CN113390190B - 一种二次反射式颗粒吸热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能光热发电领域，具体是一种二次反射式颗粒吸热器，包括：二次反射阵列、相邻设置的二次反射仓和吸热仓；所述二次反射仓设有供入射光通过的一次入射口，二次反射仓和吸热仓之间设有供反射光通过的二次入射口；所述二次反射阵列可转动的安装在二次反射仓内，用于反射二次反射仓的入射光至吸热仓；所述二次反射仓内设有一个或多个风机，用于产生气幕封闭所述一次入射口和/或二次入射口；所述吸热仓内相对于所述二次入射口设有吸热通道，吸热工质通过所述吸热通道接收所述二次反射阵列的反射光辐射的热量；有益效果：使颗粒工质吸热面位于吸热仓内，减少外部冷风对颗粒的扰动，减少颗粒工质的热损失，提升吸热器热效率。

Description

一种二次反射式颗粒吸热器

技术领域

本发明涉及太阳能光热发电领域，具体是一种二次反射式颗粒吸热器。

背景技术

经济的高速发展不可避免的带来了能源问题和环境问题，人们对美好生活的向往必然需要有一个优美的、舒适的生活环境；提倡风能、太阳能、水能和潮汐能等可再生新能源的开发利用。

颗粒吸热器作为新一代太阳能光热发电系统的重要部件，是一种具有其自身独特优势的吸热器，使用固体颗粒作为吸热工质，能够实现700~1000℃的高温吸热，对提升太阳能光热发电系统光电转化效率，降低度电成本，拓展光热发电市场具有重要意义；

但是，现有的颗粒吸热器，多是下落式颗粒吸热器，或斜板下落式颗粒吸热器颗粒下落速度和颗粒吸热层均匀程度不易控制、易受外部风扰动的影响，造成颗粒质量损失和热损失，导致吸热器的吸热效率低；或是透明管束型吸热器，存在大尺寸耐温玻璃管束难以制造、可靠性差、成本高、易堵塞、管束间流量分配和受热不均等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二次反射式颗粒吸热器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种二次反射式颗粒吸热器，包括：二次反射阵列、相邻设置的二次反射仓和吸热仓；所述二次反射仓设有供入射光通过的一次入射口，二次反射仓和吸热仓之间设有供反射光通过的二次入射口；所述二次反射阵列可转动的安装在二次反射仓内，用于反射二次反射仓的入射光至吸热仓；所述二次反射仓内设有一个或多个风机，用于产生气幕封闭所述一次入射口和/或二次入射口，还用于冷却所述二次反射阵列；所述吸热仓内相对于所述二次入射口设有吸热通道，吸热工质通过所述吸热通道接收所述二次反射阵列的反射光辐射的热量。

作为本发明进一步的方案：所述二次反射阵列包括：转动连接在所述二次反射仓内的基座，若干阵列安装在所述基座朝向二次入射口的一面的反射单元，以及调节单元，所述调节单元控制反射单元转动以使反射单元的反射面迎合经过所述一次入射口的入射光。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置的风机，产生气幕封闭一次入射口和二次入射口，将二次反射仓、吸热仓与外部隔离，并使颗粒工质吸热面位于吸热仓内，减少外部冷风对颗粒的扰动，解决颗粒被风吹散的影响；减少外部风引起高温颗粒的散热损失；吸热仓内设置有传送机构形成的吸热通道，传送机构水平输送颗粒至二次反射光线的投射区域吸收辐射，进入投射区域的颗粒厚度和速度稳定可控，整体结构紧凑，结构简单，效率高、成本低。

附图说明

图1为本发明提供的一个实施例中二次反射式颗粒吸热器的结构示意图。

图2为本发明提供的一个实施例中二次反射镜阵列的结构示意图。

附图中：1-二次反射仓；101-弧面后墙；2-一次入射口；3-二次反射镜阵列；301-基座；302-第一转轴；303-竖杆；304-第二转轴；305-镜面支架；306-反射镜；4-第一风机；401-第一风机入口管；402-第一风机出口；5-第二风机；501-第二风机入口管；502-第二风机出口管；6-第三风机；601-第三风机出口管；602-第三风机入口管；7-吸热仓；701-二次入射口；702-隔板；8-颗粒料仓；801-进料口；802-出料口；803-刮片；804-挡片；9-传送带；901-传送轮；902-从动轮；903-拨板；10-颗粒出口。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

请参阅图1，本发明提供的一个实施例中，一种二次反射式颗粒吸热器，包括：二次反射阵列3、相邻设置的二次反射仓1和吸热仓7；所述二次反射仓1设有供入射光或反射光通过的一次入射口2，二次反射仓1和吸热仓7之间设有供反射光通过的二次入射口701；所述二次反射阵列3可转动的安装在二次反射仓1内，用于反射二次反射仓1的入射光至吸热仓7；所述二次反射仓1内设有一个或多个风机，用于产生气幕封闭所述一次入射口2和/或二次入射口701，还用于冷却所述二次反射阵列3；所述吸热仓7内相对于所述二次入射口701设有吸热通道，吸热工质通过所述吸热通道接收所述二次反射阵列3的反射光辐射的热量。

