专利名称：一种产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种吸热器，尤其涉及一种产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器。
背景技术：
塔式太阳能热发电系统要求蒸汽参数保持在汽机允许的范围内，吸热器通常由三部分组成预热段、蒸发段和过热段，为了保持过热器出口相对恒定的温度，过热段和蒸发段的吸热量比率应该很好地进行匹配。虽然和常规化石燃料的锅炉一样用水作为热传输介质，但是太阳能吸热器的工作环境却完全不同，太阳能吸热器每天都要经受0 峰值的变化，同时还有乌云遮挡等瞬态变化影响，吸热器受热面的设计根据晴朗天气条件进行固定， 有乌云通过时，定日镜部分被遮挡，造成吸热器各部分吸热量不平衡，例如蒸发部分因为吸热量减少，产生的饱和蒸汽量不足以冷却仍然承受高热负荷的过热器管，如果遇到这种情况，就会导致蒸汽温度过高，而且过热器管及其附件温差和热应力过大，很快产生疲劳破坏并失效。之前采用过以下一些办法来解决这个问题，但都以高压降或低效率为代价，例如加大流量使其能够承受很高的热负荷、增大吸热器的尺寸及把定日镜移开等；或者水冷壁和过热器均水平布置以平衡吸热量，但是该方式在不均勻的高热负荷之下，水冷壁和过热器的吊挂布置非常困难；或者有的吸热器直接只加热到饱和蒸汽而不产生过热蒸汽，但是却大大降低了发电效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器，以解决过热参数下水冷壁和过热器的瞬态热量匹配及过热器管热应力的技术问题，从而能有效地解决上述现有技术中存在的问题。本发明的目的是通过下述技术方案来实现一种产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器，包括水冷壁和过热器，水冷壁由数个膜式壁管屏围成带开口的腔体，水冷壁为垂直排列布置，过热器位于水冷壁内侧，过热器的管屏为水平布置，水冷壁内侧设置有对过热器进行限位和固定的“H”型水冷连接件，所述“H”型水冷连接件由第一竖向管段、水平管段和第二竖向管段组成。作为一种优选，所述“H”型水冷连接件属于水冷壁，第一竖向管段和第二竖向管段的入口为同一水冷壁入口集箱，出口为同一水冷壁出口集箱。作为进一步优选，所述“H”型水冷连接件的第一竖向管段、水平管段和第二竖向管段为一体成型或者焊接成“H”型。作为进一步优选，过热器管屏与“H”型水冷连接件之间设有安装和膨胀间隙， 过热器管屏相邻两管子之间设有能竖向活动的定位块。作为进一步优选，所述过热器的级数为2-4级，相邻两级过热器端部之间设有喷水减温器，过热器的端部从水冷壁靠近腔体开口处穿出。作为进一步优选，所述水冷壁的出口与水冷壁出口集箱连接，水冷壁出口集箱连接一水冷壁出口连接管，水冷壁出口连接管连接一汽包，汽包连接一过热器入口连接管，过热器入口连接管连接一过热器入口集箱，过热器入口集箱连接一过热器，过热器连接一过热器出口集箱，过热器出口集箱连接一过热器出口连接管。作为进一步优选，还包括下降管，所述下降管一侧与汽包相连，另一侧与水冷壁入口集箱相连，下降管上设置循环泵。本发明中部分结构的工作原理如下
1.太阳能腔式吸热器采用垂直布置的水冷壁与水平布置的过热器结合的方式，过热器位于水冷壁内侧，过热器能够透过光照，因此，光照能够有效地同时照射在过热器以及水冷壁上，从而实现两者在光照发生变化时的吸热量能够同向增加或减少，这样解决了由于天气条件变化导致水冷壁和过热器受热面不匹配问题，过热器从水冷壁靠近腔体开口处穿出，若是多级过热器，在相邻两级过热器端部之间设有喷水减温器，从而降低每一级过热器上微小的吸热偏差，由于过热器水平布置，使得每一级的管子之间和各级过热器管屏之间的吸热量都能够同向增加或减少；
2.采用垂直布置的水冷壁，水冷壁重量靠水冷壁管自身传递到顶部；
3.由同一水冷壁入口集箱和同一水冷壁出口集箱分出的水冷壁管形成一个H”型水冷连接件，过热器置于“H”型水冷连接件中第一竖向管段和第二竖向管段形成的狭缝里。由于腔内能流密度较高，因此过热器的吊挂若是采用普通结构件很容易高温失效，因此，本“H” 型水冷连接件由于是同一水冷壁入口集箱和同一水冷壁出口集箱分出的水冷壁管形成，可以得到良好的冷却，同时将过热器置于其上，可以对过热器起支撑、限位和重量传递的作用，解决高热负荷下水平过热器的吊挂和冷却的问题，“H”型水冷连接件的数量根据过热器的承载需求而设定；
4.“H”型水冷连接与过热器管屏两侧只预留很小的安装和膨胀间隙，管屏最底部管位于“H”型水冷连接件的狭缝上方，每根管子之间由定位块进行定位，但不固定，保证每根过热器管之间自由膨胀；
