[发明专利]带有新型支撑结构的塔式太阳能复合型板翅热板式吸热器

说明书

技术领域

本发明的一种带有新型支撑结构的塔式太阳能复合型板翅热板式吸热器用于塔式太阳能熔融盐复合型板翅热板式吸热器，涉及一种太阳能热发电吸热器，特别涉及一种用于大规模塔式太阳能热发电系统中吸热器。

背景技术

进入21世纪，随着化石燃料的日渐枯竭以及环境污染的日益严重，能源问题已经成为制约我国国民经济快速发展的瓶颈。而太阳能洁净无污染、来源广泛，开发太阳能对解决能源问题具有重大意义。

相较于蝶式和槽式热发电技术，塔式太阳能热发电系统具有聚光倍数高，光热转换效率高以及发电成本低等优点。典型的塔式太阳能热发电系统使用了高塔聚焦，电站规模可达200MW以上，具有巨大的商业应用前景。

作为塔式太阳能热发电系统的核心部件，吸热器（Receiver）用于吸收太阳光将热辐射能传递给工质，其热效率、启动性能、可靠性、工况下的使用寿命等对整个太阳能塔式发电系统的成功运行有十分重要的影响。传统的塔式热发电系统中吸热器包括空气式、水/蒸汽式和熔融盐式3种。空气系统中，由于存在流动不均匀及局部过热与失效问题，相关应用也受到很大局限；水/蒸汽式吸热器有受热不均，存在烧毁点，对腔体的承压能力有较高要求，且临界温度较低，热容较低以及疲劳及蠕变损伤等寿命上的问题。熔盐系统中，也存在熔盐高温下的分解及冷凝时引起的氯化物腐蚀开裂问题以及吸热器和管路中熔盐介质的放空冷充与保温加热等问题。 

发明内容

针对塔式太阳能热发电熔融盐系统中吸热器所存在的上述问题，本发明旨在提高传统熔融盐式吸热器的性能，基于非均匀高变热流密度下金属液态相变传热原理，提供了一种带有新型支撑结构的塔式太阳能熔融盐复合型板翅热板式吸热器。其优点是：热启动性能好，传热效率高，工况下吸热器整体温度分布均匀，承压能力较好，抗蠕变、疲劳破坏强，制造工艺先进，安全性高，使用寿命长等。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种带有新型支撑结构的塔式太阳能熔融盐复合型板翅热板式吸热单元，所述的吸热板为双层板结构，外层为吸热均温热板，内层为板翅式熔融盐通道；吸热器外层辐射吸收面涂有Pyromark涂料用于辐射吸收，减少热损失。平板热管式结构可以有效的降低吸热器的温度不均匀性，提高传热效率，提高传统吸热器的性能，新型的拉杆支撑结构不仅大大提高热板的承压能力，还降低了热阻，加快冷凝液体工质的回流，提高了传热效率。

外层的吸热均温热板为内外平板状金属板与四周封条围成的平板状腔式结构，一端开有接口，空腔内部外平板金属板上焊有烧结铜粉为吸液芯，其形状与空腔外端吻合，且吸液芯与拉杆一体烧制而成，不仅解决了承压能力差的问题，而且还解决了拉杆与热板内部吸液芯焊接导致的吸液芯堵塞和连接强度弱的问题，同时降低了传热热阻。吸热均温热板空腔内部通过接口充有一定量金属。一方面，烧结铜粉吸液芯所产生的毛细力提供热量传递过程中冷凝金属液体回流的动力，另一方面，烧结铜柱提供毛细力，冷凝面的一部分液体工质可以直接通过烧结铜柱回到蒸发面，从而加快了冷凝面的工质的回流，提高了传热效率。内层板翅式熔融盐通道为板翅式板状结构，由均温板的内冷却金属板（均温板与板翅熔融盐通道的共用板）、盖板、锯齿翅片及四周封条组成，内冷却金属板、盖板、封条、锯齿翅片均为平板结构，锯齿翅片置于内冷却金属板、盖板、四周封条组成的空间内，考虑到单层锯齿翅片的厚度有限，不方便加封头，所以将封头省去的同时，在翅片盖板的对角部位开孔作为熔融盐的进出通道，实现热量的传递，这样不仅节约了材料，工艺也较简单。

所述吸热板材质为高强度耐高温不锈钢310S。所述支撑拉杆与吸液芯采用镍粉末整体烧结而成，消除了吸液芯与拉杆的焊接连接引起的强度问题和吸液芯堵塞的问题。

所述吸热均温热板制造工艺如下：首先将外端盖板与一体成型的烧结吸液芯与烧结铜粉柱的吸液芯侧钎焊，然后将底板与四周封条进行钎焊，再将两部分进行整体钎焊，在钎焊的同时，在顶板上用石墨膨胀加压，以保证烧结铜粉柱与底板的钎焊质量，再将顶板与四周封条钎焊在一起，使腔体达到密封。

所述吸热板为焊接后的吸热均温热板与熔融盐通道组装，通过不锈钢钎焊工艺整体加工而成，充装金属介质后通过冷焊技术对充液通道进行封口。