塔式吸热器及运行方法技术

本发明专利技术提供了塔式吸热器，包括上集箱、下集箱和设于上集箱、下集箱之间的吸热管组件，所述上集箱上端设有太阳光线二次反射装置，所述吸热管组件为多根吸热管围合成的吸热屏，所述吸热管组件与上集箱、下集箱连接处靠近上集箱、下集箱外周；所述太阳光线二次反射装置包括调姿装置和反射板组，所述调姿装置包括机架和反射板角度调节组件，所述反射板组包括沿上集箱周向呈伞状均布的反射板；所述反射板内沿与上集箱外周铰接，所述反射板角度调节组件输出端与反射板背部连接。本申请的技术难度较低，系统控制简单，在吸热器顶部加装反射板，可将被下集箱遮挡的太阳光线重新利用，减少弃光率，提高太阳能利用率，把反光板放置下来，可起到保温的作用。

【技术实现步骤摘要】
塔式吸热器及运行方法
本专利技术涉及塔式太阳能吸热器设计
，特别涉及塔式吸热器及运行方法。
技术介绍
近年来，随着能源需求的剧烈增长和环境问题的日益恶化，太阳能热发电得到了广泛应用。中国的太阳能资源十分丰富，中国陆地表面每年接受的太阳辐射相当于1.7万吨标准煤，十分适合发展太阳能热发电。太阳能热发电主要包括塔式、槽式、碟式、线性菲涅尔式四种，其中塔式热发电系统聚光比可达300-1500，热电转换效率高且发电成本较低。塔式发电系统主要由定日镜场、吸热器、储热系统和发电系统组成，其中吸热器是光热转换的关键设备。按照结构，塔式吸热器可分为外置管式、腔体式和容积式；吸热与传热介质主要由水/蒸汽、熔盐和空气等。目前商业化应用最多的是外置管式塔式吸热器，具有结构简单、成本低和可接受360°范围内的太阳辐射等优点。在实际应用过程中，吸热器上下布置集箱，用于放置高压空气罐、缓冲罐和保温材料，但下集箱会遮挡部分光线，导致吸热管下半段接收的太阳辐射减小，容易造成熔盐堵塞，严重影响吸热器正常运行。同时，太阳辐射经定日镜场发射后形成的光斑一般为圆形，导致吸热管受热不均，中间会出现局部过热现象，而四周温度较低，会引起较大的热应力，缩短吸热器使用寿命。为解决上述问题，亟需开发出一种可均化光照强度，使吸热管受热更均匀的吸热器。
技术实现思路
为克服现有技术所存在的不足，本申请提供了塔式吸热器。本申请的塔式吸热器制造技术难度较低，系统控制简单，安装成本较低；在吸热器顶部加装反射板，可将被下集箱遮挡的太阳光线重新利用，减少弃光率，提高太阳能利用率，改善太阳辐射光斑的均匀性，减小吸热器的热应力，延长使用寿命；还可照射到吸热器被遮挡的位置，防止传热介质堵塞；反射板具有两个工况，光线充足时，反射板倾斜设置起到反光作用，减少光能源的浪费，无太阳光辐射或者太阳光辐射较低的时候，可以把反光板放置下来，呈竖直悬挂状态，可以为吸热器顶部挡风，减少对流换热，并且起到保温以及物理防护的作用。对应的，本申请还提出了塔式吸热器的运行方法。对于塔式吸热器，本申请的塔式吸热器，包括上集箱、下集箱和设于上集箱、下集箱之间的吸热管组件，所述上集箱上端设有太阳光线二次反射装置，所述吸热管组件为多根吸热管围合成的吸热屏，所述吸热管组件与上集箱、下集箱连接处靠近上集箱、下集箱外周；所述太阳光线二次反射装置包括调姿装置和反射板组，所述调姿装置包括机架和反射板角度调节组件，所述反射板组包括沿上集箱周向呈伞状均布的反射板；所述反射板内沿与上集箱外周铰接，所述反射板角度调节组件输出端与反射板背部连接。与现有技术相比，本专利技术具有如下显著进步：1）结构设计合理，便于加工装配，成本较低；2）不同工况可实现不同功能，所述反射板具有两个工况：倾斜展开工况和竖直悬挂工况，其中倾斜展开工况可实现二次反射，将太阳光反射到所需位置，如被下集箱遮挡的吸热管下部；竖直悬挂工况可起到局部保温及物理防护作用；3）减少了散射，提高了太阳光的利用率；4）适用性强，适用于不同传热介质的吸热器，其传热介质可为但不限于熔盐、水、超临界CO2等。作为优化，所述反射板内沿与上集箱外周铰接处可选用多档位可自锁铰链、阻尼铰链或弹簧铰链。根据该优化方案，上述铰链可作用力均与驱动力方向相反，遭遇大风、大雨、冰雹等极端天气时可起到防止或减缓反射板晃动的作用，提高了整体安全性。作为优化，所述调姿装置为多连杆驱动或绳驱或每片反射板具有独立的电机驱动。