5.过热器在靠近腔体开口处的水冷壁管屏位置穿出腔室，从而避免受到腔口处的高能流密度光线的直射，避免过热器管子的高温失效。与现有技术相比，本发明的有益效果本发明产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器解决了过热参数下水冷壁和过热器的瞬态热量匹配及过热器管热应力问题，使得吸热器可采用过热器参数，提高了电站效率。
图1是本发明产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器的结构示意图； 图2是“H”型水冷连接件与水冷壁和过热器结构关系的放大示意图； 图3是图1中水冷连接件的局部放大图4为过热器管屏和“H”型水冷连接件的位置结构示意图。图中，水冷壁入口集箱-1，水冷壁-2，水冷壁出口集箱-3，水冷壁出口连接管-4，汽包-5，过热器入口连接管-6，过热器入口集箱-7，过热器-8，喷水减温器_9，过热器出口集箱-10，过热器出口连接管-11，下降管-15，循环泵-16，管屏穿出水冷壁位置-18，“H”型水冷连接件-20，管屏底部管-21，定位块-22，第一竖向管段-201、第二竖向管段-202、水平管段-203、间隙-204。
具体实施例方式下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。如图1、图2、图3、图4所示，一种产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器包括水冷壁 2、过热器8，水冷壁2由数个膜式壁管屏围成带开口的腔体。所述水冷壁2出口连接水冷壁出口集箱3，水冷壁出口集箱3连接水冷壁出口连接管4，水冷壁出口连接管4连接汽包5， 汽包5连接过热器入口连接管6，过热器入口连接管6连接过热器入口集箱7，过热器入口集箱7连接过热器8，过热器8连接过热器出口集箱10，过热器出口集箱10连接过热器出口连接管11，下降管15—侧与汽包5相连，另一侧与水冷壁入口集箱1相连，所述下降管 15上可根据需要设置循环泵16。水冷壁2可采用自然循环或者强制循环的方式，下降管15 上是否设置循环泵16根据具体参数的设计优选而定。所述水冷壁2为膜式管屏垂直排列布置，水冷壁2可以根据入口工质参数确定是否需要分为预热段和蒸发段，水冷壁2的重量靠水冷壁管子自身传递到顶部。过热器8为管屏水平排列布置，过热器8位于水冷壁2的内侧且过热器8与水冷壁2之间留有膨胀间隙。过热器能够透过光照，因此，光照能够有效地同时照射在过热器以及水冷壁上，从而实现两者在光照发生变化时，水冷壁2和过热器8之间吸热量能够同向增加或减少，这样解决了由于天气条件变化导致水冷壁和过热器受热面不匹配问题。。所述过热器8的级数可设置为1级或2-4级，其实际的级数根据具体参数需求进行设置，若是多级过热器，在相邻两级过热器端部之间设有喷水减温器，从而降低每一级过热器上微小的吸热偏差，由于过热器水平布置，使得每一级的管子之间和各级过热器管屏之间的吸热量都能够同向增加或减少，在本实施例中，过热器的级数为2级，过热器8的端部从水冷壁2靠近腔体开口处穿出，即，如图1中所示的，过热器8从管屏穿出水冷壁位置18处穿出，所述管屏穿出水冷壁位置18是位于靠近腔体开口处一定距离的相邻两水冷壁管子间的间隙处。过热器8不从腔体开口处穿出是为了避免受到腔口处高能流密度光线的直射。在该相邻两过热器8端部之间设有喷水减温器9，喷水减温器9用以调节过热器的吸热偏差。“H”型水冷连接件20的结构如附图2所示，所述“H”型水冷连接件20为一体成型或者焊接成“H”型，即可以直接整体直接做成“H”形锻件，也可以由第一竖向管段-201、 水平管段-203和第二竖向管段-202焊接成两个竖向一个横向的“H”形。在本实施例中， “H”型水冷连接件20是由三段焊接成型。第一竖向管段201和第二竖向管段202的入口为同一水冷壁入口集箱1，出口为同一水冷壁出口集箱3，过热器8置于“H”型水冷连接件20中第一竖向管段201和第二竖向管段202形成的狭缝里。过热器8与“H”型水冷连接件20 之间设有间隙204，间隙204为“H”型水冷连接件20与过热器8管屏两侧预留的很小的起安装和膨胀作用的空间，过热器8的管屏底部管21直接位于“H”型水冷连接件20中第一竖向管段201和第二竖向管段202形成的狭缝上方，相邻两过热器管子之间设有活动定位块22，定位块22起定位作用，可保证每根过热器管子之间自由膨胀。由于腔内能流密度较高，因此过热器的吊挂若是采用普通结构件很容易高温失效，因此，本“H”型水冷连接件由于是同一水冷壁入口集箱和同一水冷壁出口集箱分出的水冷壁管形成，可以得到良好的冷却，将过热器置于其上，可以对过热器起支撑、限位和重量传递的作用，解决高热负荷下水平过热器的吊挂和冷却的问题，“H”型水冷连接件的数量根据过热器的承载需求而设定。在本实施例中，所述过热器管由H型管托住，其上部也用类似结构拉住，以起到更好的吊挂作用。本发明中部分结构的工作原理为
