太陽能集熱接收器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種太陽能集熱接收器，采用分段結構，包括下段蒸發段和上段過熱段，蒸發段和過熱段通過汽包相連接，其特征在于：所述的蒸發段包括蒸發段入口集箱，蒸發受熱面、蒸發段受熱面引出管、下降管、循環泵和個受熱面進出口的聯箱，換熱介質由汽包通過下降管和循環泵進入到蒸發段入口集箱，由聯箱將換熱介質均勻分配送入蒸發段受熱面，完成能量的交換過程，通過蒸發段受熱面引出管連接到汽包，所述的蒸發段受熱面結構為螺旋水冷壁管，外形為圓柱。其結構簡單可靠。
【專利說明】太陽能集熱接收器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種太陽能集熱接收器，尤其涉及一種塔式太陽能集熱水-蒸汽接收 器，為太陽能應用【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 太陽能熱發電是一種通過"光-熱-電"的轉化過程實現清潔能源利用的發電技 術。在熱量的轉化在原理上和傳統的化石燃料電站類似，僅是能源的來源不同。太陽能熱 發電是將清潔低能量密度的太陽光通過定日鏡轉化為高密度能量，以熱力循環的形式將熱 能轉化為電能。太陽能熱發電技術根據接收器的形式可以分為：槽式、塔式和蝶式。其中， 槽式太陽能熱發電技術已經商業化，塔式和蝶式仍處于示范階段。太陽能熱發電易受天氣 的影響，有明顯的間歇性和不穩定性，對太陽能系統的設計帶來很大的挑戰。
[0003] 在太陽能熱發電系統中，太陽能接收器是實現太陽能熱發電的關鍵部件，它將定 日鏡所捕捉、反射、聚焦的太陽能直接轉化為可以高效利用的高溫能量，為發電機組提供動 力源。太陽能接收器所使用的介質包括熔鹽和水兩種。
[0004] 在不同的空間角，接收器所接收到的太陽光能差異性較大。光場聚焦到向著太陽 側受熱面上的光能密度明顯小于背著太陽的接收器受熱面。在受熱面上能量分布不均勻， 容易導致換熱強度不同，繼而產生流量分配的不均。嚴重時，會出現受熱面局部管壁超溫和 管間汽溫偏差加大，影響設備的安全運行。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是針對太陽能集熱接收器邊界條件上的光能密度分布不均產生的 局部管壁超溫和管間汽溫偏差大的問題，提供一種下段蒸發段，上段過熱段，中間通過汽包 相連接的分段結構的太陽能能量吸收裝置。
[0006] 為了達到上述目的，本發明的技術方案是：
[0007] -種太陽能集熱接收器，采用分段結構，包括下段蒸發段和上段過熱段，蒸發段和 過熱段通過汽包相連接，其特征在于：所述的蒸發段包括蒸發段入口集箱，蒸發受熱面、蒸 發段受熱面引出管、下降管、循環泵和個受熱面進出口的聯箱，換熱介質由汽包通過下降管 和循環泵進入到蒸發段入口集箱，由聯箱將換熱介質均勻分配送入蒸發段受熱面，完成能 量的交換過程，通過蒸發段受熱面引出管連接到汽包，所述的蒸發段受熱面結構為螺旋水 冷壁管，外形為圓柱。所述的過熱段位于蒸發段的上方，兩者同軸等直徑布置，所述的過熱 段受熱面根據換熱過程分成三組（A，B，C)，每組包括多個受熱面，每組受熱面包括過熱段入 口集箱，進口聯箱，過熱段受熱面，出口聯箱、過熱段出口集箱，介質依次經過上述部件，前 兩組（A，B)在受熱面的沿直徑對稱分布，介質換熱后進入到第三組（C)受熱面進行熱量交 換，后由出口集箱混合進入下一工藝過程。
[0008] 為解決由于天氣等原因出現的光能密度突然降低導致的低負荷或負荷的劇烈變 化，在蒸發段設置循環泵，和下降管連接。當出現上述的情況時，使用循環泵調整通過循環 管路再進入蒸發受熱面循環的循環水量，即循環倍率，來適應負荷的變化。這樣就可以解決 負荷劇烈變化時，因換熱邊界條件的變化導致管壁溫度劇烈變化的問題。
[0009] 優選地，過熱段的受熱面采用直管，形式為光管，管間距較小，間隙的大小根據最 高負荷計算出的熱力膨脹值設定；
[0010] 優選地，過熱段的外形為圓形或者多邊形，所述多邊形的邊數為偶數且大于等于 6 ；