根据该优化方案，多连杆驱动和绳驱都是可驱动反射板的可靠性高的驱动方式，采用一个电机可以驱动所有反射板俯仰，其优点在于驱动装置少，相比于绳驱，多连杆驱动结构刚度高，反射板定位准确，可靠性更高，且受高空大风影响更小，绳驱结构在大风影响下反射板会有摆动，但不影响静态位置，且结构相对简单，缺点在于反射板倾斜角度一致，无法依据光线的入射角调整每片反射板的倾角；而每片反射板具有独立的电机驱动则弥补了这一不足，可以根据光线入射角调整反射板倾角，反射板之间不会相互影响，但驱动装置更多。作为优选，所述调姿装置为多连杆驱动，所述反射板角度调节组件包括套设于调姿驱动装置上的驱动滑块，与驱动滑块铰接的长连杆，分别与长连杆末端和反射板背部铰接的短连杆，分别与长连杆中部和上集箱外周铰接的支撑短杆。根据该优化方案，通过驱动滑块上下移动可调节反射板相对水平面的夹角，调节范围大，固定驱动滑块位置即可固定反射板倾角，受外界气候影响因素小，稳定性高。作为优选，所述调姿装置为绳驱，所述机架为空心结构，内部设有与上集箱上端面固联的卷筒，所述机架上端面中部设有分线孔，上端面沿周向分布分线滑道，对应的，上集箱上端外周设有驱动绳限位环，所述驱动绳一端缠绕于卷筒，输出端分为多个分支，每个分支依次穿过对应的分线孔、分线滑道和驱动绳限位环，末端与反射板背部固联。根据该优化方案，所述绳驱方式结构简单，制造成本低，风较大时可能会出现反射板上翻或抖动的现象，但无风时会落回既定位置，所述反射板与上集箱连接处的铰链采用多档位可自锁铰链、阻尼铰链或弹簧铰链可减小反射板上翻、抖动的现象。作为优化，所述反射板组包括沿上集箱外周均布的4-12面反射板。根据该优化方案，所述反射板呈伞状分布，数目越多对，浪费的光能越少，但过多的反射板数目会增加调姿装置的复杂度，降低可靠性，因此反射板数目不能过多。进一步，作为优化，所述反射板工作面具有增强反射涂层，所述工作面的背面布置保温层。根据该优化方案，所述增强反射涂层可提高反射板的反射率，降低聚光溢出，提高截断效率，所述增强反射涂层可采用镀银涂层，技术成熟，成本低，不易脱落，且反射率高；所述保温层能减少散热，起到保温及物理防护的作用，可采用保温棉，重量轻，导热率低，柔软性好，耐高温、耐腐蚀。进一步，作为优化，所述反射板上设有感光装置。根据该优化方案，所述感光装置可选用太阳传感器和/或辐照度传感器等，所述太阳传感器可用于检测太阳位置，用于测定光线入射角度，反馈给控制系统进而调整反射板倾角；辐照度传感器可用于测定各角度的光线辐照强度，可与太阳传感器配合使用也可单独使用，用于反馈光线入射角和光照强度，以调整反射板倾角，切换反射板使用模式。作为优化，所述吸热管组件上设有测温装置。根据该优化方案，所述测温装置可用于测量所述吸热器表面的温度分布和温升，实时监测所述吸热管是否出现局部过热或凝固堵塞情况，并据此及时调整定日镜及所述反射板角度。对于塔式吸热器的运行方法，本申请的塔式吸热器的运行方法，包括以下步骤：感光步骤，通过所述反射板上设有的感光装置将太阳光入射角和辐照强度反馈给控制系统；调姿步骤，通过所述控制系统给出的光照信息调整所述反射板组与入射光夹角，将入射光反射至吸热管组件下部；感温步骤，通过所述吸热管组件上的测温装置将吸热管各部位温度反射给控制系统；以及休眠步骤，无光线照射或光线照射强度低于一定阈值时，所述反射板组垂直底面并锁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.塔式吸热器，其特征在于：包括上集箱（1）、下集箱（3）和设于上集箱（1）、下集箱（3）之间的吸热管组件（2），所述上集箱上端设有太阳光线二次反射装置（4），所述吸热管组件（2）为多根吸热管（21）围合成的吸热屏，所述吸热管组件（2）与上集箱（1）、下集箱（3）连接处靠近上集箱（1）、下集箱（3）外周；所述太阳光线二次反射装置（4）包括调姿装置（41）和反射板组（42），所述调姿装置（41）包括机架（411）和反射板角度调节组件（412），所述反射板组（42）包括沿上集箱（1）周向呈伞状均布的反射板（421）；所述反射板（421）内沿与上集箱（1）外周铰接，所述反射板角度调节组件（412）输出端与反射板（421）背部连接。/n

