[发明专利]一种用于大规模二次反射聚光系统的组合式熔盐吸热器

说明书

本发明涉及一种用于大规模二次反射聚光系统的组合式熔盐吸热器，包括管排式对流换热组件、容积式吸热器、冷熔盐罐、热熔盐罐、冷熔盐泵、热熔盐泵以及互联管路系统，管排式对流换热组件、容积式吸热器、冷熔盐罐以及热熔盐罐之间由互联管路系统连接，其中容积式吸热器包括封头、吸热腔、分流板、出口导流槽、壁面冷却器、复合保温层以及保温盖板；本发明与二次反射聚光系统光斑能流特征相匹配，集热吸热效率高，运行安全可靠、传热工质温度可控性强，操作简单，适用于大规模二次反射聚光系统集热系统，可有效保障光热电站安全稳定运行。

【技术领域】

本发明涉及一种用于大规模二次反射聚光系统的组合式熔盐吸热器，属于光热技术领域。

【背景技术】

大规模太阳能聚光热发电（CSP）技术已经在国内外商业化项目上得到了验证。相对于光伏及风电等清洁能源电站，光热电站的最大优势是其稳定且可调度的电力输出能力。目前CSP主流技术为槽式导热油、塔式熔盐及塔式直接蒸汽发生（DSG）技术。近年来，二次反射聚光热发电技术由于其吸热技术安全可靠，操作简单，成本低的特点在世界范围内也引起了较多的关注。

基于二次反射聚光技术的吸热器可置于地面附近，降低了对流散热损失，运行安全性也可以得到很大的提升。美国专利US20110067398A1公布了一种置于地面的太阳能聚焦和储能系统，定日镜安装于具有一定角度的斜坡上，聚焦后的高倍数太阳能流斜射进入低位安置的圆柱腔形吸热器中，吸热器内熔盐直接吸收定日镜聚焦的太阳辐射，该装置具有吸热储热一体化的功能，但是装置容积大，集热时熔盐处于静止状态，流量调节及工质温度控制功能相对欠缺。美国专利WO2010083285公布了一种二次反射的太阳能直接吸收和储热装置，二次反射聚焦后的太阳能流向下直射进入一体化吸热储热熔盐储罐内，熔盐在储罐内吸收太阳辐射升高温度，此装置同样存在温度难以精确控制的问题。中国专利CN104776615B公布了一种基于二次反射聚光系统的直接吸热式太阳能集热装置，包括圆台、吸热腔体、保温层、高温熔盐缓冲罐和低温熔盐储罐，圆台腔体内有多区域隔离板，上部圆台内侧壁及底部有高温熔盐出口装置，吸热腔体内设有强化吸热及换热装置，保温层外有支撑结构，吸热腔底部有流量分配板，此装置解决了传热工质出口温度的控制问题，但是集热场热功率超过50MW时，二次反射光斑直径一般大于10m，此装置仍具有熔盐装载量过大，光热转换效率较低，流动传热调节能力欠缺的问题。为了进一步降低CSP平准化度电成本， CSP电站设计越来越倾向于更大的装机容量，因此提出一种适用于大规模（热功率50-100MW）集热场的组合式熔盐吸热器，吸热效率高，工质温度可控性更强。

【发明内容】

本发明的目的在于：针对现有技术的缺陷和不足，提供一种用于大规模二次反射聚光系统的组合式熔盐吸热器，该组合式熔盐吸热器光热转换效率高，传热工质出口温度可控性强，操作简单，运行稳定，适用于具有大规模（热功率50-100MW）集热场的CSP电站。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于大规模二次反射聚光系统的组合式熔盐吸热器，该吸热器内设有液体换热工质，包括管排式对流换热组件、容积式吸热器、冷熔盐罐、热熔盐罐、冷熔盐泵、热熔盐泵以及互联管路系统，所述的管排式对流换热组件、容积式吸热器、冷熔盐罐和热熔盐罐之间通过互联管路系统相连，其中所述的冷熔盐罐内储存冷熔盐，热熔盐罐内存储热熔盐，所述的冷熔盐罐通过冷熔盐泵将罐内的冷熔盐经冷熔盐进口管道输送到管排式对流换热组件中，冷熔盐与对管排式对流换热组件进行对流换热升高温度，冷熔盐经管排式对流换热组件升温后自冷熔盐总管进入容积式吸热器，熔盐经容积式吸热器升温后，通过热熔盐排放管路排放至热熔盐罐，热熔盐罐顶部安装有热熔盐泵，并通过热熔盐罐出料管将热熔盐输送至用热设备。

在本发明中：所述的管排式对流换热组件包括换热组件和组件间连接管道，所述的换热组件通过组件间连接管道两两相连；其中所述的换热组件由吸热管及连接管组成，形成整体吸热面，整体吸热面包含10-18片换热组件，管排式对流换热组件接受的太阳能能流密度为50-500kW/㎡。