[发明专利]一种太阳能热发电用延缓下落式固体颗粒吸热器

说明书

一种太阳能热发电用延缓下落式固体颗粒吸热器，包括螺旋形石英玻璃管组件(1)，石英玻璃管组件(1)内的固体颗粒(2)，包围石英玻璃管组件(1)外周的外保温层(3)，安装在石英玻璃管组件(1)上部的进口导流段(19)和石英玻璃管组件(1)下部的出口导流段(20)，置于进口导流段(19)上方的颗粒分配器(17)，置于出口导流段(20)下方的颗粒收集器(18)，置于颗粒分配器(17)上方的低温颗粒储罐(5)，置于颗粒收集器(18)下方的高温颗粒储罐(10)，位于低温颗粒储罐(5)和颗粒分配器(17)之间的低温颗粒储罐出口阀门(7)，安装在颗粒收集器(18)和高温颗粒储罐(10)之间的高温颗粒储罐入口阀门(8)，存储于低温颗粒储罐(5)内的低温固体颗粒(6)和高温颗粒储罐(10)内的高温固体颗粒(9)。石英玻璃管组件(1)面向辐射能流(4)。

技术领域

本发明涉及一种太阳能热发电用吸热器，特别涉及一种固体颗粒吸热器。

背景技术

提高太阳能热发电的效率是降低电站成本的主要方法之一，塔式电站由于聚光比可达1000以上，能够有效提高工质的运行参数，因此在提高发电效率方面具有较大的潜力。传统的吸热工质如水蒸气/导热油、熔融盐/液态金属等受工作温度和化学稳定性所限，在提高发电效率和降低发电成本方面效果有限。固体颗粒由于具有承受温度高、性能稳定、价格低廉、比热大的优势，为驱动超超临界蒸汽动力循环、超临界CO₂布雷顿循环甚至燃气-蒸汽联合循环提供了可能，可能极大地降低发电成本。

当前国内外围绕固体颗粒吸热器进行了诸多研究，主要集中在美国、德国、法国、澳大利亚、沙特阿拉伯、中国等，主要的固体颗粒吸热器型式有自由下落式、延缓下落式、旋转窑式、流化床式等几种，其中延缓下落式吸热器由于能够有效增加固体颗粒受辐射时间，因而被广泛认为是最有前途、最有可能大型化的技术。

美国专利US9732986B2公布了一种在流道中使用多孔介质延缓固体颗粒下落速度并强化换热的方法，但是缺点在于会造成多孔介质的堵塞。美国专利US2015300692A1公布了一种用规则排列的六棱柱结构延缓固体颗粒下落的颗粒吸热器，固体颗粒在六棱柱之间的缝隙向下流动，阻碍物的制造方法较为复杂。美国专利US20120132398公布了一种倒V型金属结构延缓固体颗粒下落的颗粒吸热器，但是缺点在于会造成阻碍物的破坏。中国专利CN105135716A公布了一种带内插件的管式固体颗粒吸热器，固体颗粒在管内螺旋旋转插件上自上而下流动，有效地增加了颗粒的辐射停留时间，但是存在固体颗粒流动堵塞的不足。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的以下缺点，提出一种太阳能热发电用延缓下落式固体颗粒吸热器：

(1)自由下落式颗粒吸热器中固体颗粒辐照停留时间较短，颗粒温升不高；

(2)延缓下落式颗粒吸热器中流通通道堵塞，阻碍物破坏。

本发明以螺旋形石英玻璃管组件作为固体颗粒下落流通通道。与自由下落式颗粒吸热器相比，在相同的下落高度下，螺旋形石英玻璃管组件延长了固体颗粒下落流通通道的长度，降低了固体颗粒下落速度，因此显著地增加固体颗粒的辐照停留时间，提高了固体颗粒单次下落过程的温升。