[0011] 優選地，所述過熱段前兩組（A，B)受熱面關系為并聯關系，每組（例如A組）至少 分成四片（A。A2，…，A2n，n>l)，A21^PA 2k+1受熱面為并聯關系，A2k和A2(k+1)為串聯關系，其 中0〈k〈 = n。第三組（C)受熱面至少包含兩片受熱面（C1，…，C2n，n>l))，（：21;和C 2k+1受熱 面為并聯關系，C2k和C2 (k_1}為串聯關系，其中0〈k〈 = n。；
[0012] 優選地，過熱段每片受熱面的進出口均設有聯箱，并聯關系受熱面的聯箱之間設 置平衡管道；
[0013] 優選地，過熱段受熱面（A，B)的布置在周向方向對稱布置，例如，A2k和A 2k+1和A2k和A2k+1在周向方向上對稱分布；
[0014] 優選地，下部蒸發段的螺旋水冷壁選取膜式水冷壁，水冷壁所有管路的管圈數大 于1圈；
[0015] 優選地，蒸發段的循環泵的循環倍率值在1. 2?4之間；
[0016] 優選地，下部蒸發段的螺旋水冷壁采用內螺紋管，提高最高負荷下對應的臨界含 汽率，防止發生膜態沸騰；
[0017] 優選地，下部蒸發段的螺旋水冷壁采用吊掛的方式安裝固定；
[0018] 優選地，接收器的受熱面表面涂有換熱能力較強的涂層，以強化換熱；
[0019] 優選地，蒸發段和過熱段同軸等直徑布置，兩段之間的受熱面緊密連接，間隙僅預 留受熱膨脹的距離；
[0020] 優選地，汽包的安裝位置在蒸發段和過熱段中間，汽包的中心位置在蒸發段的中 心軸線上；
[0021] 優選地，所有的集箱均布置在接收器的受熱面內部，且沿周向方向均勻分布；
[0022] 本發明蒸發段采用螺旋水冷壁大的形式，可以有效的解決入射的光能量隨時間和 方位角變化而出現大的能量分布不均勻的問題，降低高熱負荷區水冷壁管間氣溫和壁溫的 偏差，強化接收器應穩定安全運行能力。循環回路和內螺紋管的使用提高最高負荷下對應 的臨界含汽率，降低發生膜態沸騰的風險。蒸發段和過熱段分別采用吊掛和固定支撐的方 式安裝固定，受熱時分別向下、向上自由膨脹，這種結構簡單可靠，設備的位移量小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1為太陽能接收器結構形式布置示意圖。
[0024] 圖2為太陽能接收器結構形式連接示意圖。
[0025] 圖3為太陽能接收器過熱段受熱面橫截面俯視示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 為使本發明更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
[0027] 以下實施例1如圖1所示的一種太陽能集熱接收器，包括蒸發段1、過熱段2和汽 包3。蒸發段1采用帶有內螺紋的螺旋盤管，螺旋盤管為膜式水冷壁。蒸發段采用吊掛的 方式安裝固定，受熱后，蒸發段向下自由膨脹。過熱段2安裝在蒸發段1的上方，采用直管、 光管的形式，將受熱面分成三組（A，B，C)，每組包括過熱段入口集箱4,進口聯箱5,過熱段 受熱面6,過熱段引出管7、出口聯箱15、過熱段出口集箱8,介質依次經過上述部件，前兩組 (A，B)在受熱面的沿直徑對稱分布，介質換熱后進入到第三組（C)受熱面進行熱量交換，后 由過熱段出口集箱8混合進入下一工藝過程。過熱段采用支撐的方式安裝固定，受熱后向 上自由膨脹。
[0028] 其中，結合圖2,蒸發段內的換熱介質由蒸發段入口集箱9進入，通過蒸發受熱面 10進行換熱，通過蒸發段受熱面引出管12和蒸發段出口集箱11進入到汽包3,在汽包內完 成汽水分離的過程，氣態換熱介質進入到過熱段，液態換熱介質通過下降管13連接到蒸發 段入口集箱9,完成換熱介質在蒸發段的循環過程。調整循環泵14的循環倍率以適應負荷 的變化。過熱段的受熱面分成A，B，C三組，每組內的換熱介質依次通過受熱面入口集箱4， 進口聯箱5，過熱段受熱面6，過熱段引出管7、出口聯箱15、過熱段出口集箱8。A和B受熱 面為并聯關系，A組內的受熱面A1和A2并聯，A3和A4并聯，A1A2和A3A4為串聯關系，根 據熱負荷的需求實際布置受熱面的數量，A組和B組的受熱面均為偶數，以方便受熱面的對 稱布置，A組和B組換熱后經過集箱混合后進入C組，C組內的受熱面C1和C2并聯，C3和 C4并聯，C1C2和C3C4為串聯關系。
