[发明专利]一种熔融盐射流冲击吸热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能塔式热发电的熔融盐吸热器。

背景技术

太阳能热发电由于资源无限性、无污染从而在新能源领域倍受关注。其中塔式太阳能热发电技术以其巨大的商业前景而吸引了大量科研人员进行研究。吸热器是太阳能塔式热发电的关键部件，熔融盐吸热器凭借熔融盐工质的诸多优点而得到了科研人员的高度关注，并在Solar Two及Solar Tres电站得以运用。

目前采用流体作为传热介质的吸热器有腔式、柱体式等类型。美国专利US5862800描述了采用熔融盐作为工质的柱体式吸热器，该吸热器的吸热表面是由圆形管道紧密排列而成，熔融盐在管道中以垂直于地面的方向折回流动，中国专利CN200410000650则描述了一种腔式吸热器，其吸热表面是盘在腔内表面的圆形紫铜管的壁面，流体介质在管内流动吸热。由于吸热表面吸收经过定日镜聚焦的太阳光，吸热表面上具有很高的能流密度；并且入射到吸热表面的辐射热流非常不均匀，上述专利采用圆形管道的半个圆柱表面作为吸热表面，更是加剧了管道受热、传热不均匀，因此管道吸热表面局部的辐射热流密度很容易过高，非常容易导致吸热器的局部过热烧蚀或者过度的温差应力导致管道热应力破坏。再者，采用管路作为熔融盐等工质的流通途径，流通速度受限，传热效率不高，导致热损耗较大。另外，熔融盐工质的熔点较高，一般流通环境需要保持高于230℃上，因此防冻解冻也成为了一个技术难点。上述两个专利吸热器工作时管道要保持在230℃以上，而实际工况下可能存在云层对太阳光的突然遮挡而导致吸热表面温度低，这时需对管路加热以保证温度防止熔融盐冷凝，这必然耗费大量的能量。

总之，由于塔式太阳能电站的聚光性特点，导致聚焦到吸热表面能流密度非常大且不均匀，加之采用圆形管道只有半个圆环受热，因而其受热、传热的不均匀，传热效率不高，管内熔融盐流动速度受限，极易导致吸热器表面的局部烧蚀及热应力破坏。对于上述问题传统的改进方法只是改变了圆形管道的形状如采用管道内壁攻上螺纹，管道外壁加肋等方法，这虽然提高了传热效率，但并未从根本上解决吸热表面局部热烧蚀、热应力破坏和熔融盐的防冻解冻问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

1、克服传统吸热器管道的吸热表面热流密度不均匀而导致吸热表面烧蚀和热应力破坏等问题；

2、克服吸热器中管路流体介质对流换热传热系数不高的问题；

3、解决传统熔融盐吸热器中存在的管道中熔融盐防冻解冻问题。

本发明解决上述技术问题采用的方案是：

本发明采用一种熔融盐射流冲击吸热器来解决上述三个问题。本发明熔融盐射流冲击吸热器安装在太阳能热发电电站太阳塔的顶部，为柱状体。所述的吸热器包括：吸热体、耐高温钢板、入流口、出流口和喷嘴，还包括辅助部件：承接罐、分层罐、流通管、临时罐、排盐阀、高温温控阀和低温温控阀。

所述的吸热体的材料是不锈钢板或者合金钢板，吸热体吸收定日镜聚焦反射而来的太阳光，将太阳光能转化为热能。吸热体接收太阳光的正面可以涂有选择性涂层使其具有高吸收比、低发射比的特性。吸热体受熔融盐冲击的背面可以做成凹凸不平粗糙状，也可以在上面装有规则排列的针肋。

所述的耐高温钢板位于所述熔融盐射流冲击吸热器的内部并通过与所述熔融盐射流冲击吸热器的外壳焊接固定。耐高温钢板上嵌有喷嘴，喷嘴出口朝向吸热体背面，喷嘴入口连接入流口。熔融盐工质通过喷嘴喷射在所述的吸热体上，形成射流冲击，对吸热体进行冷却从而带走热量。

在所述的吸热体及耐高温钢板之间的空隙底部有一个出流口，该出流口连接有一个承接罐，在和所述的承接罐同一水平高度上安装有一个分层罐，承接罐和分层罐联通。分层罐下方装有临时罐。分层罐的壁面上开有两排竖直分布的孔，其中一排孔自上而下装有高温温控阀，另一排孔自上而下装有低温温控阀。当满足高温温控阀的预设值时，高温温控阀开通，高温熔融盐通过管道下流至太阳能热发电电站的储热罐。当满足低温温控阀的预设值时，低温温控阀开通，低温熔融盐流至位于分层罐下方的临时罐。临时罐中的熔融盐则经由泵抽送至吸热器入流口，再次喷射加热。

所述的熔融盐射流冲击吸热器的承接罐、分层罐及临时罐的罐体都有一层保温层。熔融盐射流冲击吸热器由入流口至喷嘴入口的管道、流通管及熔融盐流经管道的外表均缠绕伴热带或者利用焦耳效应加热，对喷嘴、流通管及管道加热。