CN219868556U - 一种线性菲涅尔聚光接收器和采用该装置的蒸汽发生系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种线性菲涅尔聚光接收器和采用该装置的蒸汽发生系统，其特征在于，所述线性菲涅尔聚光接收器包括外玻璃管、位于外玻璃管内部的吸热管和反射集热结构；所述反射集热结构位于所述吸热管的背部，接收所述吸热管高温运行外表面热传递的散热热量和一次入射到所述反射集热结构表面的太阳光线热量，所述反射集热结构设置有导热通道，所述吸热管和所述导热通道中布置有传递热量的传热流体。采用该线性菲涅尔聚光接收器的系统可以与储罐、换热器等设备组合输出直接蒸汽发生系统，集热效率高，对太阳光利用高效充分，易于清洁，适用于线性聚光集热装置的工业热利用。

Description

一种线性菲涅尔聚光接收器和采用该装置的蒸汽发生系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能蒸汽发生系统，尤其涉及一种线性菲涅尔聚光接收器和采用该装置的蒸汽发生系统。

背景技术

太阳能聚光利用装备主要包括菲涅尔式太阳能聚光装置、槽式太阳能聚光装置、塔式太阳能聚光装置、蝶式太阳能聚光装置。其中菲涅尔式、槽式为线性聚光集热方式，包括多轴反射镜的聚光装置将太阳光进行反射聚集，形成一条具有一定宽度的焦线。线性集热器中的吸热管将太阳光转换为热能的部件为接收器，在集热过程中吸热管温度较高，会产生一定的热损失，另外由于聚光装置的开口较大，为了保证一定的聚光比，吸热管的直径较小，因此菲涅尔式接收器采用在接收器中布置二次反射装置，以增加聚光接收装置的容差性。尽管二次反射镜的反射率较高，一般能够达到94％以上，但是还是会有一部分能量会被吸收转换成热量，当吸热管中的传热流体温度较高时，所述吸热管的散热量也会叠加，进而使二次反射装置的温度很高，这对二次反射装置及其他支撑结构的安全性和耐候性要求非常高，热量的损失也比较大，严重影响二次反射装置和其他支撑结构的使用寿命。

采用玻璃管式接收器具有易于清洁、用钢量少、成本低等一些列优势，申请号为2018211515240的实用新型专利，公开了一种采用玻璃外管和金属内管的接收器，通过在金属内管的背部布置选择性光学膜，以使入射至玻璃管的太阳光能够二次反射到金属内管上，但是能够耐高温的选择性光学膜材质需要考虑寿命和成本。

因此开发一种能够将对太阳光进行高效充分利用的线性聚光接收器直接产生蒸汽，对线性聚光集热行业的发展起到促进作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于寻找一种成本低廉，能够将吸热管的散热充分利用的线性菲涅尔聚光接收器以及直接蒸汽发生系统。

本实用新型提供了一种线性菲涅尔聚光接收器，包括线性聚光器和线性接收器，其特征在于，所述线性接收器包括外玻璃管、位于外玻璃管内部的吸热管和反射集热结构；所述吸热管将大部分入射所述线性接收器的太阳光线热量吸收并通过传热流体传递至系统外部；所述反射集热结构位于所述吸热管的背部，接收所述吸热管高温运行外表面热传递的散热热量和一次入射到所述反射集热结构表面的太阳光线热量，所述反射集热结构设置有导热通道，所述吸热管和所述导热通道中布置有传递热量的传热流体，所述导热通道将所述反射集热结构接收的热量通过直接或间接换热方式再次提供至所述吸热管。

优选地，所述反射集热结构材质为铝，导热率高，同时背部还可以将入射太阳光吸收转换为热能充分利用。

进一步地，所述反射集热结构为一体化成型结构，所述反射集热结构靠近所述吸热管的一侧呈复合抛物面型，用以将入射太阳光汇聚到所述吸热管上；所述反射集热结构远离所述吸热管的一侧布置有导热通道，通过所述导热通道内的传热流体将热量带走。

