[发明专利]太阳能自动均热聚热管、槽式组件、热发电系统和工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能槽式集热管直接通水的热发电工艺及装置/系统和工艺，属于太阳能光热发电技术领域。

背景技术

太阳能具有分布广泛,储量无限,收集利用清洁,CO₂零排放的优点引起人们广泛关注。长期以来，太阳能光热发电技术领域，存在三种发电模式，即塔式、碟式、槽式（含抛物面反射镜槽式，及菲涅耳反射镜槽式）。

现有技术槽式太阳能热发电系统中，最终驱动电机发电的均使用汽轮机，其做功工质是水蒸汽。但目前现有技术中，槽式太阳能热发电系统的真空集热管中，收集太阳能光热使用的介质却是导热油（或者熔融盐），再使用热的导热油（或者熔融盐）加热水，从而产生蒸汽驱动汽轮机发电。图1所示是包含上述太阳能真空集热管的太阳能真空集热管组件；由抛物面槽式反射镜1b1及位于其焦点的太阳能真空集热管组成，太阳能真空集热管由玻璃管1b2和套置于其中且涂有光敏感吸热层的吸收管1b3组成，玻璃管1b2和吸收管1b3间为真空。

槽式太阳能热发电形成上述工艺模式有两个原因，其一，太阳光热受天气影响较大，天气有云时能量汇集不稳定、不连续，而使用导热油（或者熔融盐）就具有蓄热功能，恰好可抵消天气变化的影响。其二是槽式发电使用的现有真空集热管，不能适应水这种工质的物理性能，太阳光加热水到一定温度、压力时就会发生爆管事故。

因为槽式系统反射镜汇聚的太阳强光总是照射在真空集热管靠近反射镜1b1那一半的（见图1所示太阳能真空集热管横断面图中的玻璃管1b2下侧面），相反的一半即图1的上侧面是永远接收不到会聚强光的，光的会聚比大于80：1，吸收管1b3上下其间的瞬间温差高达300℃以上，玻璃管1b2和吸收管1b3之间为真空，如果吸收管1b3内充满导热油（或者熔融盐），其液态介质的良好导热性会使吸收管1b3内温度很快均衡，不会形成过大温差而产生内应力。而如果吸收管1b3内充满水，水温上升到100℃以上时，水就很容易气化产生水蒸汽，而槽式系统的真空集热管又很长，且是水平放置的，从真空集热管横断面看，会在吸收管1b3管内形成上半部是蒸汽，下半部是水的两相流状态，蒸汽的导热性与液态水的导热性差别很大，这就必然造成真空集热管内上下温差很大，因热胀冷缩而产生很大內应力，发生毁坏真空集热管的爆管事故。

因此寻找技术途径，开发一种不同于现有槽式太阳能热发电技术装置、组件及相适应的工艺，从而解决现有太阳能真空集热管存在的问题就很有必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够直接通水的太阳能自动均热聚热管、和由其构成的槽式聚热组件、使得太阳能自动均热聚热管中能够直接充水进行加热而不会爆管；同时提供一种利用带有自动均热聚热管的槽式组件进行光热互补发电的热发电系统及工艺，使得太阳能光热互补电站不受天气影响，在夜晚或太阳光不充足时持续稳定发电，且节能环保。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种太阳能自动均热聚热管，包括玻璃管和套置于其中且涂有吸热层的吸收管，玻璃管和吸收管间为真空；其特征在于：吸收管内腔中设置有能够使吸收管中流体上下交替翻滚流动的隔离板，隔离板呈螺旋状，并固定在吸收管内。

按上述技术方案，隔离板呈螺旋状旋转并连续分布于整段吸收管内，沿轴向螺距相同；或者隔离板呈螺旋状旋转并以多段间隔的方式分布于整段吸收管内，且沿轴向不同段螺距均相同；沿吸收管轴向，隔离板的一端固定在吸收管内腔管壁上，另一端为自由端；

或者隔离板是在一根轴杆上固定若干螺旋状叶片，并通过轴杆一端的螺旋状叶片固定在吸收管内腔中构成，另一端轴杆上螺旋状叶片为自由端，螺旋状叶片的螺距相等且各螺旋状叶片均布。

一种强制均热式槽式组件，其特征是采用了上述的太阳能自动均热聚热管，其中，太阳能自动均热聚热管位于抛物面槽式反射镜焦点上。