[0029] 圖3為接收器過熱段的橫截面俯視示意圖，示意受熱面A、B、C三受熱面在周向上 的分布關系。蒸發段（1)和過熱段（2)受熱面的外形均為圓形或者多邊形，所述多邊形的 邊數為偶數，且大于等于6。A1與B1關于受熱面橫截面直徑左右對稱，A2與B2左右對稱， A3與B3左右對稱，A4與B4左右對稱，C1與C2左右對稱；整體而言，前兩組受熱面（A, B) 沿受熱面橫截面直徑左右對稱分布。
[0030] 實施例1
[0031]
【權利要求】
1. 一種太陽能集熱接收器，采用分段結構，包括下段蒸發段（1)和上段過熱段（2)，蒸 發段（1)和過熱段（2)通過汽包（3)相連接，其特征在于：所述的蒸發段包括蒸發段入口集 箱（9)，蒸發受熱面（10)、蒸發段受熱面引出管（12)、下降管（13)、循環泵（14)和各受熱面 進、出口的聯箱（5, 15)，換熱介質由汽包通過下降管（13)和循環泵（14)進入到蒸發段入口 集箱（9)，由集箱（9)將換熱介質均勻分配送入蒸發段受熱面（10)，完成能量的交換過程， 通過蒸發段受熱面引出管（12)連接到汽包（3)，所述的蒸發段受熱面（10)結構為螺旋水冷 壁管，外形為圓柱；所述的過熱段（2)位于蒸發段（1)的上方，兩者同軸等直徑布置，所述 的過熱段受熱面（2)根據換熱過程分成三組受熱面（A，B，C)，每組包括多個受熱面，每組受 熱面包括過熱段入口集箱（4)，進口聯箱（5)，過熱段受熱面（6)，出口聯箱（15)、過熱段出 口集箱（8)，介質依次經過上述部件，前兩組受熱面（A，B)沿受熱面橫截面直徑左右對稱分 布，介質換熱后進入到第三組受熱面（C)進行熱量交換，后由過熱段出口集箱（8)混合進入 下一工藝過程。
2. 如權利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：蒸發段（1)設置的循環泵 (14)的循環倍率在1.2~4之間。
3. 如權利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：下部蒸發段（1)的螺旋水 冷壁選取膜式水冷壁，水冷壁所有管路的管圈數大于1圈。
4. 如權利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：下部蒸發段（1)的螺旋水 冷壁選取光管，水冷壁所有管路的管圈數大于1圈。
5. 如權利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：下部蒸發段（1)的螺旋水 冷壁采用內螺紋管，提高最高負荷下對應的臨界含汽率；上部過熱段（2)采用吊掛的方式 安裝固定，向下自由膨脹，上部過熱段采用固定支撐的方法，向上自由膨脹。
6. 如權利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：蒸發段（1)和過熱段（2) 受熱面的外形均為圓形或者多邊形，所述多邊形的邊數為偶數，且大于等于6;蒸發段（1) 和過熱段（2)的受熱面同軸等直徑布置，兩段之間的受熱面（6,10)緊密連接，間隙僅預留 受熱膨脹的距離。
7. 如權利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：所有的集箱（4, 8, 9, 11) 和聯箱（5, 15)及受熱面（6, 10)的連接管線均布置在受熱面所圍成的空間內。
8. 如權利要求1所述的一種太陽能集熱接收器，其特征在于：過熱段每片受熱面的進 出口均設有聯箱，并聯關系受熱面的聯箱之間設置平衡管道。
【文檔編號】F24J2/26GK204043223SQ201420384721
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月11日 優先權日:2014年7月11日
【發明者】葛學利 申請人:上海鍋爐廠有限公司