CN210179921U - 一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，包括由数个吸热管屏组，每个吸热管屏组中的各吸热管屏通过管道串联形成为一个独立的吸热介质流道，其中，吸热管屏组中的第一个吸热管屏中的下集箱上设置有吸热介质入口，每个吸热管屏组中的最后一个吸热管屏上的上集箱上设置有吸热介质出口，吸热介质在吸热介质流道内蛇形流动。采用该吸热器，当其中某一吸热介质流道发生故障无法正常运行时，能够有效降低该发生故障的吸热介质流道对整个吸热器的影响，防止因吸热器中某一吸热介质流道故障而导致的整个塔式太阳能热发电厂停机。

Description

一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器

技术领域

本实用新型涉及太阳能热发电技术领域，尤其是涉及一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器。

背景技术

吸热器是塔式太阳能热发电厂的核心设备，它的主要部件是吸热管，主要功能是将定日镜聚焦来的高能流密度太阳能传递给吸热管内的吸热介质，转换为吸热介质的热能。

对于塔式太阳能热发电厂而言，吸热器长时间在高温变速率的条件下工作，表面能流密度最高可达1000KW/m²以上。目前商业运行的塔式光热发电项目中，吸热器一般采用双吸热介质流通回路的设计形式，在吸热器运行过程中，当其中一个吸热介质流通回路中的吸热管屏发生故障时，为了保证吸热器的运行安全，一般需要将投射于该流通回路上的镜场能量撤离，但是，在塔式太阳能热发电厂的实际正常运行过程中，由于光斑投射精度的影响，相邻两个吸热介质流通回路连接处的太阳能量，一般是由同一组定日镜投射到吸热器表面的，因此，当其中一个吸热介质流通回路发生故障，需要撤离投射于该故障吸热介质流通回路中的能量时，也会使得相邻未发生故障的吸热介质流通回路中所接收的太阳能量减少。因此，当吸热器中一个吸热介质流通回路发生故障时，由于该吸热器中只有两个吸热介质回路，该故障吸热介质流通回路中的管屏数量占整个吸热器管屏数量的50％，并且，在相邻吸热介质回路中与该故障吸热介质回路相邻的吸热管屏上投射的能量也要被撤离，最终导致整个吸热器半数以上的吸热管屏无法正常接收太阳辐射。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷与不足，提供一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器。

一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，包括数个吸热管屏组，所述吸热管屏组包括有数个吸热管屏，所述吸热管屏包括有数个吸热管；所述吸热管内流动有用于吸收太阳能的吸热介质，每个吸热管屏组内的所述吸热管屏串联形成独立的吸热介质流道；所述吸热器包括至少四个吸热介质流道。

较佳地，当所述吸热介质流道的数量为偶数N时，两所述吸热介质流道为一个吸热介质流道组；当所述吸热介质流道的数量为奇数Q时，其中的Q-1个所述吸热介质流道两两一组，剩下的一个所述吸热介质流道单独一组，并且，同组内的所述吸热介质流道的出口所在的吸热管屏相邻。

较佳地，所述吸热管屏还包括有分别设于所述吸热管屏顶部和底部的上集箱和下集箱，所述上集箱和所述下集箱与所述吸热管连通；所述吸热介质流道中的第一个所述吸热管屏的下集箱上设置有吸热介质入口，最后一个所述吸热管屏的所述上集箱上设置有吸热介质出口，所述吸热介质通过所述吸热介质出入口，在每个单独的所述吸热介质流道内呈蛇形流动。

较佳地，每个所述吸热介质流道中的所述吸热管屏的数量相同。

较佳地，所述吸热介质流道包括至少两个流道部，每个所述流道部包括至少一个所述吸热管屏，所述吸热介质流道中的流道部沿所述吸热器表面连续设置，并且，所述流道部通过管道依次连接。

较佳地，所述吸热介质流道中的第一个所述流道部和最后一个所述流道部沿所述吸热器表面间隔设置，并且，所述流道部通过管道依次连接。

较佳地，所述每个流道部中的所述吸热管屏数量相同。

较佳地，所述吸热介质流道中的第一个所述流道部和最后一个所述流道部分别设于吸热面的以东西方向连线为中心线的南北两侧。

较佳地，当所述塔式太阳能热发电厂位于北半球时，所述吸热介质流道的出口位于东西方向连线以南区域；当所述塔式太阳能热发电厂位于南半球时，所述吸热介质流道的出口位于东西方向连线以北区域。

较佳地，所述吸热器为圆柱形吸热面或棱柱形吸热面。

本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、本实用新型提供的一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，通过将同一所述吸热介质流道组中的两个所述吸热介质流道的出口设计为相邻状态，从而可使得相邻面板的壁面温度不发生突变，从而有利于组合光斑的设计。

