太阳能集热接收器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种太阳能集热接收器，采用分段结构，包括下段蒸发段和上段过热段，蒸发段和过热段通过汽包相连接，其特征在于：所述的蒸发段包括蒸发段入口集箱，蒸发受热面、蒸发段受热面引出管、下降管、循环泵和个受热面进出口的联箱，换热介质由汽包通过下降管和循环泵进入到蒸发段入口集箱，由联箱将换热介质均匀分配送入蒸发段受热面，完成能量的交换过程，通过蒸发段受热面引出管连接到汽包，所述的蒸发段受热面结构为螺旋水冷壁管，外形为圆柱。其结构简单可靠。
【专利说明】太阳能集热接收器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种太阳能集热接收器，尤其涉及一种塔式太阳能集热水-蒸汽接收 器，为太阳能应用【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 太阳能热发电是一种通过"光-热-电"的转化过程实现清洁能源利用的发电技 术。在热量的转化在原理上和传统的化石燃料电站类似，仅是能源的来源不同。太阳能热 发电是将清洁低能量密度的太阳光通过定日镜转化为高密度能量，以热力循环的形式将热 能转化为电能。太阳能热发电技术根据接收器的形式可以分为：槽式、塔式和蝶式。其中， 槽式太阳能热发电技术已经商业化，塔式和蝶式仍处于示范阶段。太阳能热发电易受天气 的影响，有明显的间歇性和不稳定性，对太阳能系统的设计带来很大的挑战。
[0003] 在太阳能热发电系统中，太阳能接收器是实现太阳能热发电的关键部件，它将定 日镜所捕捉、反射、聚焦的太阳能直接转化为可以高效利用的高温能量，为发电机组提供动 力源。太阳能接收器所使用的介质包括熔盐和水两种。
[0004] 在不同的空间角，接收器所接收到的太阳光能差异性较大。光场聚焦到向着太阳 侧受热面上的光能密度明显小于背着太阳的接收器受热面。在受热面上能量分布不均匀， 容易导致换热强度不同，继而产生流量分配的不均。严重时，会出现受热面局部管壁超温和 管间汽温偏差加大，影响设备的安全运行。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对太阳能集热接收器边界条件上的光能密度分布不均产生的 局部管壁超温和管间汽温偏差大的问题，提供一种下段蒸发段，上段过热段，中间通过汽包 相连接的分段结构的太阳能能量吸收装置。
[0006] 为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
[0007] -种太阳能集热接收器，采用分段结构，包括下段蒸发段和上段过热段，蒸发段和 过热段通过汽包相连接，其特征在于：所述的蒸发段包括蒸发段入口集箱，蒸发受热面、蒸 发段受热面引出管、下降管、循环泵和个受热面进出口的联箱，换热介质由汽包通过下降管 和循环泵进入到蒸发段入口集箱，由联箱将换热介质均匀分配送入蒸发段受热面，完成能 量的交换过程，通过蒸发段受热面引出管连接到汽包，所述的蒸发段受热面结构为螺旋水 冷壁管，外形为圆柱。所述的过热段位于蒸发段的上方，两者同轴等直径布置，所述的过热 段受热面根据换热过程分成三组（A，B，C)，每组包括多个受热面，每组受热面包括过热段入 口集箱，进口联箱，过热段受热面，出口联箱、过热段出口集箱，介质依次经过上述部件，前 两组（A，B)在受热面的沿直径对称分布，介质换热后进入到第三组（C)受热面进行热量交 换，后由出口集箱混合进入下一工艺过程。
[0008] 为解决由于天气等原因出现的光能密度突然降低导致的低负荷或负荷的剧烈变 化，在蒸发段设置循环泵，和下降管连接。当出现上述的情况时，使用循环泵调整通过循环 管路再进入蒸发受热面循环的循环水量，即循环倍率，来适应负荷的变化。这样就可以解决 负荷剧烈变化时，因换热边界条件的变化导致管壁温度剧烈变化的问题。