1.构成腔室的水冷壁和水平布置的过热器8在光照发生变化时吸热量同向增加或减少，各级过热器的吸热量也是同向增加或减少，这样布置可大大缓解水冷壁与过热器受热面在天气变化时的匹配问题，同时过热器不同级间的吸热量偏差和同屏内的温差也会大大降低；
2.垂直布置的水冷壁的重量由水冷壁管子自身传递至不受热的吊挂装置；
3.水平布置的过热器采用“H”型水冷连接件进行固定和限位，“H”型水冷连接件不仅对过热器起到限位、吊挂和重量传递的作用，还解决了高热负荷下过热器吊挂装置的冷却问题。4.过热器8的重量由“H”型水冷连接20传递到水冷壁的吊挂装置上。本发明吸热器解决了过热参数下水冷壁和过热器的瞬态热量匹配及过热器管热应力问题，使得吸热器可采用过热器参数，提高了电站效率。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器，包括水冷壁(2)和过热器(8)，水冷壁(2) 由数个膜式壁管屏围成带开口的腔体，其特征在于水冷壁(2)为垂直排列布置，过热器 (8)位于水冷壁(2)内侧，过热器(8)的管屏为水平布置，水冷壁(2)内侧设置有对过热器 (8)进行限位和固定的“H”型水冷连接件(20)，所述“H”型水冷连接件(20)由第一竖向管段(201)、水平管段(203)和第二竖向管段(202)组成。
2.如权利要求1所述的产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器，其特征在于所述“H”型水冷连接件(20)属于水冷壁(2)，第一竖向管段(201)和第二竖向管段(202)的入口为同一水冷壁入口集箱(1)，出口为同一水冷壁出口集箱(3)。
3.如权利要求2所述的产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器，其特征在于所述“H”型水冷连接件(20)的第一竖向管段(201)、水平管段(203)和第二竖向管段(202)为一体成型或者焊接成“H”型。
4.如权利要求1或3中任一权利要求所述的产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器，其特征在于过热器(8)管屏与“H”型水冷连接件(20)之间设有安装和膨胀间隙(204)，过热器(8)管屏相邻两管子之间设有能竖向活动的定位块(22)。
5.如权利要求4所述的产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器，其特征在于所述过热器 (8)的级数为2-4级，相邻两级过热器(8)端部之间设有喷水减温器(9)，过热器(8)的端部从水冷壁(2 )靠近腔体开口处穿出。
6.如权利要求1或5中任一权利要求所述的产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器，其特征在于所述水冷壁(2 )的出口与水冷壁出口集箱(3 )连接，水冷壁出口集箱(3 )连接一水冷壁出口连接管(4)，水冷壁出口连接管(4)连接一汽包(5)，汽包(5)连接一过热器入口连接管(6 )，过热器入口连接管(6 )连接一过热器入口集箱(7 )，过热器入口集箱(7 )连接一过热器(8)，过热器(8)连接一过热器出口集箱(10)，过热器出口集箱(10)连接一过热器出口连接管(11)。
7.如权利要求6所述的产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器，其特征在于还包括下降管(15)，所述下降管(15)—侧与汽包(5)相连，另一侧与水冷壁入口集箱(1)相连，下降管 (15)上设置循环泵(16)。
全文摘要
本发明公开了一种产生过热蒸汽的太阳能腔式吸热器，包括水冷壁和过热器，水冷壁由数个膜式壁管屏围成带开口的腔体，水冷壁为垂直排列布置，过热器位于水冷壁内侧，过热器的管屏为水平布置，水冷壁内侧设置有对过热器进行限位和固定的“H”型水冷连接件，所述“H”型水冷连接件由第一竖向管段、水平管段和第二竖向管段组成。本发明腔式吸热器解决了过热参数下水冷壁和过热器的瞬态热量匹配及过热器管热应力问题，使得吸热器可采用过热器参数，提高了电站效率。
文档编号F22G3/00GK102345858SQ20111029903
公开日2012年2月8日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者冉燊铭, 吴梅, 聂立 申请人:东方电气集团东方锅炉股份有限公司