2、本实用新型提供的一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，通过在吸热面内设置四个或四个以上所述吸热介质流道，由于吸热面中设置的所述吸热介质流道数量较多，使得每一个所述吸热介质流道中分配的所述吸热管屏的数量减少；当某一所述吸热介质流道发生故障时，由于该所述吸热介质流道中的所述吸热管屏的数量减少，从而能降低该发生故障的所述吸热介质流道对整个所述吸热器中可利用的所述吸热管屏的数量的影响，从而可提高对太阳能的利用率。

3、本实用新型提供的一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，当所述吸热器中某一个所述吸热介质流道发生故障时，在撤离投射于该所述吸热介质流道表面的能量的同时，也会使得投射于与该故障所述吸热介质流道相邻的所述吸热介质流道中的能量减少，此时，若还保持正常工况下的所述吸热介质的流速，吸热介质中的能量将会加快流失，在所述吸热介质流道的出口处，所述吸热介质的温度将无法达到预设温度；

为了保证与故障的所述吸热介质流道相邻的所述吸热介质流道的出口处的所述吸热介质的温度达到预设温度，则需要降低该所述吸热介质流道中的所述吸热介质的流速；而通过设置四个或四个以上的所述吸热介质流道，在某一所述吸热介质流道发生故障时，只需要对与该故障的所述吸热介质流道相邻的所述吸热介质流道中的所述吸热介质的流速进行调整即可，对于不与该故障的所述吸热介质流道相邻的所述吸热介质流道，则完全不受影响；相对于只设置有两个所述吸热介质流道的吸热器，在故障发生时，可提高单位时间内吸热器产生达到预设温度的所述吸热介质的量，从而可增加对太阳能的利用率。

4、本实用新型提供的一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，吸热面中的各所述吸热介质流道中的所述吸热管屏数量一致，可保证各所述吸热介质流道的流速和管屏流阻基本一致，进而保证各所述吸热介质流道的能量损失大致相同，从而能够保证各所述吸热介质流道的出口处的所述吸热介质的温度大致相同；且有利于吸热器结构设计。

5、本实用新型提供的一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，所述吸热介质流道包括至少两个流道部，并且，当所述塔式太阳能热发电厂位于北半球时，所述吸热介质流道的所述吸热介质出口位于东西方向连线以南区域；当所述塔式太阳能热发电厂位于南半球时，所述吸热介质流道的所述吸热介质出口位于东西方向连线以北区域。由于太阳位置随时变化，会导致东西镜场可投射能量随时变化。本设计方案可以平衡由于太阳位置变化造成的东西镜场能量差异，从而可平衡该吸热介质流道的温差。

6、本实用新型提供的一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，通过将每个所述流道部中的所述吸热管屏的数量设置相同，进一步保证各所述吸热介质流道的出口处的所述吸热介质的温度相同，保证每个回路的熔盐入口流速和管屏流阻基本一致。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本实用新型的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本实用新型中的吸热介质流道展开示意图。

图2为本实用新型的一种四回路熔盐的无流通回路交叉吸热系统示意图。

图3为本实用新型的一种四回路熔盐的双流通回路交叉吸热系统示意图。

图4为本实用新型的一种四回路熔盐的四流通回路交叉吸热系统示意图。

1一吸热管屏，2-上集箱，3-下集箱，4-吸热介质入口，5-吸热介质出口，6-1-第一吸热介质流道，6-2-第二吸热介质流道，6-3-第三吸热介质流道，6-4-第四吸热介质流道，7-连通管。

具体实施方式

参见示出本实用新型实施例的附图，下文将更详细地描述本实用新型。然而，本实用新型可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本实用新型的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

如附图1，本实用新型提供了一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，包括数个吸热管屏组，吸热管屏组包括有数个吸热管屏1，吸热管屏1包括有数个吸热管；吸热管内流动有用于吸收太阳能的吸热介质，每个吸热管屏组内的吸热管屏串联形成独立的吸热介质流道；吸热器包括至少四个吸热介质流道。

通过在吸热面内设置四个或四个以上吸热介质流道，由于吸热面中设置的吸热介质流道数量较多，使得每一个吸热介质流道中分配的吸热管屏1的数量减少；当某一吸热介质流道发生故障时，由于该吸热介质流道中的吸热管屏1的数量减少，从而能降低该发生故障的吸热介质流道对整个吸热器中可利用的吸热管屏1的数量的影响，从而可提高对太阳能的利用率。

当吸热器中某一个吸热介质流道发生故障时，在撤离投射于该吸热介质流道表面的能量的同时，也会使得投射于与该故障吸热介质流道相邻的吸热介质流道中的能量减少，此时，若还保持正常工况下的吸热介质的流速，吸热介质中的能量将会加快流失，在吸热介质流道的出口5处，吸热介质的温度将无法达到预设温度；