[0009] 优选地，过热段的受热面采用直管，形式为光管，管间距较小，间隙的大小根据最 高负荷计算出的热力膨胀值设定；
[0010] 优选地，过热段的外形为圆形或者多边形，所述多边形的边数为偶数且大于等于 6 ；
[0011] 优选地，所述过热段前两组（A，B)受热面关系为并联关系，每组（例如A组）至少 分成四片（A。A2，…，A2n，n>l)，A21^PA 2k+1受热面为并联关系，A2k和A2(k+1)为串联关系，其 中0〈k〈 = n。第三组（C)受热面至少包含两片受热面（C1，…，C2n，n>l))，（：21;和C 2k+1受热 面为并联关系，C2k和C2 (k_1}为串联关系，其中0〈k〈 = n。；
[0012] 优选地，过热段每片受热面的进出口均设有联箱，并联关系受热面的联箱之间设 置平衡管道；
[0013] 优选地，过热段受热面（A，B)的布置在周向方向对称布置，例如，A2k和A 2k+1和A2k和A2k+1在周向方向上对称分布；
[0014] 优选地，下部蒸发段的螺旋水冷壁选取膜式水冷壁，水冷壁所有管路的管圈数大 于1圈；
[0015] 优选地，蒸发段的循环泵的循环倍率值在1. 2?4之间；
[0016] 优选地，下部蒸发段的螺旋水冷壁采用内螺纹管，提高最高负荷下对应的临界含 汽率，防止发生膜态沸腾；
[0017] 优选地，下部蒸发段的螺旋水冷壁采用吊挂的方式安装固定；
[0018] 优选地，接收器的受热面表面涂有换热能力较强的涂层，以强化换热；
[0019] 优选地，蒸发段和过热段同轴等直径布置，两段之间的受热面紧密连接，间隙仅预 留受热膨胀的距离；
[0020] 优选地，汽包的安装位置在蒸发段和过热段中间，汽包的中心位置在蒸发段的中 心轴线上；
[0021] 优选地，所有的集箱均布置在接收器的受热面内部，且沿周向方向均匀分布；
[0022] 本发明蒸发段采用螺旋水冷壁大的形式，可以有效的解决入射的光能量随时间和 方位角变化而出现大的能量分布不均匀的问题，降低高热负荷区水冷壁管间气温和壁温的 偏差，强化接收器应稳定安全运行能力。循环回路和内螺纹管的使用提高最高负荷下对应 的临界含汽率，降低发生膜态沸腾的风险。蒸发段和过热段分别采用吊挂和固定支撑的方 式安装固定，受热时分别向下、向上自由膨胀，这种结构简单可靠，设备的位移量小。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为太阳能接收器结构形式布置示意图。
[0024] 图2为太阳能接收器结构形式连接示意图。
[0025] 图3为太阳能接收器过热段受热面横截面俯视示意图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0027] 以下实施例1如图1所示的一种太阳能集热接收器，包括蒸发段1、过热段2和汽 包3。蒸发段1采用带有内螺纹的螺旋盘管，螺旋盘管为膜式水冷壁。蒸发段采用吊挂的 方式安装固定，受热后，蒸发段向下自由膨胀。过热段2安装在蒸发段1的上方，采用直管、 光管的形式，将受热面分成三组（A，B，C)，每组包括过热段入口集箱4,进口联箱5,过热段 受热面6,过热段引出管7、出口联箱15、过热段出口集箱8,介质依次经过上述部件，前两组 (A，B)在受热面的沿直径对称分布，介质换热后进入到第三组（C)受热面进行热量交换，后 由过热段出口集箱8混合进入下一工艺过程。过热段采用支撑的方式安装固定，受热后向 上自由膨胀。