本实施例的一种场景中，所述的相邻设置的二次反射仓1和吸热仓7是组合安装构成的，也可以是一体加工成型的；二次反射仓1和吸热仓7的制作材料可以选择耐高温、耐腐蚀、抗寒性能强的材料；将二次反射仓1和吸热仓7通过安装结构安装在外部机构上，所述的外部机构可以是太阳能发电设备、太阳能发电设备的配套设备、地面或建筑物表面；安装结构可以是安装架或连接螺栓或两者的组合；一次入射口2的设置位置与太阳光线的照射角度或镜场聚焦光线适应的，保证对太阳光线的利用效率；本实施例中，风机设有三个，分别为第一风机4、第二风机5和第三风机6，共同构成了用于产生封闭一次入射口2和二次入射口701的气幕的结构；第一风机4的第一风机入口管401开口朝向二次反射阵列3一侧；第一风机4的第一风机出口402设于一次入射口内侧边缘，第二风机5的第二风机入口管501入口承接第一风机出口402，第二风机5的第二风机出口管502的开口设于二次入射口内侧边缘，第三风机6的第三风机入口管602入口对接第二风机出口管502的开口，第三风机6的第三风机出口管601开口朝向二次反射阵列3另一侧；

本装置使用时，镜场聚焦光线由一次入射口2入射至二次反射镜阵列3，经二次反射镜阵列3反射后光线穿过二次入射口701照射到吸热通道上流通或传送的吸热工质如颗粒，具体是氧化铝、橄榄石或二氧化硅等固体颗粒；实现吸热。在光线传递的过程中，其经过一次入射口2、二次入射口701，而第一风机4、第二风机5和第三风机6共同构成的结构输出高速气流形成薄空气幕将一次入射口2和二次入射口701封闭，使得二次反射仓1和吸热仓相对与外界隔开，减少外部冷风对颗粒的扰动，解决颗粒被风吹散的影响；同时，还可减少外部风引起颗粒的散热损失；且还将对二次反射镜阵列3作为反射光结构工作过程中的吸热热量进行吹散，实现冷却，在吹散的同时，将二次反射镜阵列3的反射面进行吹扫，净化反射面灰尘的作用，保持反射光学效率和二次反射镜阵列3的结构稳定性。

如图1所示，本实施例的第二种场景中，所述二次反射仓1的截面形状为梯形，所述的风机设置在呈梯形的二次反射仓1的角落；在另一些场景中，所述二次反射仓1的截面可以是多边形、圆形或不规则形状；相应的风机设置在呈多边形、圆形或不规则形状的二次反射仓1的角落；所述二次反射仓1与吸热仓7为可拆卸连接，在所述二次反射仓1与吸热仓7之间设有隔板702，所述隔板702上开设有开口构成二次入射口701；所述的隔板702可用于安装第二风机5。

本实施例的第三种场景中，多个所述风机呈环形设置于所述二次反射仓内，相邻位置的两个风机的进口与出口相对设置；所述风机设有两个，分别为第一风机4和第三风机6，将上一种场景中第二风机5所在位置进行圆弧处理，使得第一风机4的高速气流能够平滑的传递到二次入射口701侧并形成气幕；之后，由于第三风机6的第三风机入口管602入口抽风产生的负压使得二次入射口701侧形成气幕后的高速气流自然蔓延到第三风机入口管602入口，进行下一次的利用；最终高速气流形成循环；

本实施例的第四种场景中，所述风机设有一个，为第一风机4，仅在所述的一次入射口2侧并形成气幕，将二次反射仓1封闭，减小外界冷风对颗粒的扰动，解决颗粒被风吹散的影响、并减少热损失。

本实施例中所述的风机不局限于一个或三个，也可以是四个或四个以上；可以根据实际需要进行适应性调整；在其他一些场景中可采用如气泵、压力泵或散热器等能够产生气流形成气幕的机构，来取代风机实现对二次反射仓1的封闭。

为了提高所述风机的空气流循环效率和路径，保证对一次入射口2和二次入射口701的良好封闭性，使得在一次入射口2和二次入射口701产生的气幕既可以封闭二次反射仓1和吸热仓7，又不对入射光或反射光产生干涉；

在另一个实施例中，如图1所示，所述二次反射仓1内设有一个或多个导流单元，用于为所述风机产生的气幕导向构成循环的风道；本实施例中，所述导流单元采用具有弧形导流部的弧面后墙101，将弧面后墙101设置于二次反射仓1的其中一个角落，与风机配合实现气幕的生成和气流的循环；并且，在弧面后墙101导流的过程中，其导流后气流的传递方向是与风机的进口或出口方向相对应的，以便构成完整的循环气流回路。