为了保证与故障的吸热介质流道相邻的吸热介质流道的出口5处的吸热介质的温度达到预设温度，则需要降低该吸热介质流道中的吸热介质的流速；而通过设置四个或四个以上的吸热介质流道，在某一吸热介质流道发生故障时，只需要对与该故障的吸热介质流道相邻的吸热介质流道中的吸热介质的流速进行调整即可，对于不与该故障的吸热介质流道相邻的吸热介质流道，则完全不受影响；相对于只设置有两个吸热介质流道的吸热器，在故障发生时，可提高单位时间内吸热器产生达到预设温度的吸热介质的量，从而可增加对太阳能的利用率。

优选的，当吸热面内的吸热介质流道的数量为偶数N时，两吸热介质流道为一个吸热介质流道组；当吸热面内的吸热介质流道的数量为奇数Q时，其中的Q-1个吸热介质流道两两一组，剩下的一个吸热介质流道单独一组，且同组内的吸热介质流道的出口5所在的吸热管屏1相邻。通过将同一吸热介质流道组中的两个吸热介质流道的出口5设计为相邻状态，从而可使得相邻面板的壁面温度不发生突变，从而有利于组合光斑的设计。

优选的，吸热管屏1还包括有分别设于吸热管屏1顶部和底部的上集箱2和下集箱3，上集箱2和下集箱3与吸热管连通；吸热管屏1组中的第一个吸热管屏1下集箱3上设置有吸热介质入口4，吸热管屏1组中的最后一个吸热管屏1上集箱2上设置有吸热介质出口5，吸热介质通过吸热介质出入口4，在每个单独的吸热介质流道内呈蛇形流动。

优选的，每个吸热介质流道中的吸热管屏1的数量相同。吸热面中的各吸热介质流道中的吸热管屏1数量一致，可保证各吸热介质流道的流速和管屏流阻基本一致，进而保证各吸热介质流道的能量损失大致相同，从而能够保证各吸热介质流道的出口5处的吸热介质的温度大致相同；且有利于吸热器结构设计。

优选的，吸热介质流道包括至少两个流道部，每个流道部包括至少一个吸热管屏1，吸热介质流道中的流道部沿吸热器表面连续设置，并且，流道部通过管道7依次连接。

优选的，第一个流道部和最后一个流道部间隔设置，每个流道部通过管道依次连接。进一步保证各吸热介质流道的出口5处的吸热介质的温度相同，保证每个回路的熔盐入口4流速和管屏流阻基本一致。

优选的，每个流道部中的吸热管屏1的数量相同。

优选的，吸热介质流道中的第一个流道部和最后一个流道部分别设于吸热面的以东西方向连线为中心线的南北两侧。

优选的，当塔式太阳能热发电厂位于北半球时，吸热介质流道的出口5位于东西方向连线以南区域；当塔式太阳能热发电厂位于南半球时，吸热介质流道的出口5位于东西方向连线以北区域。吸热介质流道包括至少两个流道部，并且，当塔式太阳能热发电厂位于北半球时，吸热介质流道的吸热介质出口5位于东西方向连线以南区域；当塔式太阳能热发电厂位于南半球时，吸热介质流道的吸热介质出口5位于东西方向连线以北区域。由于太阳位置随时变化，会导致东西镜场可投射能量随时变化。本设计方案可以平衡由于太阳位置变化造成的东西镜场能量差异，从而可平衡该吸热介质流道的温差。

优选的，吸热面为圆柱形吸热面或棱柱形吸热面。

下面通过三个实施例来进一步阐述上述观点：

实施例1，如附图2，一种四回路熔盐的无流通回路交叉吸热系统，环形吸热面被均匀分为四组吸热管屏1组，每组吸热管屏1组由8个吸热管屏1串联组合而成，形成一个单独的吸热介质流道，第一吸热介质流道6-1与第四吸热介质流道6-4为一个吸热介质流道组，其出口5相邻；第二吸热介质流道6-2与第三吸热介质流道6-3为一个吸热介质流道组，其出口5相邻，且第一吸热介质流道6-1与第二吸热介质流道6-2从北方向出发，往朝南方向流通；第三吸热介质流道6-3与第四吸热介质流道6-4从南方向出发，往朝北方向流通。当第一吸热介质流道6-1故障时，仅需调节第四吸热介质流道6-4的流速，同理，当第二吸热介质流道6-2故障时，仅需调节第三吸热介质流道6-3的流速，且由于整个吸热面被分为四个吸热介质流道，当某一吸热介质流道故障时，整个吸热系统的热量损失仅为总能量的四分之一，在其他实施例中，吸热面还可被分为X个吸热介质流道，而当某已吸热介质流道故障时，其能量损失仅为总能量的X分之一。且由于上述四个吸热介质流道都为从南向北流经或是从北向南流经，不论太阳的南北方向位置，都不会影响整个吸热介质流道的吸热工作，从而平衡了整个吸热系统。