进一步地，所述反射集热结构包括复合抛物面型以及位于所述复合抛物面型背部的导热通道。

进一步地，所述复合抛物面型包括基底和反射构件，所述反射构件为反射涂层或反射贴片或抛光结构，用于将所述太阳光二次反射至所述吸热管上。当所述复合抛物面型为金属材料时，所述反射构件可为反射涂层或反射贴片或抛光结构，抛光结构是在金属材质的基底表面抛光形成的；当所述复合抛物面型为非金属材料时，所述反射构件可为反射涂层或反射贴片。

进一步地，所述吸热管为表面具有吸收涂层的耐压金属管道，可以输出高压蒸汽。

优选地，所述传热流体为水或者水蒸汽，用以直接产生蒸汽，省略了换热器等设备，减少了一次换热，提高系统的集热效能。

一种蒸汽发生系统，其特征在于，所述系统包括平行布置的多个线性菲涅尔聚光接收器。[15]优选地，所述蒸汽发生系统还包括反射集热结构给水管、接收器回汽管、反射集热结构储罐以及反射集热结构增压泵；单个所述线性接收器中的所述吸热管与所述导热通道串联连接，所述线性接收器并联，所述反射集热结构增压泵布置于所述反射集热结构储罐与所述反射集热结构给水管之间，所述反射集热结构给水管与多个并联连接的所述导热通道入口相连接；多个并联的所述线性接收器通过所述反射集热结构给水管上水，通过所述接收器回汽管将产生的蒸汽输出。

优选地，所述蒸汽发生系统还包括反射集热结构储罐、吸热管增压泵、反射集热结构增压泵、反射集热结构给水管、反射集热结构回水管、接收器给水管和接收器回汽管，所述多个线性接收器中的所述导热通道并联连接，所述多个线性接收器中的所述吸热管并联连接；所述反射集热结构储罐包括低温区和高温区；

进一步地，所述反射集热结构增压泵与所述反射集热结构给水管入口相连，所述反射集热结构给水管出口与所述各线性接收器中并联连接的导热通道入口相连接，所述各线性接收器中并联连接的导热通道出口与所述反射集热结构储罐高温区相连接；所述反射集热结构储罐高温区与所述接收器给水管入口之间布置有吸热管增压泵，所述接收器给水管出口与所述各线性接收器中并联连接的吸热管入口相连接，所述各线性接收器中并联连接的吸热管出口通过所述接收器回汽管进行汇集输出。

优选地，还包括反射集热结构储罐、换热器、换热泵、启动水箱、吸热管增压泵、反射集热结构增压泵、反射集热结构给水管、反射集热结构回水管、接收器给水管和接收器回汽管，所述多个线性接收器中的所述导热通道并联连接，所述多个线性接收器中的所述吸热管并联连接；所述反射集热结构储罐包括低温区和高温区；

进一步地，所述反射集热结构储罐低温区通过所述反射集热结构增压泵与反射集热结构给水管入口相连接，所述反射集热结构给水管出口与所述各线性接收器中并联的导热通道入口相连接，所述各线性接收器中并联的导热通道出口与所述反射集热结构储罐高温区相连接；所述反射集热结构储罐高温区通过所述换热泵与所述换热器相连接，所述吸热管增压泵连接所述启动水箱出口和所述换热器入口，所述换热器出口与所述接收器给水管入口相连，所述接收器给水管出口与所述各线性接收器中并联的吸热管入口相连接，所述各线性接收器中并联的吸热管通过接收器回汽管进行汇集输出。

