CN110953733B - 一种太阳能聚光吸热器及熔盐储热供暖供冷站 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于二次发射塔太阳能聚光的太阳能聚光吸热器及熔盐储热供暖供冷站，尤其是提供了一种村镇太阳能供暖及蓄热技术。该吸热器让熔盐始终处于密闭的装置里，避免了熔盐直接和聚焦的太阳光和空气直接接触，让太阳能通过吸热器上表面的太阳能吸附涂料高效的吸收，可以达到比传统的二次反射太阳能聚热更高的热转化效率；同时，巧妙的将电加热的功能融合进去，做到了熔盐加热器和太阳能聚光吸热器的二合一，做到了高度的集成化和小型化，尤其是应用到一种熔盐储热供暖供冷站中，为村镇的清洁能源集中供暖供冷提供了一种多能混合供能的优选方案，当然，可以作为传统的太阳能发电的供能站。

Description

一种太阳能聚光吸热器及熔盐储热供暖供冷站

技术领域

本发明公开了一种太阳能聚光吸热器及熔盐储热供暖供冷站的技术，尤其是村镇太阳能供暖及蓄热技术，属于太阳能二次反射塔光热利用的技术领域。

背景技术

现有的二次反射太阳能吸热器里的熔盐是裸露的，是直接让聚焦的太阳光直接照射，一方面，容易使熔盐温度局部过高而发生分解，另一方面，裸露的熔盐吸热器里容易让砂石等杂质落入其中，同时，熔盐裸露的状态下，熔盐散热更快，安全性也不足。

现有的二次反射太阳能吸热器里没有合适且足够的位置安装电加热管，其功能比较单一；太阳光直接照射熔盐加热，其技术比较原始，该领域的技术一直没有很好得到突破，现有的技术还沿用至今。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的太阳能聚光吸热器及熔盐储热供暖供冷站，让熔盐始终处于密闭的装置里，避免了熔盐直接和聚焦的太阳光和空气直接接触，让太阳能通过吸热器上表面的太阳能吸附涂料高效的吸收，可以达到比传统的二次反射太阳能聚热更高的热转化效率；同时，巧妙的将电加热的功能融合进去，做到了熔盐加热器和太阳能聚光吸热器的二合一，做到了高度的集成化和小型化。尤其是应用到一种熔盐储热供暖供冷站中，为村镇的清洁能源集中供暖供冷提供了一种多能混合供能的优选方案，当然，可以作为传统的太阳能发电的供能站。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种太阳能聚光吸热器,包括太阳能聚光吸热器本体，其特征在于，所述的太阳能聚光吸热器本体从上到下依次为吸热体、导流体、外壳体，该吸热体整体呈平底锅状，在其上表面上设置有太阳能吸热涂料，在其底面上设置有若干导热凸体；所述的外壳体整体呈一个大漏斗状，其底部设置有若干管接口，其上端口和所述的吸热体的上沿口固接，且两者固接后形成一个空腔，所述的导流体整体也呈平底锅状，其上部轮廓线和所述的吸热体底部的轮廓线贴合，且在其下表面的中轴线上设置有贯穿其平底的导流接口，所述的导流体外径小于所述的外壳体的内径，所述的导流体设置在吸热体和外壳体之间且三者共有一条中轴线，且把所述的空腔分隔成上下两个贯通的环形流道，所述的导流接口伸出所述的外壳体的底部且是该环形流道的一端口，相应的，所述的管接口是该环形流道的另一端口。

在上述的一种太阳能聚光吸热器，其特征在于：在环形流道内还设置有若干电加热管。通常，电加热管为直插式直管形，把电加热管设置在吸热器的内部，可以更方便的安装维修电加热管。电加热管可以起到辅助熔盐加热的作用，以防熔盐温度过低时产生凝结；或者，足够大的电加热功率配置，可以利用谷电直接加热熔盐储热，以弥补太阳能不足的日子里的高峰期用电需求，同时起到电力的调峰填谷的作用，比起电化学储能效果更好。