实施例2，如附图3，一种四回路熔盐的双流通回路交叉吸热系统，同样环形吸热面被均匀分为四组吸热管屏1组，每组吸热管屏1组由8个吸热管屏1串联组合而成，形成一个单独的吸热介质流道，第一吸热介质流道6-1与第三吸热介质流道6-3为一个吸热介质流道组，其出口5相邻；第二吸热介质流道6-2与第四吸热介质流道6-4为一个吸热介质流道组，其出口5相邻，当第一吸热介质流道6-1故障时，仅需调节第三吸热介质流道6-3的流速，同理，当第二吸热介质流道6-2故障时，仅需调节第四吸热介质流道6-4的流速，且第一吸热介质流道6-1与第二吸热介质流道6-2从北方向出发，往朝南方向流通；第三吸热介质流道6-3与第四吸热介质流道6-4从南方向出发，往朝北方向流通。

进一步的，第一吸热介质流道6-1与第二吸热介质流道6-2都包括有两个流道部，且两个流道部通过管道7间隔设置。

实施例3，如附图4，一种四回路熔盐的四流通回路交叉吸热系统，同样环形吸热面被均匀分为四组吸热管屏1组，每组吸热管屏1组由8个吸热管屏1串联组合而成，形成一个单独的吸热介质流道，第一吸热介质流道6-1与第四吸热介质流道6-4为一个吸热介质流道组，其出口5相邻；第二吸热介质流道6-2与第三吸热介质流道6-3为一个吸热介质流道组，其出口5相邻，当第一吸热介质流道6-1故障时，仅需调节第四吸热介质流道6-4的流速，同理，当第二吸热介质流道6-2故障时，仅需调节第三吸热介质流道6-3的流速，且四个吸热介质流道都从北方向出发，往朝南方向流通。

进一步的，四个吸热介质流道都包括有两个流道部，且两个流道部通过管道7间隔设置。

因本技术领域的技术人员应理解，本实用新型可以以许多其他具体形式实现而不脱离其本身的精神或范围。尽管已描述了本实用新型的实施案例，应理解本实用新型不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本实用新型的精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (10)

1.一种用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，其特征在于，包括数个吸热管屏组，所述吸热管屏组包括有数个吸热管屏，所述吸热管屏包括有数个吸热管；

所述吸热管内流动有用于吸收太阳能的吸热介质，每个吸热管屏组内的所述吸热管屏串联形成独立的吸热介质流道；

所述吸热器包括至少四个吸热介质流道。

2.根据权利要求1所述的用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，其特征在于，当所述吸热介质流道的数量为偶数N时，两所述吸热介质流道为一个吸热介质流道组；当所述吸热介质流道的数量为奇数Q时，其中的Q-1个所述吸热介质流道两两一组，剩下的一个所述吸热介质流道单独一组，并且，同组内的所述吸热介质流道的出口所在的吸热管屏相邻。

3.根据权利要求2所述的用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，其特征在于，所述吸热管屏还包括有分别设于所述吸热管屏顶部和底部的上集箱和下集箱，所述上集箱和所述下集箱与所述吸热管连通；

所述吸热介质流道中的第一个所述吸热管屏的下集箱上设置有吸热介质入口，最后一个所述吸热管屏的所述上集箱上设置有吸热介质出口，所述吸热介质通过所述吸热介质出入口，在每个单独的所述吸热介质流道内呈蛇形流动。

4.根据权利要求3所述的用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，其特征在于，每个所述吸热介质流道中的所述吸热管屏的数量相同。

5.根据权利要求2所述的用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，其特征在于，所述吸热介质流道包括至少两个流道部，每个所述流道部包括至少一个所述吸热管屏，所述吸热介质流道中的流道部沿所述吸热器表面连续设置，并且，所述流道部通过管道依次连接。

6.根据权利要求5所述的用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，其特征在于，所述吸热介质流道中的第一个所述流道部和最后一个所述流道部沿所述吸热器表面间隔设置，并且，所述流道部通过管道依次连接。

7.根据权利要求5或6所述的用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，其特征在于，所述每个流道部中的所述吸热管屏数量相同。

8.根据权利要求6所述的用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，其特征在于，所述吸热介质流道中的第一个所述流道部和最后一个所述流道部分别设于吸热面的以东西方向连线为中心线的南北两侧。

9.根据权利要求8所述的用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，其特征在于，当所述塔式太阳能热发电厂位于北半球时，所述吸热介质流道的出口位于东西方向连线以南区域；

当所述塔式太阳能热发电厂位于南半球时，所述吸热介质流道的出口位于东西方向连线以北区域。

10.根据权利要求1或2所述的用于塔式太阳能热发电厂的吸热器，其特征在于，所述吸热器为圆柱形吸热面或棱柱形吸热面。

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