优选地，所述反射集热结构储罐为充满水的大口径管组。

优选地，所述导热通道中的压力小于所述吸热管中的压力，所述导热通道回路中低压的水进行集热，所述吸热管中高压的水集热生产蒸汽。

由以上技术方案可知，本申请中的线性菲涅尔聚光接收器采用具有双流道的接收器，集热部件布置在外玻璃管中，清洁便利；在集热过程中收集吸热管散失的热量以及吸热器背部接收的太阳光热量，对太阳光进行分级管理利用，集热效率高。本申请中的蒸汽发生系统不仅可以输出高温热水，还可以输出高温高压蒸汽，两个流道中承压不同，管道设置要求不同，通过反射集热结构储罐能够轻松实现流体从低压到高压的转换，最终实现高温高压蒸汽的输出。综上，本申请中的线性菲涅尔聚光接收器和蒸汽发生系统对太阳光的利用效率高，能够实现高温高压蒸汽的直接输出，成本低廉，维护便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。

图1为线性接收器的结构简图；

图2为另一线性接收器的结构简图

图3为一种蒸汽发生系统流程简图；

图4为另一种蒸汽发生系统流程简图；

图5为再一种蒸汽发生系统流程简图。

图中，1为外玻璃管，2为吸热管，3为反射集热结构，4为导热通道，5为传热流体，9为复合抛物面型，10为线性菲涅尔聚光接收器，20为反射集热结构储罐，30为反射集热结构增压泵，31为吸热管增压泵，40为反射集热结构给水管，41为反射集热结构回水管，50为接收器回汽管，51为接收器给水管，60为外用户，21为反射集热结构储罐低温区，22为反射集热结构储罐高温区，32为换热泵，70为换热器，80为启动水箱。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种线性菲涅尔聚光接收器，包括线性聚光器和线性接收器，其特征在于，所述线性接收器包括外玻璃管1、位于外玻璃管内部的吸热管2和反射集热结构3；优选地，所述反射集热结构3为一体成型结构，所述反射集热结构3靠近所述吸热管的一侧呈复合抛物面型，用以将入射太阳光汇聚到所述吸热管2上；所述反射集热结构2远离所述吸热管2的一侧布置有导热通道4。所述吸热管2将大部分入射所述线性接收器的太阳光线热量吸收并通过传热流体5传递至系统外部；所述反射集热结构3位于所述吸热管2的背部，优选地，所述反射集热结构3材质为铝，导热率高，接收所述吸热管2高温运行外表面热传递的散热热量和一次入射到所述反射集热结构3表面的太阳光线热量，所述反射集热结构3设置有导热通道4，所述吸热管2和所述导热通道4中布置有传递热量的传热流体5，所述导热通道4将所述反射集热结构3接收的热量通过直接或间接换热方式再次提供至所述吸热管2。优选地，所述反射集热结构3靠近所述吸热管2的一侧呈复合抛物面型，用以将入射到所述接收器内的太阳光汇聚到所述吸热管2上。需要说明的是，所述反射集热结构可以为一体化成型结构，也可以为拼接组成结构。进一步地，所述复合抛物面型包括基底和反射构件，所述反射构件为反射涂层或反射贴片或抛光结构，用于将所述太阳光二次反射至所述吸热管上。当所述复合抛物面型为金属材料时，所述金属材料优选为铝，所述反射构件可为反射涂层或反射贴片或抛光结构，抛光结构是在金属材质(例如铝)的基底表面抛光形成的；当所述复合抛物面型为非金属材料时，所述反射构件可为反射涂层或反射贴片。优选地，所述吸热管2为表面具有吸收涂层的耐压金属管道，可以输出高压蒸汽。优选地，所述传热流体5为水或者水蒸汽，用以直接产生蒸汽，省略了换热器等设备，减少了一次换热，提高系统的集热效能。

图2示出了另一种线性接收器，与图1中的线性接收器不同之处在于，所述反射集热结构3包括复合抛物面型9以及位于所述复合抛物面型背部的导热通道4，不同于图1中所述散热结构一体化成型结构，所述反射集热结构由两个单独的部件组成，分别为复合抛物面型以及位于所述复合抛物面型背部的导热通道。

