带补燃装置的太阳能吸热器的制造方法
【专利摘要】本发明一种带补燃装置的太阳能吸热器，包括一吸收聚集太阳能流的吸热器，吸热器输入端连接至高压空气输入管路，吸热器的后端设置有补燃室，补燃室的一端连接至吸热器的输出端，补燃室充入燃气与吸热器输出端输出的经过吸热器加热的高压空气混合燃烧后，另一端通过管路连接输出至混合室；吸热器分设有与补燃室并联的管路直接连接在混合室上，并联的管路上设有控制阀门，控制直接进入混合室的经过吸热器加热的高压空气与经过补燃室燃烧的混合烟气成比例混合后，输出至后续驱动热机。本发明装置有利于降低吸热器的工作温度，减小吸热器的辐射散热损失。另一方面，采用预热的工质进行燃烧，有利于提高燃烧速度和效率，提高系统效率。
【专利说明】带补燃装置的太阳能吸热器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能应用【技术领域】，具体的说，本发明涉及一种带补燃装置的太阳 能吸热器。
【背景技术】
[0002] 太阳能热动力发电主要由聚集器、吸热器和热机组成。吸热器吸收由聚集器汇聚 的高密度太阳能流，加热高压空气。然后高温高压工质驱动热机，热机带动发电机转动，输 出电功率。由于太阳能是一种自然资源，其能流密度随季节、时间和天气等因素随机变化， 引起汇聚到吸热器的聚集太阳功率出现波动，导致吸热器空气出口参数（温度、压力）动态 变化。动态变化的工质参数容易引起热机效率下降，产生机械振动，影响热机安全工作。
[0003] 在中华人民共和国国家知识产权局网站上，查到与本发明相关的专利1项，具体 信息如下：名称为太阳能一燃气混合型吸热器，专利号为ZL02293526. 6,发明人为李斌、李 安定、杨培尧、臧春城。该发明的属于太阳能热发电领域。由于太阳能的随机性和不稳定 性，使太阳能热发电装置在纯太阳下的使用率比较低。采用旋流式燃气燃烧器与太阳热锅 形吸收器结合成一个吸热腔体，在吸收器凹面前端布置有燃烧器。具有安装简便；不使用燃 气时，太阳热的吸收率也有所提高，采用燃气燃烧时，燃烧效率高，燃烧可以稳定进行；亦可 以同时打开燃气与太阳吸热器并列使用。具体结构见图1。
[0004] 1)太阳能一燃气混合型吸热器，由燃烧器、吸热器、发动机等构成，其特征在于吸 热器[B]为锅形，其凹面前端布置旋流式燃烧器[A]，燃烧器[A]和吸热器[B]两部分通过 法兰[41]连接，组成吸热腔体[31]，吸热器[B]和发动机[C]之间采用法兰[42]连接。
[0005] 2)根据权利要求1所述的太阳能一燃气混合型吸热器，其特征在于吸热器吸热面 [53]上焊接有旋流扭鳍片和稳燃棒[51]。
[0006] 3)根据权利要求1所示的太阳能一燃气混合型吸热器，其特征在于燃烧器环形燃 气总管[37]上安装多个燃气喷嘴[62]，每个喷嘴外同轴套有预混管[63]，燃气喷嘴与燃气 预混管二者之间留一定的间隙，燃气预混管轴线与环形旋流燃烧器的圆周方向和轴线呈一 定角度，并伸入与燃烧器连接的锅形吸热器的相邻的两个鳍片之间。
[0007] 从上述摘要及结构图可以看出，该太阳能一燃气吸热器主要技术特征为将燃烧器 布置在吸热器腔体内部。在工质进入太阳能吸热器吸热之前进行燃烧升温，这样不利于提 高系统效率。因为燃烧后的工质（实际上就是烟气）具有较高的温度，与太阳能吸热器的 温度差较小，高温烟气从吸热器中吸收的热量非常有限，吸热器大部分热量从吸热器太阳 光入口通过辐射形式散失。另一方面，采用燃气后高温烟气从吸热器换热，会推高吸热器的 工作温度，增加吸热器的辐射散热损失。
【发明内容】
[0008] 针对太阳能流密度随机变化导致吸热器工质出口参数波动的问题，本发明将吸热 器出口工质分为两路，在其中一路的路径上配置一补然装置，根据吸热器工质实际出口参 数与额定出口参数的差异，注入一定数量的燃气使其与该路空气燃烧放热，获得高温高压 烟气，然后该路烟气与另一路空气混合，使混合气体参数达到工质额定参数要求，提高热机 的工作效率和安全稳定性。
[0009] 本发明提供的技术方案是：一种带补燃装置的太阳能吸热器，包括一吸收聚集太 阳能流的吸热器，吸热器输入端连接至高压空气输入管路，吸热器的后端设置有补燃室，补 燃室的一端连接至吸热器的输出端，补燃室充入燃气与吸热器输出端输出的经过吸热器加 热的高压空气混合燃烧后，另一端通过管路连接输出至混合室；吸热器分设有与补燃室并 联的管路直接连接在混合室上，并联的管路上设有控制阀门，控制直接进入混合室的经过 吸热器加热的高压空气与经过补燃室燃烧的混合烟气成比例混合后，输出至后续驱动热 机。
[0010] 本发明提供了另一种技术方案为：一种带补燃装置的太阳能吸热器，包括一吸收 聚集太阳能流的吸热器，吸热器输入端连接至高压空气输入管路，吸热器的后端设置有补 燃室，补燃室的一端通过控制阀门连接至高压空气输入管路，补燃室充入燃气与高压空气 输入管路输出的高压空气混合燃烧后，另一端通过管路连接输出至混合室；吸热器分设有 与补燃室并联的管路直接连接在混合室上，混合室的经过吸热器加热的高压空气与经过补 燃室燃烧的混合烟气成比例混合后，输出至后续驱动热机。
[0011] 本发明的有益效果是：