【技术特征摘要】
1.塔式吸热器，其特征在于：包括上集箱（1）、下集箱（3）和设于上集箱（1）、下集箱（3）之间的吸热管组件（2），所述上集箱上端设有太阳光线二次反射装置（4），所述吸热管组件（2）为多根吸热管（21）围合成的吸热屏，所述吸热管组件（2）与上集箱（1）、下集箱（3）连接处靠近上集箱（1）、下集箱（3）外周；所述太阳光线二次反射装置（4）包括调姿装置（41）和反射板组（42），所述调姿装置（41）包括机架（411）和反射板角度调节组件（412），所述反射板组（42）包括沿上集箱（1）周向呈伞状均布的反射板（421）；所述反射板（421）内沿与上集箱（1）外周铰接，所述反射板角度调节组件（412）输出端与反射板（421）背部连接。


2.根据权利要求1所述的塔式吸热器，其特征在于：所述反射板（421）内沿与上集箱（1）外周铰接处可选用多档位可自锁铰链、阻尼铰链或弹簧铰链。


3.根据权利要求1所述的塔式吸热器，其特征在于：所述调姿装置（41）为多连杆驱动或绳驱或每片反射板（421）具有独立的电机驱动。


4.根据权利要求3所述的塔式吸热器，其特征在于：所述调姿装置（41）为多连杆驱动，所述反射板角度调节组件（412）包括套设于调姿驱动装置（411）上的驱动滑块（4121），与驱动滑块（4121）铰接的长连杆（4122），分别与长连杆（4122）末端和反射板（421）背部铰接的短连杆（4124），分别与长连杆（4122）中部和上集箱（1）外周铰接的支撑短杆（4123）。


5.根据权利要求3所述的塔式吸热器，其特征在于：所述调姿装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖刚，彭记康，倪明江，岑可法，骆仲泱，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33