[0028] 其中，结合图2,蒸发段内的换热介质由蒸发段入口集箱9进入，通过蒸发受热面 10进行换热，通过蒸发段受热面引出管12和蒸发段出口集箱11进入到汽包3,在汽包内完 成汽水分离的过程，气态换热介质进入到过热段，液态换热介质通过下降管13连接到蒸发 段入口集箱9,完成换热介质在蒸发段的循环过程。调整循环泵14的循环倍率以适应负荷 的变化。过热段的受热面分成A，B，C三组，每组内的换热介质依次通过受热面入口集箱4， 进口联箱5，过热段受热面6，过热段引出管7、出口联箱15、过热段出口集箱8。A和B受热 面为并联关系，A组内的受热面A1和A2并联，A3和A4并联，A1A2和A3A4为串联关系，根 据热负荷的需求实际布置受热面的数量，A组和B组的受热面均为偶数，以方便受热面的对 称布置，A组和B组换热后经过集箱混合后进入C组，C组内的受热面C1和C2并联，C3和 C4并联，C1C2和C3C4为串联关系。
[0029] 图3为接收器过热段的横截面俯视示意图，示意受热面A、B、C三受热面在周向上 的分布关系。蒸发段（1)和过热段（2)受热面的外形均为圆形或者多边形，所述多边形的 边数为偶数，且大于等于6。A1与B1关于受热面横截面直径左右对称，A2与B2左右对称， A3与B3左右对称，A4与B4左右对称，C1与C2左右对称；整体而言，前两组受热面（A, B) 沿受热面横截面直径左右对称分布。
[0030] 实施例1
[0031]
【权利要求】
1. 一种太阳能集热接收器，采用分段结构，包括下段蒸发段（1)和上段过热段（2)，蒸 发段（1)和过热段（2)通过汽包（3)相连接，其特征在于：所述的蒸发段包括蒸发段入口集 箱（9)，蒸发受热面（10)、蒸发段受热面引出管（12)、下降管（13)、循环泵（14)和各受热面 进、出口的联箱（5, 15)，换热介质由汽包通过下降管（13)和循环泵（14)进入到蒸发段入口 集箱（9)，由集箱（9)将换热介质均匀分配送入蒸发段受热面（10)，完成能量的交换过程， 通过蒸发段受热面引出管（12)连接到汽包（3)，所述的蒸发段受热面（10)结构为螺旋水冷 壁管，外形为圆柱；所述的过热段（2)位于蒸发段（1)的上方，两者同轴等直径布置，所述 的过热段受热面（2)根据换热过程分成三组受热面（A，B，C)，每组包括多个受热面，每组受 热面包括过热段入口集箱（4)，进口联箱（5)，过热段受热面（6)，出口联箱（15)、过热段出 口集箱（8)，介质依次经过上述部件，前两组受热面（A，B)沿受热面横截面直径左右对称分 布，介质换热后进入到第三组受热面（C)进行热量交换，后由过热段出口集箱（8)混合进入 下一工艺过程。
2. 如权利要求1所述的一种太阳能集热接收器，其特征在于：蒸发段（1)设置的循环泵 (14)的循环倍率在1.2~4之间。
3. 如权利要求1所述的一种太阳能集热接收器，其特征在于：下部蒸发段（1)的螺旋水 冷壁选取膜式水冷壁，水冷壁所有管路的管圈数大于1圈。
4. 如权利要求1所述的一种太阳能集热接收器，其特征在于：下部蒸发段（1)的螺旋水 冷壁选取光管，水冷壁所有管路的管圈数大于1圈。
5. 如权利要求1所述的一种太阳能集热接收器，其特征在于：下部蒸发段（1)的螺旋水 冷壁采用内螺纹管，提高最高负荷下对应的临界含汽率；上部过热段（2)采用吊挂的方式 安装固定，向下自由膨胀，上部过热段采用固定支撑的方法，向上自由膨胀。
6. 如权利要求1所述的一种太阳能集热接收器，其特征在于：蒸发段（1)和过热段（2) 受热面的外形均为圆形或者多边形，所述多边形的边数为偶数，且大于等于6;蒸发段（1) 和过热段（2)的受热面同轴等直径布置，两段之间的受热面（6,10)紧密连接，间隙仅预留 受热膨胀的距离。
7. 如权利要求1所述的一种太阳能集热接收器，其特征在于：所有的集箱（4, 8, 9, 11) 和联箱（5, 15)及受热面（6, 10)的连接管线均布置在受热面所围成的空间内。
8. 如权利要求1所述的一种太阳能集热接收器，其特征在于：过热段每片受热面的进 出口均设有联箱，并联关系受热面的联箱之间设置平衡管道。
【文档编号】F24J2/26GK204043223SQ201420384721
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】葛学利 申请人:上海锅炉厂有限公司