本实施例中，所述弧面后墙101可以采用与二次反射仓1相同材质的材料焊接或一体加工成型；且所述弧面后墙101的弧形导流部的弧度是可调的；以便于适应不同流速的导流要求；

在一些场景中，所述弧面后墙101为空心结构，在所述弧面后墙101内嵌设有磁性件或吸附件，通过所述磁性件或吸附件收集二次反射仓1内尘埃或异物，避免对二次反射阵列3的工作造成干涉，提高其对入射光的反射效率。

在另一个实施例中，所述二次反射仓1内设有控温单元，用于控制所述二次反射仓1内气温。

在本实施例的一种场景中，所述二次反射仓1内设有温度传感器，温度传感器与风机电性连接，根据所述温度传感器监测的二次反射仓1内气温，控制风机的工作功率；维持二次反射仓1内气体流速，保证气幕的稳定性。

需要说明的是，本实施例所采用的温度传感器为现有技术的应用，本专业技术人员能够根据相关的描述实现所要达到的功能，或通过相似的技术实现所需完成的技术特性，在这里就不再详细描述。

在一个实施例中，如图2所示，所述二次反射阵列3包括：转动连接在所述二次反射仓内的基座301，若干阵列安装在所述基座301朝向二次入射口701的一面的反射单元；反射单元的反射面迎合经过所述一次入射口2的入射光。

本实施例中，所述的基座301通过第一转轴302安装在所述二次反射仓1的内表面，通过转动第一转轴302调整所述基座301相对与所述二次反射仓1的内表面的夹角，进而控制反射单元的反射面，使得反射单元的反射面迎合经过所述一次入射口2的入射光，将入射光反射到吸热仓7内被吸热通道上流通或传送的颗粒吸收。

本实施例中，二次反射镜阵列3的整体角度可围绕基座301旋转可调，单个反射镜旋转角度一维可调，便于自动控制光线反射角度和入射光线角度。

本实施例的另一个场景中，所述的反射单元包括发射镜306以及安装反射镜306的镜面支架305，多个所述镜面支架305分别通过第二转轴304转动安装在阵列于所述基座301朝向二次入射口701的一面的竖杆303上；在需要调节所述反射镜306的镜面时，通过转动所述第二转轴304来实现，使得反射镜306的镜面始终处于对入射光最佳的角度。

在另一个实施例中，所述二次反射阵列3还包括调节单元，所述调节单元控制反射单元转动以使反射单元的反射面迎合经过所述一次入射口的入射光。

具体的，所述调节单元包括驱动件，所述驱动件的输出端与基座301和二次反射仓1的转动连接点连接，或所述驱动件的输出端与基座和反射单元的转动连接点连接，驱动件通过基座301或直接带动反射单元转动；

本实施例中，所述转动连接点为一种连接方式，可以由转轴的连接构成，可以是由合页的连接构成；所述的驱动件包括马达和齿轮组，或带轮组，所述的马达安装在所述二次反射仓1内，并通过齿轮组或带轮组连接转轴转动连接，所述的转轴为第一转轴302和第二转轴304；马达驱动第一转轴302和第二转轴304转动，带动基座301或直接带动反射单元旋转，以调节其与基座301之间的夹角，迎合由所述一次入射口2入射的入射光。

本实施例的另一个场景中，所述驱动件包括伸缩杆，所述伸缩杆安装在基座301与所述二次反射仓内壁之间，通过所述伸缩杆控制基座301与所述二次反射仓1内壁之间的夹角，来调节反射镜的反射角。

在另一个实施例中，如图1所示，所述吸热仓7内至少水平设置有传送带9构成所述吸热通道，所述传送带9的输入端设有颗粒料仓8，传送带9的输出端设有颗粒出口10；

本实施例中，所述传送带9通过传送轮901和被动轮呈水平方向安装在吸热仓7的底部，所述颗粒料仓8有暂存颗粒，在所述颗粒料仓8的顶部设有位于吸热仓7外的进料口801，通过所述进料口801可以灵活的及时的添加、补充颗粒给颗粒料仓8。

本实施例的第一种场景中，所述颗粒料仓8的出料口802安装有刮片803，刮片803下端与传送带9的间距可调，用于控制吸热工质在传送带9上的分布厚度，并刷理保证厚度均匀。所述出料口插装有挡片804，挡片804可调整出料口802的横截面积，用于控制吸热工质流向传送带9的流量；

所述的刮片803铰接在所述出料口802靠近所述颗粒出口10的一端，在颗粒（吸热工质）由出料口802流至传送带9的过程中，将成堆的颗粒均匀的刷理在传送带9上，便于传送带9传送过程中颗粒的均匀吸热。