[0012] 本发明装置将燃烧室布置在吸热器后端，低温工质在在吸热器中吸热，这样有利 于降低吸热器的工作温度，减小吸热器的辐射散热损失。另一方面，采用预热的工质进行燃 烧，有利于提高燃烧速度和效率，提高系统效率。与现有技术相比，本发明主要有以下三个 优点：
[0013] (1)充分考虑考虑太阳能光热转换与燃气燃烧的特性，将补燃室布置在吸热器后 端，低温工质进入吸热器吸热，可以有效降低吸热器工作温度，降低吸热器辐射散热损失， 提商吸热器效率；
[0014] (2)在太阳能吸热器输出端，空气工质被预热温度较高，此时选择空气工质与燃气 混合燃烧，能提高燃烧速度和燃烧效率；
[0015] (3)通过阀门，调配参与燃烧的空气流量，使空气与燃气在空气过量系数略大于 1. 〇附近完成燃烧放热，比富氧燃烧（空气过量系数远大于1. 〇)或缺氧燃烧（空气过量系 数远小于1. 0)具有更好的燃烧稳定性和安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以 及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发 明的不当限定，其中：
[0017] 图1为现有技术的结构示意图；
[0018] 图2为本发明的第一个技术方案的结构示意图；
[0019] 图3为本发明的第二个技术方案的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0021] 实施例1 :
[0022] 如图2所示，本发明的带补燃装置的太阳能吸热器，包括一吸收聚集太阳能流的 吸热器1，吸热器输入端连接至高压空气输入管路2,吸热器1的后端设置有补燃室3,补燃 室3的一端连接至吸热器的输出端4,补燃室3充入燃气与吸热器1输出端4输出的经过吸 热器1加热的高压空气混合燃烧后，另一端通过管路连接输出至混合室5 ;吸热器1分设有 与补燃室3并联的管路6直接连接在混合室5上，并联的管路6上设有控制阀门7,控制阀 门7控制直接进入混合室5的经过吸热器1加热的高压空气与经过补燃室3燃烧的混合烟 气成比例混合后，输出至后续驱动热机。
[0023] 根据预热温度，吸热器1的出口空气被分为两路，一路经过控制阀门7进入混合室 5,另一路进入补燃室3,与新注入的燃气燃烧放热，变成高温高压烟气，进入混合室5。在混 合室5,经过控制阀门7的空气与高温高压烟气混合，变成符合驱动热机工作要求的混合气 体工质。控制阀门7主要用于合理分配两路空气，两路空气的分配既要满足补燃室3燃气 安全稳定燃烧，又要混合气体符合热机工质参数要求两个技术指标。
[0024] 实施例2 :
[0025] 如图3所示，本发明提供了另一种技术方案为：一种带补燃装置的太阳能吸热器， 包括一吸收聚集太阳能流的吸热器1，吸热器1输入端连接至高压空气输入管路2,吸热器1 的后端设置有补燃室3,补燃室3的一端通过控制阀门7连接至高压空气输入管路2,补燃 室3充入燃气与高压空气输入管路2输出的高压空气混合燃烧后，另一端通过管路连接输 出至混合室5 ;吸热器1的输出端4分设有与补燃室3并联的管路直接连接在混合室5上， 混合室5的经过吸热器加热的高压空气与经过补燃室3燃烧的混合烟气成比例混合后，输 出至后续驱动热机。
[0026] 本实施例作为实施例1的变形，也能通过补燃弥补太阳能流密度的随机变化，使 热机安全稳定工作，但是在图3设计方案中，参与燃烧的空气没有被吸热器预热，燃烧的速 度和效率略差。
[0027] 以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般 技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1. 一种带补燃装置的太阳能吸热器，包括一吸收聚集太阳能流的吸热器，吸热器输入 端连接至高压空气输入管路，其特征在于，所述的吸热器的后端设置有补燃室，补燃室的一 端连接至吸热器的输出端，补燃室充入燃气与吸热器输出端输出的经过吸热器加热的高压 空气混合燃烧后，另一端通过管路连接输出至混合室；吸热器分设有与补燃室并联的管路 直接连接在混合室上，并联的管路上设有控制阀门，控制直接进入混合室的经过吸热器加 热的高压空气与经过补燃室燃烧的混合烟气成比例混合后，输出至后续驱动热机。
2. -种带补燃装置的太阳能吸热器，包括一吸收聚集太阳能流的吸热器，吸热器输入 端连接至高压空气输入管路，其特征在于，所述的吸热器的后端设置有补燃室，补燃室的一 端通过控制阀门连接至高压空气输入管路，补燃室充入燃气与高压空气输入管路输出的高 压空气混合燃烧后，另一端通过管路连接输出至混合室；吸热器分设有与补燃室并联的管 路直接连接在混合室上，混合室的经过吸热器加热的高压空气与经过补燃室燃烧的混合烟 气成比例混合后，输出至后续驱动热机。
【文档编号】F24J2/00GK104089408SQ201410311686
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】戴贵龙, 杜晓瑞, 侯根富 申请人:福建工程学院