吸热段内均匀的能流密度分布，有效地避免了吸热段局部过热和剧烈的热冲击。

本发明颗粒吸热器具有如下优点：

(1)根据不同吸热段的热负荷，分别接受不同区域的定日镜提供的聚光能量能够吸热段内均匀的能流密度分布。

(2)颗粒混合室上部的流量调节机构可以实现吸热段内颗粒流速的调节；颗粒混合室下部的锥形改流体和安装于锥形改流体侧面不同高度上的搅拌机能够实现颗粒的掺混以降低整个吸热段内颗粒间温度差异，并对下一级吸热段颗粒流量均匀分配。

(3)颗粒层具有较薄的厚度，能够保证颗粒层内颗粒间热量的充分传递，且辐照区域内不存在无效照射。

(4)固体颗粒流通通道出口为锥形漏斗，能够保证固体颗粒流量稳定。流量调节机构能够实现各管中颗粒流量均匀分配。

(5)颗粒流道内无阻碍物，管内颗粒流动不出现堵塞。

(6)下落过程中固体颗粒流动轨迹可控，不受外部环境影响，无颗粒逸散。

(7)下落过程中固体颗粒的流量可调，能够适应外部聚光辐射能流的波动。

(8)石英玻璃管具有良好的透光性，下落过程中固体颗粒直接吸热，能够承受高密度聚光辐射能流加热。

本发明的工作过程如下：

经定日镜场收集的聚光辐射能流投射至石英玻璃管束的外表面，较少部分聚光辐射能流被反射和被吸收，绝大部分聚光辐射能流经由石英玻璃管束的外表面进入石英玻璃管束内部，被石英玻璃管束内下落的管内向光侧固体颗粒所吸收。聚光辐射能转化为管内向光侧固体颗粒的热能，管内向光侧的固体颗粒温度升高。同时由于颗粒之间紧密接触，管内向光侧高温颗粒通过热传导和热辐射的方式将热量传递给内保温层侧颗粒。由于颗粒粒径较小，其直径范围为200微米-1毫米之间，因此颗粒和石英玻璃管内表面以及颗粒和颗粒之间的接触面积较大，有利于颗粒的吸热以及颗粒之间的热量传递。

低温固体颗粒储罐内存储的低温固体颗粒经螺旋提升机输运至吸热段上部的颗粒分配器。在颗粒分配器中锥形改流体的导流作用下，低温固体颗粒均匀地流入石英玻璃管束内。调节末级流量调节机构中金属杆端部圆形金属片水平位移，使固体颗粒出口的截面积为零，直至下落的固体颗粒充满石英玻璃管束内空隙空间。然后根据投入辐射能流及各级吸热段的集热需求，分别调节各级流量调节机构，确定各级吸热段内颗粒流量；并分配不同区域的定日镜分别为不同吸热段提供聚光能量，以实现吸热段内均匀的能流密度分布。在各级吸热段工作过程中，各级颗粒混合室中的搅拌机强化了颗粒之间的掺混，促进辐射能量的均匀吸收并防止局部颗粒过热，搅拌机安装在各级颗粒混合室底部锥形改流体的侧面。固体颗粒在管内流动过程中始终填满石英玻璃管束内的流通通道，对石英玻璃管壁有一定的冷却作用，可以提升石英玻璃管在使用过程中运行的可靠性和安全性。由于固体颗粒在石英玻璃管中的缓慢下落，对石英玻璃管内壁面的磨损较轻。

固体颗粒自上而下流经各级吸热段和各吸热段间的颗粒混合室，最后吸热充分的固体颗粒由末级吸热段底部流出，进入高温固体颗粒储罐中存储。高温固体颗粒流入颗粒换热器，将热量传递给水蒸气、超临界二氧化碳等发电工质。经换热后高温固体颗粒被冷却为低温固体颗粒，依靠重力或者固体颗粒输运设备流至低温固体颗粒储罐内存储。低温固体颗粒再次被螺旋提升机提升后流入石英玻璃管束吸收聚光辐射能流，重复以上步骤对固体颗粒反复利用。