如图3所示，本实用新型提供一种蒸汽发生系统，所述系统包括平行布置的多个所述线性菲涅尔聚光接收器。另外，所述系统还包括反射集热结构给水管40、接收器回汽管50、反射集热结构储罐20以及反射集热结构增压泵30；单个所述线性接收器10中的所述吸热管2与所述导热通道4串联连接，所述线性接收器10并联，所述反射集热结构增压泵30布置于所述反射集热结构储罐20与所述反射集热结构给水管40之间，所述反射集热结构给水管40与多个并联连接的所述导热通道4入口相连接；多个并联的所述线性接收器10通过所述反射集热结构给水管40上水，通过所述接收器回汽管50将产生的蒸汽输出。

传热流体的工作过程如下：

冷的所述传热流体进入，通过所述反射集热结构增压泵30取出升压，例如2MPa-5MPa，所述传热流体通过所述反射集热结构给水管40进入所述接收器，先后流经所述导热通道4和所述吸热管2进行热量收集，逐步升温，最终通过所述接收器回汽管50输送给系统外或所述反射集热结构储罐20。当所述接收器回汽管50中的传热流体为液态时，所述接收器回汽管50输送至所述反射集热结构储罐20；当述接收器回汽管50中的传热流体为蒸汽状态时，输送至系统外。

需要说明的是，根据所述线性接收器10的长度、聚光器的聚光倍数，穿热流体的流量等参数的设置，系统最终输出的传热流体有可能是高温高压热水，也有可能是高温高压蒸汽，均落入本实用新型的保护范围之内。

如图4所示，本实用新型提供另一种蒸汽发生系统，所述系统还包括反射集热结构储罐20、吸热管增压泵31、反射集热结构增压泵30、反射集热结构给水管40、反射集热结构回水管41、接收器给水管51和接收器回汽管50，所述多个线性接收器10中的所述导热通道4并联连接，所述多个线性接收器10中的所述吸热管2并联连接；所述反射集热结构储罐20包括低温区21和高温区22；所述反射集热结构增压泵30与所述反射集热结构给水管40入

口相连，所述反射集热结构给水管40出口与所述各线性接收器10中并联连接的导热通道45入口相连接，所述各线性接收器10中并联连接的导热通道4出口与所述反射集热结构储罐高

温区22相连接；所述反射集热结构储罐高温区22与所述接收器给水管51入口之间布置有吸热管增压泵31，所述接收器给水管51出口与所述各线性接收器10中并联连接的吸热管2入口相连接，所述各线性接收器10中并联连接的吸热管2出口通过所述接收器回汽管50进行汇集输出。

传热流体的工作过程如下：

冷的传热流体由所述反射集热结构增压泵30增压注入所述反射集热结构给水管40，并进入并联布置的所述导热通道4，获得热量后汇集进入所述反射集热结构回水管41，最终进入所述反射集热结构储罐的高温区22；所述吸热管2中的传热流体由所述吸热管增压泵31

从所述反射集热结构储罐低温区21增压注入所述接收器给水管51，并进入并列布置的所述5吸热管2中，获得热量后汇集进入所述接收器回汽管50，输送至系统外或所述反射集热结构

储罐的高温区22。当所述接收器回汽管50中的传热流体为液态时，所述接收器回汽管50输送至所述反射集热结构储罐的高温区22；当述接收器回汽管50中的传热流体为蒸汽状态时，

输送至系统外。

如图5所示，本实用新型提供再一种蒸汽发生系统，所述系统还包括反射集热结构储罐0 20、换热器70、换热泵32、启动水箱80、吸热管增压泵31、反射集热结构增压泵30、反射

集热结构给水管40、反射集热结构回水管41、接收器给水管51和接收器回汽管50，所述多个线性接收器10中的所述导热通道4并联连接，所述多个线性接收器10中的所述吸热管2并联连接；所述反射集热结构储罐20包括低温区21和高温区22；

