CN109898047B - 一种高温真空集热管端部高反射隔热涂层的制备方法 - Google Patents

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本发明公开了一种高温真空集热管端部高反射隔热涂层的制备方法，包括如下步骤：(1)将可伐表面采用砂纸打磨，粗糙度低于5μm，然后用酒精进行擦拭清洗，吹干；(2)将待喷涂玻璃表面用酒精进行清洗，吹干；(3)采用大气等离子喷涂技术在可伐和玻璃表面制备氧化锆陶瓷隔热涂层，具体工艺参数为：电流为300‑600A，电压为40‑80V，H2的流量10‑50L/min，Ar的流量为40‑100L/min，喷涂速度为4‑10mm/s，喷涂距离为100‑200mm。本发明采用大气等离子喷涂技术在可伐和玻璃表面喷涂一层陶瓷隔热涂层，能有效降低可伐‑玻璃连接处的温度，从而达到保护集热管有效的延长集热管使用寿命的目的。

Description

一种高温真空集热管端部高反射隔热涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高温真空集热管端部高反射隔热涂层的制备方法。
背景技术
槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，通过槽形抛物面反射镜将太阳能聚焦到太阳能真空集热管上，太阳能真空集热管将热量吸收并传递给集热管内的导热介质，导热介质再将热量传输给工作介质水将其加热成高压高温蒸汽，用以驱动汽轮发电机组发电。其中太阳能高温真空集热管为该系统的核心部件，其外管为透明玻璃管，为减少玻璃管表面的光线反射损失以及提高光谱透滤、化学稳定性及抗爆晒性，管内外壁涂有增透膜层。太阳能真空集热管的内管为金属内管，多为不锈钢管，为加强金属内管的能量吸收作用，金属内管外表面涂覆选择性吸收膜以提高太阳能吸收效果。为了减少热损失并防止选择性吸收膜氧化，玻璃套管与金属内管端部封接在一起形成真空环形空间。
在槽式电站中，集热器采用南北放置，这样可以提高全年平均发电效率。但集热管南北放置时反射聚焦的高温太阳光倾斜的照射到封接处，造成封接处较大的热应力，易使玻璃-金属封接处失效，因此需要采用遮光罩将光线遮挡的同时又能将反射光线反射到金属内管上，增加热效率。遮光罩一般采用反光性好的薄壁材料制成，目前所用遮光罩材质为不锈钢或铝材料。
在集热系统工作过程中，金属材料导热快，容易造成局部超温，导致集热管破损。因此，如何避免金属-玻璃封接处局部快速过热成为影响集热管使用寿命的关键。
发明内容
针对现有技术中高温真空集热管在使用过程中金属-玻璃封接处容易过热引起热应力导致的集热管破裂的问题，本发明的目的在于提供一种高温真空集热管端部高反射隔热涂层的制备方法，直接在高温真空集热管金属-玻璃封接处制备高反射隔热涂层，避免在太阳光直射过程中导致的金属-玻璃封接处局部过热引起集热管破裂。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高温真空集热管端部高反射隔热涂层的制备方法，包括如下步骤：
(1)将可伐表面采用砂纸打磨，粗糙度低于5μm，然后用酒精进行擦拭清洗，吹干；
(2)将待喷涂玻璃表面用酒精进行清洗，吹干；
(3)采用大气等离子喷涂技术在可伐和玻璃表面制备氧化锆陶瓷隔热涂层，具体工艺参数为：电流为300-600A，电压为40-80V，H2的流量10-50L/min，Ar的流量为40-100L/min，喷涂速度为4-10mm/s，喷涂距离为100-200mm。
本发明在可伐和玻璃基体上采用大气等离子喷涂技术制备一层陶瓷隔热涂层，陶瓷材料具有较低的热导率，同时具有较好的隔热性能，可以通过等离子喷涂技术喷涂至不同基体材料表面，并与基体具有较好的结合强度，同时在加热和冷却过程中，不易变形开裂，从而可以很好地保护高温真空集热管可伐-玻璃封接处。
在本发明中，所述陶瓷隔热涂层的厚度为10～500μm。
在本发明中，所述陶瓷隔热涂层为氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)、氧化铝、氧化钇、氧化钛和氧化铒中的一种或两种以上低导热系数无机非金属材料，优选为氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)。