附图说明

图1为本发明的一种基于定日镜场分区域控制的塔式太阳能热发电用固体颗粒吸热器；

图2为环形吸热段的俯视图；

图3a为本发明的单根石英玻璃管填充内保温层的俯视图；

图3b为本发明的单根石英玻璃管填充内保温层的左视图；

图3c为本发明的单根石英玻璃管填充内保温层的主视图；

图4a为流量调节机构的俯视图；

图4b为锥形漏斗卸料出口全开时，流量调节机构的剖面图；

图4c为锥形漏斗卸料出口闭合时，流量调节机构的剖面图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

如图1所示，本发明固体颗粒吸热器包括颗粒分配器1、第一锥形改流体2、固体颗粒3、第一级吸热段4、第二级吸热段10、第三级吸热段16、高温固体颗粒储罐19、颗粒换热器21、吸热塔22、低温固体颗粒储罐23、螺旋提升机24、第一级颗粒混合室9、第二级颗粒混合室15、第三级锥形漏斗17和第三级流量调节机构18、内环定日镜场25、中环定日镜场26，以及外环定日镜场27。第一锥形改流体2置于颗粒分配器1中，位于其底部。第三级流量调节机构18中金属杆端部的圆形金属片位于第三级锥形漏斗17下方，用于调节第三级锥形漏斗17的开度。内环定日镜场25、中环定日镜场26、外环定日镜场27环绕吸热塔22布置，分别为吸热塔22上部的第三级吸热段16、第二级吸热段10、第一级吸热段4提供辐射能量。三个吸热段上下布置，每个吸热段均由石英玻璃管束组成，石英玻璃管束由多根竖直石英玻璃管环形布置。颗粒分配器1位于第一级吸热段4的上方；第一级吸热段4位于第二级吸热段10的上方；第二级吸热段10位于第三级吸热段16的上方；第三级吸热段16位于第三级锥形漏斗17和第三级流量调节机构18的上方。第一级颗粒混合室9位于第一级吸热段4和第二段吸热段10之间；第二级颗粒混合室15位于第二级吸热段10和第三段吸热段16之间。高温固体颗粒储罐19位于第三级锥形漏斗17和第三级流量调节机构18的下方；颗粒换热器21位于高温固体颗粒储罐19的下方；低温固体颗粒储罐23位于颗粒换热器21的下方。螺旋提升机24位于低温固体颗粒储罐23和颗粒分配器1之间，用于将低温固体颗粒储罐23中的固体颗粒3输运至颗粒分配器1。因此，吸热器工作时，固体颗粒3从上至下依次流经颗粒分配器1、第一级吸热段4、第一级颗粒混合室9、第二级吸热段10、第二级颗粒混合室15、第三段吸热段16、第三级锥形漏斗17和第三级流量调节18、高温固体颗粒储罐19、颗粒换热器21、低温固体颗粒储罐23。

第一级颗粒混合室9包括位于其顶部的第一级锥形漏斗5和第一级流量调节机构6、位于其底部的第二锥形改流体8和第一组搅拌机7。第一级流量调节机构6中金属杆端部的圆形金属片位于第一级锥形漏斗5下方，用于调节第一级锥形漏斗5的开度；第一组搅拌机9安装于第二锥形改流体8的侧面。第二级颗粒混合室15包括位于其顶部的第二级锥形漏斗11和第二级流量调节机构12、位于其底部的第三锥形改流体14和第二组搅拌机13。第二级流量调节机构12中金属杆端部的圆形金属片位于第二级锥形漏斗11下方，用于调节第二级锥形漏斗11的开度；第二组搅拌机13安装于第三锥形改流体14的侧面。

在颗粒分配器1中的锥形改流体2的导流作用下，低温固体颗粒3均匀地流入第一级吸热段4内。经第一级吸热后固体颗粒流入第一级颗粒混合室9，在锥形改流体8的侧面上的第一组搅拌机7的作用下强化颗粒间的掺混，以促进辐射能量的均匀吸收并防止局部颗粒过热现象。经搅拌后的固体颗粒在锥形改流体8的作用下均匀地流入第二级吸热段10中，然后重复如上所述的吸热-搅拌-分配过程，直至完成末级吸热达到设定温度，成为高温固体颗粒19，在第三级流量调节机构18的作用下，经锥形漏斗17流入高温固体颗粒储罐20进行存储。高温固体颗粒19流入颗粒换热器21将热量传递给发电工质后变成低温固体颗粒3，然后流入低温固体颗粒储罐23。低温固体颗粒储罐23中低温固体颗粒3在螺旋提升机24的提升回到颗粒分配器1中。如此循环往复，完成热力过程。

如图2所示，以第一级吸热段4为例，第一级吸热段4由环形布置的石英玻璃管4a和填充于石英玻璃管4a内的内保温层4b组成。石英玻璃管4a中未填充内保温层4b的半环形间隙为固体颗粒流道。其余两级吸热段的结构与第一级吸热段4相同。

如图3a、图3b和图3c所示，以单根吸热管为例，固体颗粒自上而下流动，固体颗粒流动区域面向投射的太阳光。固体颗粒在z∈(0,H]流动通道的流道截面积不变。

如图4a所示，以第一级流量调节机构6为例，流量调节机构主要包括锥形圆台6a，环形布置的棒状金属杆6d及分别焊接在金属杆6d两端的直角三角形金属片6c和圆形金属片6e，包围金属杆6d中部的基座6f。锥形圆台6a套在阀杆6g的非螺纹段。锥形圆台6a侧壁焊接有环形的肋片6b，棒状金属杆6d端部的直角三角形金属片6c嵌在肋片间隙中。

如图4b、图4c所示，锥形圆台6a套在阀杆6g的非螺纹段；阀门手轮6h套在阀杆6g的螺纹段。锥形圆台6a位于阀门手轮6h的上部，锥形圆台6a的底面与阀门手轮6h的顶面相接触。基座6f包围金属杆6d的中部，限制了金属杆6d的竖直位移。阀门手轮6h绕阀杆6g中螺纹段旋转造成锥形圆台6a的竖直方向位移，形成锥形圆台6a侧壁与金属杆6d端部的直角三角形金属片6c之间的接触力，产生金属杆6d在水平方向的整体位移。圆形金属片6e的面积与锥形漏斗5的出口面积相等，因此能够通过旋转阀门手轮6h调节圆形金属片6e的水平位移，因此实现多根环形布置的吸热管中流量的均匀调节。