所述反射集热结构储罐低温区21通过所述反射集热结构增压泵30与反射集热结构给水5管40入口相连接，所述反射集热结构给水管40出口与所述各线性接收器10中并联的导热通

道入口4相连接，所述各线性接收器10中并联的导热通道4出口与所述反射集热结构储罐高温区22相连接；所述反射集热结构储罐高温区22通过所述换热泵32与所述换热器70相连接，所述吸热管增压泵31连接所述启动水箱80出口和所述换热器70入口，所述换热器70

出口与所述接收器给水管51入口相连，所述接收器给水管51出口与所述各线性接收器10中0并联的吸热管2入口相连接，所述各线性接收器10中并联的吸热管2通过接收器回汽管50

进行汇集输出。

传热流体工作过程如下：

传热流体由所述反射集热结构增加泵31从反射集热结构储罐低温区21增压注入所述反射集热结构给水管40，进一步进入并联布置的所述导热通道4，获得热量后汇集进入所述反射集热结构回水管41，最终进入所述反射集热结构储罐高温区22；

所述吸热管增压泵31从所述启动水箱80增压注入所述换热器70中，与由所述换热泵32从所述反射集热结构储罐高温区22取出的热传热流体进行换热，得到高温的换热流体后由所述接收器给水管51输送至所述并联布置的吸热管2集热，从所述换热器70换热后的低温流体回到所述反射集热结构储罐低温区21，所述吸热管2中的传热流体集热升温通过所述接收器回汽管50输送至系统外或所述反射集热结构储罐高温区22。当所述接收器回汽管50中的传热流体为液态时，所述接收器回汽管50输送至所述反射集热结构储罐的高温区22；当述接收器回汽管50中的传热流体为蒸汽状态时，输送至系统外。

需要说明的是，通常优选地，本实用新型中的所述反射集热结构储罐为充满水的大口径管组。本实用新型描述的第二种蒸汽发生系统和第三种蒸汽发生系统中，所述导热通道中的压力小于所述吸热管中的压力，通过所述反射集热结构储罐的设置，成功将所述接收器中双流道(所述导热通道和所述吸热管)中设置成不同的压力级别，使所述导热通道的耐压等级较低，在工程实施时，所述导热通道的连接能够更加便捷。所述反射集热结构一体成型，使所述接收器中的部件简化，成本更容易得到控制。

由以上技术方案可知，本实用新型中的线性菲涅尔聚光接收器采用具有双流道的接收器，吸热部件布置在外玻璃管中，由于玻璃管表面光滑，太阳光的接收口径位于下部，不易积灰，清洁便利；在集热过程中收集吸热管散失的热量以及吸热器背部接收的太阳光热量，对太阳光进行分级管理利用，集热效率高。本申请中的蒸汽发生系统不仅可以输出高温热水，还可以输出高温高压蒸汽，两个流道中承压不同，管道设置要求不同，通过反射集热结构储罐能够轻松实现流体从低压到高压的转换，最终实现高温高压蒸汽的输出。综上，本申请中的线性菲涅尔聚光接收器和蒸汽发生系统对太阳光的利用效率高，能够实现高温高压蒸汽的直接输出，成本低廉，维护便捷。

应当理解的是，本实用新型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。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (12)

1.一种线性菲涅尔聚光接收器，包括线性聚光器和线性接收器，其特征在于，所述线性接收器包括外玻璃管、位于外玻璃管内部的吸热管和反射集热结构；所述反射集热结构位于所述吸热管的背部，接收所述吸热管高温运行外表面热传递的散热热量和一次入射到所述反射集热结构表面的太阳光线热量，所述反射集热结构设置有导热通道，所述吸热管和所述导热通道中布置有传递热量的传热流体。

2.根据权利要求1所述的一种线性菲涅尔聚光接收器，其特征在于，所述反射集热结构为一体成型结构，所述反射集热结构靠近所述吸热管的一侧呈复合抛物面型，用以将入射太阳光汇聚到所述吸热管上；所述反射集热结构远离所述吸热管的一侧布置有导热通道。