在上述的一种太阳能聚光吸热器，其特征在于，在所述的太阳能聚光吸热器本体的上端口沿口处设置有排空阀，该排空阀连通所述的环形流道。通常，该排空阀也是常压阀，在排空的同时保持熔盐罐内部始终处于常压状态，同时，也可以接入一熔盐溢流装置，保证了熔盐升温膨胀后的体积变化。

在上述的一种太阳能聚光吸热器，其特征在于：所述的导流体内部具有隔热层。

在上述的一种太阳能聚光吸热器，其特征在于：所述的吸热体的上部内沿口上设置有一环形台阶，该环形台阶上搁置有一耐高温的透明玻璃盖。通常，这样的设计既保证了吸热体表面的太阳能吸附涂料的清洁，更主要的是起到保温隔热作用，隔绝了吸热体表面和流通空气产生的热交换，从而阻止了热量的快速散发。

在上述的一种太阳能聚光吸热器，其特征在于：所述的吸热体的上表面设置有若干垂直该表面的支撑杆，该支撑杆顶部和所述的环形台阶齐平，该支撑杆和环形台阶上搁置有一耐高温的透明玻璃盖。通常，增加了该支撑杆可以更好的把透明玻璃盖托住。

在上述的一种太阳能聚光吸热器，其特征在于，所述的太阳能聚光吸热器本体顶端设置有电动开启关闭功能的保温盖。通常，保温盖板为左右两片对开式结构，用滑轮支撑在导轨上，使用电机驱动，通过保温盖板的自动启闭功能，可以在来云工况下根据DCS信号迅速关闭，降低吸热器的热损失；在来雨及沙尘天气下对吸热器进行防护，防止雨水及沙尘进入吸热器内部。

在上述的一种太阳能聚光吸热器，其特征在于，所述的外壳体的外表面上设置有一复合保温层。

一种熔盐储热供暖供冷站，包括所述的太阳能聚光吸热器本体、单熔盐储罐、熔盐泵、熔盐换热器、板式换热器或溴化锂制冷机组、定日镜、二次曲面反射镜、镜场控制系统、熔盐，其特征在于，该定日镜以二次曲面反射镜为中心呈同心圆状层层分布其四周；该太阳能聚光吸热器本体设置在在所述的二次曲面反射镜的正下方，通过该镜场控制系统控制镜场内所有的定日镜，将太阳光反射到所述的二次曲面反射镜上，经二次曲面反射镜将太阳光聚焦到该太阳能聚光吸热器本体的顶部；所述的单熔盐储罐上部近熔盐液位线的上方的侧面上设置有熔盐进口、排空口，近熔盐液位线下方的侧面上设置有一热熔盐出口，近底部设置有一冷熔盐进口和冷熔盐出口，所述的热熔盐出口和冷熔盐进口通过熔盐输送管道和所述的熔盐换热器连接成一个闭式循环回路，所述的熔盐泵就安装在该循环回路上，该熔盐换热器的换热介质进出口分别和所述的板式换热器或溴化锂制冷机组相连；所述的管接口和所述的冷熔盐出口通过熔盐输送管道连通且在两者之间的熔盐管道上设置有熔盐泵，所述的太阳能聚光吸热器本体设置在所述的单熔盐储罐的顶部，权利要求1中所述的导流接口和所述的热熔盐进口通过一专用连接管连通，该连接管至少其中一段的安装后的高度不低于该太阳能聚光吸热器本体的沿口高度，这样的设计，可以保证环形流道内的熔盐始终是充满的，避免在熔盐泵没开启时吸热体底部的熔盐流失，出现吸热体处于高温太阳能聚光干烧状态，造成吸热体温度过高而发生意外。通常，所述的熔盐为经过活性金属处理过的高纯氯化物熔盐，或者，为高纯碳酸盐或碳酸盐混合物熔盐。通常，如果把板式换热器或溴化锂制冷机组换成小型发电机组后，就变成了一套小型太阳能发电系统。通常，该多能熔盐储热供暖供冷站采用两种能源供热，白天采用太阳能，晚上谷电时段采用电能，或者两种能源一起混合供热。