Claims (5)

1.一种塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器，其特征在于：所述颗粒吸热器包括颗粒分配器(1)、第一锥形改流体(2)、固体颗粒(3)、第一级吸热段(4)、第二级吸热段(10)、第三级吸热段(16)、高温固体颗粒储罐(24)、第一级颗粒混合室(9)、第二级颗粒混合室(15)、第三级锥形漏斗(17)和第三级流量调节机构(18)、内环定日镜场(25)、中环定日镜场(26)，以及外环定日镜场(27)；第一锥形改流体(2)置于颗粒分配器(1)中，位于其底部；第三级流量调节机构(18)中金属杆端部的圆形金属片位于第三级锥形漏斗(17)下方，用于调节第三级锥形漏斗(17)的开度；内环定日镜场(25)、中环定日镜场(26)、外环定日镜场(27)环绕吸热塔(22)布置，分别为吸热塔(22)上部的第三级吸热段(16)、第二级吸热段(10)、第一级吸热段(4)提供辐射能量；三个吸热段上下布置，每个吸热段均由石英玻璃管束组成，石英玻璃管束由多根竖直石英玻璃管环形布置；颗粒分配器(1)位于第一级吸热段(4)的上方；第一级吸热段(4)位于第二级吸热段(10)的上方；第二级吸热段(10)位于第三级吸热段(16)的上方；第三级吸热段(16)位于第三级锥形漏斗(17)和第三级流量调节机构(18)的上方；第一级颗粒混合室(9)位于第一级吸热段(4)和第二级吸热段(10)之间；第二级颗粒混合室(15)位于第二级吸热段(10)和第三级吸热段(16)之间；高温固体颗粒储罐(19)位于第三级锥形漏斗(17)和第三级流量调节机构(18)的下方；颗粒换热器(21)位于高温固体颗粒储罐(19)的下方；低温固体颗粒储罐(23)位于颗粒换热器(21)的下方；螺旋提升机(24)位于低温固体颗粒储罐(23)和颗粒分配器(1)之间，用于将低温固体颗粒储罐(23)中的固体颗粒(3)输运至颗粒分配器(1)；吸热器工作时，固体颗粒(3)从上至下依次流经颗粒分配器(1)、第一级吸热段(4)、第一级颗粒混合室(9)、第二级吸热段(10)、第二级颗粒混合室(15)、第三级吸热段(16)、第三级锥形漏斗(17)和第三级流量调节(18)、高温固体颗粒储罐(19)、颗粒换热器(21)、低温固体颗粒储罐(23)。

2.按照权利要求1所述的塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器，其特征在于：第一级颗粒混合室(9)包括位于其顶部的第一级锥形漏斗(5)和第一级流量调节机构(6)、位于其底部的第二锥形改流体(8)和第一组搅拌机(7)；第一级流量调节机构(6)中金属杆端部的圆形金属片位于第一级锥形漏斗(5)下方，用于调节第一级锥形漏斗(5)的开度；第一组搅拌机(9)安装于第二锥形改流体(8)的侧面；第二级颗粒混合室(15)包括位于其顶部的第二级锥形漏斗(11)和第二级流量调节机构(12)、位于其底部的第三锥形改流体(14)和第二组搅拌机(13)；第二级流量调节机构(12)中金属杆端部的圆形金属片位于第二级锥形漏斗(11)下方，用于调节第二级锥形漏斗(11)的开度；第二组搅拌机(13)安装于第三锥形改流体(14)的侧面。

3.按照权利要求2所述的塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器，其特征在于：设初始状态时圆形金属片处于第一级锥形漏斗(5)出口边缘、第二级锥形漏斗(11)出口边缘和第三级锥形漏斗(17)出口边缘，上述三级锥形漏斗全开，则上述三级锥形漏斗出口截面积S与对应的锥形圆台的竖直方向的位移h的关系为：

其中，k₁为上述三级锥形圆台的斜度，R为圆形金属片与上述三级锥形漏斗出口的半径。

4.按照权利要求1或2所述的塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器，其特征在于：所述的第一锥形改流体、第二锥形改流体和第三锥形改流体的顶角θ与颗粒休止角θ_r满足如下关系：

90°-θ/2≥θ_r。

5.按照权利要求1所述的塔式太阳能热发电用多级固体颗粒吸热器，其特征在于：所述石英玻璃管束的每根石英玻璃管内的背光侧内有保温层，内保温层与石英玻璃管的一半管壁紧密接触，没有与内保温层接触的石英玻璃管内的空间供固体颗粒流动；相邻两根石英玻璃管间的间隙

与石英玻璃管的内径D满足：

石英玻璃管束内颗粒层厚度R-r与颗粒粒径d需满足：

6d≤R-r≤12d。

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