本实施例的第二种场景中，所述吸热仓内设有拨动件，所述拨动件拨动传送带以其震动，使吸热工质翻动并在吸热通道上的均匀吸热；

所述拨动件包括与传送带9共享动力的从动轮902，具体是与传送轮901共享动力；所述从动轮902转动设置在传送带9侧部，沿着从动轮902的径向安装有拨板903，从动轮902转动带动所述拨板903拨动所述传送带9。从动轮902可设置一个或多个。拨板903沿从动轮902周向可安装一个或多个，从动轮902径向高度可调，用于调整传送带9的震动频率或幅度。

所述拨板903拨动传送带9上下震动，使传送带9上的颗粒翻动，使其更均匀的接受二次反射辐射，达到均匀加热颗粒的目的，提升颗粒吸热器的吸热效率。

在另一个场景中，所述拨动件包括转动安装在所述吸热仓7内的从动轮902，以及与所述从动轮902同轴安装的凸轮，所述凸轮的凸轮部用于拨动所述传送带，使传送带9上的颗粒翻动，使其更均匀的接受二次反射辐射，达到均匀加热颗粒的目的，提升颗粒吸热器的吸热效率。

本发明的工作原理：通过风机的设置，在二次反射仓内部壁面形成环形气流循环结构，在两个光线入射口制造空气射流风幕，以双重风幕的形式，进一步减少外界风对颗粒的扰动和热损失的影响，具体是第一层风幕隔绝外部冷风进入二次反射仓产生扰动，第二层风幕进一步起到隔绝作用，把高温颗粒辐射、对流产生的高温空气限制在吸热仓内，降低高温空气与内壁面的接触面积，减少对流换热和冷空气扰动热损；与二次入射口相对设置的吸热通道，使得吸热工质水平传送或流动，相较与下落型颗粒吸热器，其对吸热工质的接受辐射厚度和传送速度可控，吸热工质的均匀性和吸热均匀性效果更佳。另外，第二风幕隔绝颗粒产生的粉尘进入二次反射仓，减少污染二次反射镜的风险，风机还具备冷却二次反射镜阵列和净化其二次反射镜表面灰尘的作用，保持反射光学效率和二次反射镜阵列的结构稳定性。

本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种二次反射式颗粒吸热器，其特征在于，包括：二次反射阵列、相邻设置的二次反射仓和吸热仓；

所述二次反射仓设有供入射光通过的一次入射口，二次反射仓和吸热仓之间设有供反射光通过的二次入射口；

所述二次反射阵列可转动的安装在二次反射仓内，用于反射二次反射仓的入射光至吸热仓；

所述二次反射仓内设有一个或多个风机，用于产生气幕封闭所述一次入射口和/或二次入射口，还用于冷却所述二次反射阵列；

所述吸热仓内相对于所述二次入射口设有吸热通道，吸热工质通过所述吸热通道接收所述二次反射阵列的反射光辐射的热量；

所述吸热仓内至少水平设置有传送带构成所述吸热通道，所述传送带的输入端设有颗粒料仓，传送带的输出端设有颗粒出口，所述颗粒料仓的出料口安装有刮片，用于刷理出料口流向传送带的吸热工质。

2.根据权利要求1所述的二次反射式颗粒吸热器，其特征在于，所述二次反射阵列包括：

转动连接在所述二次反射仓内的基座，

若干阵列安装在所述基座朝向二次入射口的一面的反射单元，

以及调节单元，所述调节单元控制反射单元转动以使反射单元的反射面迎合经过所述一次入射口的入射光。

3.根据权利要求2所述的二次反射式颗粒吸热器，其特征在于，所述调节单元包括驱动件，所述驱动件的输出端与基座和二次反射仓的转动连接点连接，或所述驱动件的输出端与基座和反射单元的转动连接点连接，驱动件通过基座或直接带动反射单元转动。

4.根据权利要求1所述的二次反射式颗粒吸热器，其特征在于，所述二次反射仓内设有一个或多个导流单元，用于为所述风机产生的气幕导向构成循环的风道。

5.根据权利要求1所述的二次反射式颗粒吸热器，其特征在于，多个所述风机呈环形设置于所述二次反射仓内，相邻位置的两个风机的进口与出口相对设置。

6.根据权利要求1所述的二次反射式颗粒吸热器，其特征在于，所述吸热仓内设有拨动件，所述拨动件拨动传送带以使其震动，使吸热工质翻动并在吸热通道上的均匀吸热。

7.根据权利要求6所述的二次反射式颗粒吸热器，其特征在于，所述拨动件包括与传送带共享动力的从动轮，所述从动轮转动设置在传送带侧部，沿着从动轮的径向安装有拨板，从动轮转动带动所述拨板拨动所述传送带。

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