在上述的一种熔盐储热供暖供冷站，其特征在于，所述的太阳能聚光吸热器本体设置在所述的单熔盐储罐的顶部，且两者连为一体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图仅提供参考和说明用，并非用来对本发明加以限制。

图1是本发明提供的一种太阳能聚光吸热器的结构示意图；

图2是本发明提供的一种太阳能聚光吸热器的部件分解图；

图3是本发明提供的一种吸热体的结构示意图；

图4是本发明提供的图3对应的俯视图；

图5是本发明提供的一种太阳能聚光吸热器和单熔盐储罐连接为一体的结构示意图；

图6是本发明提供的一种熔盐储热供暖供冷站的系统示意图；

图7是本发明提供的太阳能聚光吸热器的一种实施例示意图；

图8是本发明提供的另一种太阳能聚光吸热器的结构示意图；

图9是本发明提供的一种连接管的结构示意图。

图中：太阳能聚光吸热器本体1、电加热管2、排空阀3、隔热层4、透明玻璃盖5、保温盖6、复合保温层7、单熔盐储罐8、热熔盐进口8a、排空口8b、热熔盐出口8c、冷熔盐进口8d、冷熔盐出口8e、熔盐泵9、吸热体10、太阳能吸热涂料10a、导热凸体10b、环形台阶10c、支撑杆10d、导流体11、导流接口11a、外壳体12、管接口12a、空腔13、环形流道14、熔盐换热器15、板式换热器或溴化锂制冷机组16、定日镜17、二次曲面反射镜18、镜场控制系统19、熔盐20、发电机组21、热熔盐储罐22、热熔盐进口22a、冷熔盐储罐23、冷熔盐进口23a、热熔盐泵24、冷熔盐泵25、连接管26。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1：

如图1、图2、图3和图4所示，一种太阳能聚光吸热器,包括太阳能聚光吸热器本体1，太阳能聚光吸热器本体1从上到下依次为吸热体10、导流体11、外壳体12，该吸热体10整体呈平底锅状，在其上表面上设置有太阳能吸热涂料10a，在其底面上设置有若干导热凸体10b；外壳体12整体呈一个大漏斗状，其底部外表面上设置有一复合保温层7，其底部设置有若干管接口12a，其上端口和吸热体10的上沿口固接，且两者固接后形成一个空腔13，导流体11整体也呈平底锅状，其上部轮廓线和所述的吸热体10底部的轮廓线贴合，且在其下表面的中轴线上设置有贯穿其平底的导流接口11a，该导流体11外径小于外壳体12的内径，该导流体11设置在吸热体10和外壳体12之间且三者共有一条中轴线，且把该空腔13分隔成上下两个贯通的环形流道14，该导流接口11a伸出外壳体12的底部且是该环形流道14的一端口，相应的，该管接口12a是该环形流道14的另一端口。

本实施例中，在环形流道14内还设置有若干电加热管2。

本实施例中，在太阳能聚光吸热器本体1的上端口沿口处设置有排空阀3，该排空阀3连通环形流道14。

本实施例中，该导流体11内部具有隔热层4。

本实施例中，该吸热体10的上部内沿口上设置有一环形台阶10c，该环形台阶10c上搁置有一耐高温的透明玻璃盖5。

本实施例中，太阳能聚光吸热器本体1顶端还设置有电动开启关闭功能的保温盖6。

实施例2：

如图5和图6所示，一种熔盐储热供暖供冷站，包括太阳能聚光吸热器本体1、单熔盐储罐8、熔盐泵9、熔盐换热器15、板式换热器或溴化锂制冷机组16、定日镜17、二次曲面反射镜18、镜场控制系统19、熔盐20，该定日镜17以二次曲面反射镜18为中心呈同心圆状层层分布其四周；该太阳能聚光吸热器本体1设置在在二次曲面反射镜18的正下方，通过该镜场控制系统19控制镜场内所有的定日镜17，将太阳光反射到二次曲面反射镜18上，经二次曲面反射镜18将太阳光聚焦到该太阳能聚光吸热器本体1的顶部。