本发明的优点在于：
本发明采用大气等离子喷涂技术在可伐和玻璃表面喷涂一层陶瓷隔热涂层，该涂层本身热导率低，同时具有很好的隔热作用，厚度可控，致密性高，成分较为均匀，能有效降低可伐-玻璃连接处的温度，从而达到保护集热管有效的延长集热管使用寿命的目的。采用本发明的方法制备的陶瓷隔热涂层致密孔隙率低于2％，隔热效果提高100-200℃。
附图说明
图1为采用本发明在可伐和玻璃表面制备的陶瓷隔热涂层的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本发明做进一步说明，但不意味着对本发明保护范围的限制。
如图1所示，采用本发明的方法直接在可伐1和玻璃2表面制备陶瓷隔热涂层3。
实施例1
1.将可伐表面采用砂纸打磨，粗糙度4μm，然后用酒精进行擦拭清洗，吹干；
2.将待喷涂玻璃表面用酒精进行清洗，吹干；
3.采用大气等离子喷涂技术在可伐和玻璃表面制备YSZ陶瓷隔热涂层，具体工艺参数为：电流350A，电压50V，H2流量30L/min，Ar流量50L/min，喷涂速度5mm/s，喷涂距离120mm，涂层厚度为100μm。
4.利用自制隔热性能测试设备测试其隔热性能，隔热效果指的稳态导热情况下(即经过涂层的热流固定时)涂层上下表面的温度差值。将热电偶分别置于涂层的表面以及基体中。将炉温升至设定的温度200℃，并保温一段时间，将涂层试样迅速置入炉中，并向圆管内通入冷却气流，待炉温恢复至设定温度，开始采集数据。发现涂层厚度为100μm，致密度98.5％时里层温度降低了70℃。
实施例2
1.将可伐表面采用砂纸打磨，粗糙度4μm，然后用酒精进行擦拭清洗，吹干；
2.将待喷涂玻璃表面用酒精进行清洗，吹干；
3.采用大气等离子喷涂技术在可伐和玻璃表面制备YSZ陶瓷隔热涂层，具体工艺参数为：电流400A，电压50V，H2流量30L/min，Ar流量60L/min，喷涂速度5mm/s，喷涂距离120mm，涂层厚度为150μm。
4.利用自制隔热性能测试设备测试其隔热性能，隔热效果指的稳态导热情况下(即经过涂层的热流固定时)涂层上下表面的温度差值。将热电偶分别置于涂层的表面以及基体中。将炉温升至设定的温度250℃，并保温一段时间，将涂层试样迅速置入炉中，并向圆管内通入冷却气流，待炉温恢复至设定温度，开始采集数据。发现涂层厚度为150μm，致密度99％时里层温度降低了110℃。
实施例3
1.将可伐表面采用砂纸打磨，粗糙度4μm，然后用酒精进行擦拭清洗，吹干；
2.将待喷涂玻璃表面用酒精进行清洗，吹干；
3.采用大气等离子喷涂技术在可伐和玻璃表面制备YSZ陶瓷隔热涂层，具体工艺参数为：电流420A，电压60V，H2流量30L/min，Ar流量70L/min，喷涂速度5mm/s，喷涂距离120mm，涂层厚度为100μm。
4.利用自制隔热性能测试设备测试其隔热性能，隔热效果指的稳态导热情况下(即经过涂层的热流固定时)涂层上下表面的温度差值。将热电偶分别置于涂层的表面以及基体中。将炉温升至设定的温度250℃，并保温一段时间，将涂层试样迅速置入炉中，并向圆管内通入冷却气流，待炉温恢复至设定温度，开始采集数据。发现涂层厚度为200μm，致密度99.5％时里层温度降低了150℃。

Claims (2)

1.一种高温真空集热管端部高反射隔热涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将可伐表面采用砂纸打磨，粗糙度低于5μm，然后用酒精进行擦拭清洗，吹干；
(2)将待喷涂玻璃表面用酒精进行清洗，吹干；
(3)采用大气等离子喷涂技术在可伐和玻璃表面制备氧化钇稳定的氧化锆陶瓷隔热涂层，具体工艺参数为：电流为300-420A，电压为40-60V，H2的流量10-50L/min，Ar的流量为40-100L/min，喷涂速度为4-10mm/s，喷涂距离为100-200mm。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷隔热涂层的厚度为10-500μm。
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