[发明专利]一种太阳能集热接收器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能集热接收器，尤其涉及一种塔式太阳能集热水-蒸汽接收器,为太阳能应用技术领域。

背景技术

太阳能热发电是一种通过“光-热-电”的转化过程实现清洁能源利用的发电技术。在热量的转化在原理上和传统的化石燃料电站类似，仅是能源的来源不同。太阳能热发电是将清洁低能量密度的太阳光通过定日镜转化为高密度能量，以热力循环的形式将热能转化为电能。太阳能热发电技术根据接收器的形式可以分为：槽式、塔式和蝶式。其中，槽式太阳能热发电技术已经商业化，塔式和蝶式仍处于示范阶段。太阳能热发电易受天气的影响，有明显的间歇性和不稳定性，对太阳能系统的设计带来很大的挑战。

在太阳能热发电系统中，太阳能接收器是实现太阳能热发电的关键部件，它将定日镜所捕捉、反射、聚焦的太阳能直接转化为可以高效利用的高温能量，为发电机组提供动力源。太阳能接收器所使用的介质包括熔盐和水两种。

在不同的空间角，接收器所接收到的太阳光能差异性较大。光场聚焦到向着太阳侧受热面上的光能密度明显小于背着太阳的接收器受热面。在受热面上能量分布不均匀，容易导致换热强度不同，继而产生流量分配的不均。严重时，会出现受热面局部管壁超温和管间汽温偏差加大，影响设备的安全运行。

发明内容

本发明的目的是针对太阳能集热接收器边界条件上的光能密度分布不均产生的局部管壁超温和管间汽温偏差大的问题，提供一种下段蒸发段，上段过热段，中间通过汽包相连接的分段结构的太阳能能量吸收装置。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种太阳能集热接收器，采用分段结构，包括下段蒸发段和上段过热段，蒸发段和过热段通过汽包相连接，其特征在于：所述的蒸发段包括蒸发段入口集箱，蒸发受热面、蒸发段受热面引出管、下降管、循环泵和个受热面进出口的联箱，换热介质由汽包通过下降管和循环泵进入到蒸发段入口集箱，由联箱将换热介质均匀分配送入蒸发段受热面，完成能量的交换过程，通过蒸发段受热面引出管连接到汽包，所述的蒸发段受热面结构为螺旋水冷壁管，外形为圆柱。所述的过热段位于蒸发段的上方，两者同轴等直径布置，所述的过热段受热面根据换热过程分成三组(A,B,C)，每组包括多个受热面，每组受热面包括过热段入口集箱，进口联箱，过热段受热面，出口联箱、过热段出口集箱，介质依次经过上述部件，前两组(A,B)在受热面的沿直径对称分布，介质换热后进入到第三组(C)受热面进行热量交换，后由出口集箱混合进入下一工艺过程。

为解决由于天气等原因出现的光能密度突然降低导致的低负荷或负荷的剧烈变化，在蒸发段设置循环泵，和下降管连接。当出现上述的情况时，使用循环泵调整通过循环管路再进入蒸发受热面循环的循环水量，即循环倍率，来适应负荷的变化。这样就可以解决负荷剧烈变化时，因换热边界条件的变化导致管壁温度剧烈变化的问题。

优选地，过热段的受热面采用直管，形式为光管，管间距较小，间隙的大小根据最高负荷计算出的热力膨胀值设定；

优选地，过热段的外形为圆形或者多边形，所述多边形的边数为偶数且大于等于6；

优选地，所述过热段前两组(A,B)受热面关系为并联关系，每组(例如A组)至少分成四片(A₁，A₂，…，A_2n,n>1)，A_2k和A_2k+1受热面为并联关系，A_2k和A_2(k+1)为串联关系，其中0<k<＝n。第三组(C)受热面至少包含两片受热面(C1，…，C_2n,n>1))，C_2k和C_2k+1受热面为并联关系，C_2k和C_2(k-1)为串联关系，其中0<k<＝n。；

优选地，过热段每片受热面的进出口均设有联箱，并联关系受热面的联箱之间设置平衡管道；

优选地，过热段受热面(A,B)的布置在周向方向对称布置，例如，A_2k和A_2k+1和A_2k和A_2k+1在周向方向上对称分布；

优选地，下部蒸发段的螺旋水冷壁选取膜式水冷壁，水冷壁所有管路的管圈数大于1圈；

优选地，蒸发段的循环泵的循环倍率值在1.2～4之间；