该单熔盐储罐8近熔盐液位线上方的侧面上设置有热熔盐进口8a、排空口8b，该热熔盐进口8a的内管端伸到熔盐液位线上下即可；该单熔盐储罐8上部近熔盐液位线下方的侧面上设置有一热熔盐出口8c，近底部设置有一冷熔盐进口8d和冷熔盐出口8e，该热熔盐出口8c和冷熔盐进口8d通过熔盐输送管道和熔盐换热器16连接成一个闭式循环回路，熔盐泵9就安装在该循环回路上，该熔盐换热器15的换热介质进出口分别和板式换热器或溴化锂制冷机组16相连；管接口12a和冷熔盐出口8e通过熔盐输送管道连通且在两者之间的熔盐管道上设置有熔盐泵9；该太阳能聚光吸热器本体1设置在单熔盐储罐8的顶部且两者连为一体，导流接口11a和热熔盐进口8a通过一专用的连接管26连通，该连接管26至少其中一段在安装后的高度不低于该太阳能聚光吸热器本体1的沿口高度。

本实施例中，熔盐20为经过活性金属处理过的高纯氯化物熔盐，或者，为高纯碳酸盐或碳酸盐混合物熔盐。

本实施例中，该熔盐储热供暖供冷站采用两种能源供热，白天采用太阳能，晚上谷电时段采用电能，或者两种能源一起混合供热。

实施例3：

如图7所示，是一种太阳能聚光吸热器本体1的另一种应用实施例，包括太阳能聚光吸热器本体1、热熔盐储罐22、冷熔盐储罐23、热熔盐泵24、冷熔盐泵25、熔盐换热器15、定日镜17、二次曲面反射镜18、镜场控制系统19、熔盐20、发电机组21；该定日镜17以二次曲面反射镜18为中心呈同心圆状层层分布其四周；该太阳能聚光吸热器本体1设置在在二次曲面反射镜18的正下方，通过该镜场控制系统19控制镜场内所有的定日镜17，将太阳光反射到二次曲面反射镜18上，经二次曲面反射镜18将太阳光聚焦到该太阳能聚光吸热器本体1的顶部。

该热熔盐储罐22顶部设置有热熔盐进口22a和热熔盐泵24，该冷熔盐储罐23顶部设置有冷熔盐进口23a和冷熔盐泵25，熔盐换热器15其中的熔盐入口端和热熔盐泵24连接，另一端则和该冷熔盐进口23a连接，该热熔盐进口22a则和太阳能聚光吸热器本体1上的导流接口11a连接，该太阳能聚光吸热器本体1上的管接口12a和冷熔盐泵25连接。