3.根据权利要求1所述的一种线性菲涅尔聚光接收器，其特征在于，所述反射集热结构包括复合抛物面型以及位于所述复合抛物面型背部的导热通道。

4.根据权利要求2或3所述的一种线性菲涅尔聚光接收器，其特征在于，所述复合抛物面型包括基底和反射构件，所述反射构件为反射涂层或反射贴片或抛光结构，用于将所述太阳光二次反射至所述吸热管上。

5.根据权利要求1所述的一种线性菲涅尔聚光接收器，其特征在于，所述吸热管为表面具有吸收涂层的耐压金属管道。

6.根据权利要求1所述的一种线性菲涅尔聚光接收器，其特征在于，所述传热流体为水或者水蒸汽。

7.一种蒸汽发生系统，其特征在于，所述系统包括平行布置的多个如权利要求1-6任一项所述的线性菲涅尔聚光接收器。

8.根据权利要求7所述的一种蒸汽发生系统，其特征在于，还包括反射集热结构给水管、接收器回汽管、反射集热结构储罐以及反射集热结构增压泵；单个所述线性接收器中的所述吸热管与所述导热通道串联连接，所述线性接收器并联，所述反射集热结构增压泵布置于所述反射集热结构储罐与所述反射集热结构给水管之间，所述反射集热结构给水管与多个并联连接的所述导热通道入口相连接；多个并联的所述线性接收器通过所述反射集热结构给水管上水，通过所述接收器回汽管将产生的蒸汽输出。

9.根据权利要求7所述的一种蒸汽发生系统，其特征在于，还包括反射集热结构储罐、吸热管增压泵、反射集热结构增压泵、反射集热结构给水管、反射集热结构回水管、接收器给水管和接收器回汽管，所述多个线性接收器中的所述导热通道并联连接，所述多个线性接收器中的所述吸热管并联连接；所述反射集热结构储罐包括低温区和高温区；

所述反射集热结构增压泵与所述反射集热结构给水管入口相连，所述反射集热结构给水管出口与所述各线性接收器中并联连接的导热通道入口相连接，所述各线性接收器中并联连接的导热通道出口与所述反射集热结构储罐高温区相连接；所述反射集热结构储罐高温区与所述接收器给水管入口之间布置有吸热管增压泵，所述接收器给水管出口与所述各线性接收器中并联连接的吸热管入口相连接，所述各线性接收器中并联连接的吸热管出口通过所述接收器回汽管进行汇集输出。

10.根据权利要求7所述的一种蒸汽发生系统，其特征在于，还包括反射集热结构储罐、换热器、换热泵、启动水箱、吸热管增压泵、反射集热结构增压泵、反射集热结构给水管、反射集热结构回水管、接收器给水管和接收器回汽管，所述多个线性接收器中的所述导热通道并联连接，所述多个线性接收器中的所述吸热管并联连接；所述反射集热结构储罐包括低温区和高温区；

所述反射集热结构储罐低温区通过所述反射集热结构增压泵与反射集热结构给水管入口相连接，所述反射集热结构给水管出口与所述各线性接收器中并联的导热通道入口相连接，所述各线性接收器中并联的导热通道出口与所述反射集热结构储罐高温区相连接；所述反射集热结构储罐高温区通过所述换热泵与所述换热器相连接，所述吸热管增压泵连接所述启动水箱出口和所述换热器入口，所述换热器出口与所述接收器给水管入口相连，所述接收器给水管出口与所述各线性接收器中并联的吸热管入口相连接，所述各线性接收器中并联的吸热管通过接收器回汽管进行汇集输出。

11.根据权利要求9或10所述的一种蒸汽发生系统，其特征在于，所述反射集热结构储罐为充满水的大口径管组。

12.根据权利要求9或10所述的一种蒸汽发生系统，其特征在于，所述导热通道中的压力小于所述吸热管中的压力。