该熔盐换热器15的热交换介质的两个接口被连接到发电机组21，该发电机组21通常为蒸汽轮机发电机组，或者。为超临界二氧化碳发电机组。

实施例4：

如图8所示，吸热体10的上表面设置有若干垂直该表面的支撑杆10d，该支撑杆10d顶部和环形台阶10c齐平，该支撑杆10d和环形台阶10c上搁置有一耐高温的透明玻璃盖5。其它的则和实施例1一样，在此不再一一赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了太阳能聚光吸热器本体、电加热管、排空阀、隔热层、透明玻璃盖、保温盖、复合保温层、单熔盐储罐、热熔盐进口、排空口、热熔盐出口、冷熔盐进口、冷熔盐出口、熔盐泵、吸热体、太阳能吸热涂料、导热凸体、环形台阶、支撑杆、导流体、导流接口、外壳体、管接口、空腔、环形流道、熔盐换热器、板式换热器或溴化锂制冷机组、定日镜、二次曲面反射镜、镜场控制系统、熔盐、发电机组、热熔盐储罐、冷熔盐储罐、热熔盐进口、冷熔盐进口、热熔盐泵、冷熔盐泵、连接管等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。本技术中以熔盐作为储热材料，但并不局限于熔盐一种蓄热材料，使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种太阳能聚光吸热器,包括太阳能聚光吸热器本体（1），其特征在于，所述的太阳能聚光吸热器本体（1）从上到下依次为吸热体（10）、导流体（11）、外壳体（12），该吸热体（10）整体呈平底锅状，在其上表面上设置有太阳能吸热涂料（10a），在下表面上设置有若干导热凸体（10b）；所述的外壳体（12）整体呈一个大漏斗状，其底端设置有若干管接口（12a），其上端口和所述的吸热体（10）的上沿口固接，且两者固接后形成一个空腔（13），所述的导流体（11）上表面轮廓线和所述的吸热体（10）底部的轮廓线贴合，且在其下表面的中轴线上设置有贯穿其平底的导流接口（11a），所述的导流体（11）外径小于所述的外壳体（12）的内径，所述的导流体（11）设置在吸热体（10）和外壳体（12）之间且三者共有一条中轴线，且把所述的空腔（13）分隔成上下两个相互贯通的环形流道（14），所述的导流接口（11a）伸出所述的外壳体（12）且是该环形流道（14）的一端口，相应的，所述的管接口（12a）是该环形流道（14）的另一端口。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光吸热器，其特征在于，在环形流道（14）内还设置有若干电加热管（2）。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光吸热器，其特征在于，在所述的太阳能聚光吸热器本体（1）的上端口沿口处设置有排空阀（3），该排空阀（3）连通所述的环形流道（14）。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光吸热器，其特征在于，所述的导流体（11）内部具有隔热层（4）。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光吸热器,其特征在于，所述的吸热体（10）的上部内沿口上设置有一环形台阶（10c），该环形台阶（10c）上搁置有一耐高温的透明玻璃盖（5）。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能聚光吸热器,其特征在于，所述的吸热体（10）的上表面设置有若干垂直该表面的支撑杆（10d），该支撑杆（10d）顶部和所述的环形台阶（10c）齐平，该支撑杆（10d）和环形台阶（10c）上搁置有一耐高温的透明玻璃盖（5）。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光吸热器,其特征在于，所述的太阳能聚光吸热器本体（1）顶端设置有电动开启关闭功能的保温盖（6）。

8.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光吸热器,其特征在于，所述的外壳体（12）的底部外表面上设置有一复合保温层（7）。

9.一种包含权利要求1-8任意一项所述太阳能聚光吸热器的熔盐储热供暖供冷站，包括所述的太阳能聚光吸热器本体（1）、单熔盐储罐（8）、熔盐泵（9）、熔盐换热器（15）、板式换热器或溴化锂制冷机组（16）、定日镜（17）、二次曲面反射镜（18）、镜场控制系统（19）、熔盐（20），其特征在于，该定日镜（17）以二次曲面反射镜（18）为中心呈同心圆状层层分布其四周；该太阳能聚光吸热器本体（1）设置在所述的二次曲面反射镜（18）的正下方，通过该镜场控制系统（19）控制镜场内所有的定日镜（17），将太阳光反射到所述的二次曲面反射镜（18）上，经二次曲面反射镜（18）将太阳光聚焦到该太阳能聚光吸热器本体（1）的顶部；所述的单熔盐储罐（8）上部近熔盐液位线上方的侧面上设置有热熔盐进口（8a）、排空口（8b），近熔盐液位线下方的侧面上设置有一热熔盐出口（8c），近底部设置有一冷熔盐进口（8d）和冷熔盐出口（8e），所述的热熔盐出口（8c）和冷熔盐进口（8d）通过熔盐输送管道和所述的熔盐换热器（15）连接成一个闭式循环回路，所述的熔盐泵（9）就安装在该循环回路上，该熔盐换热器（15）的换热介质进出口分别和所述的板式换热器或溴化锂制冷机组（16）相连；所述的管接口（12a）和所述的冷熔盐出口（8e）通过熔盐输送管道连通且在两者之间的熔盐管道上设置有熔盐泵（9）；所述的太阳能聚光吸热器本体（1）设置在所述的单熔盐储罐（8）的顶部，所述的导流接口（11a）和所述的热熔盐进口（8a）通过一连接管（26）连通，该连接管（26）至少其中一段在安装后的高度不低于该太阳能聚光吸热器本体（1）的沿口高度。

10.根据权利要求9所述的一种熔盐储热供暖供冷站，其特征在于，所述的太阳能聚光吸热器本体（1）设置在所述的单熔盐储罐（8）的顶部，且两者连为一体。

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