技术领域本发明涉及一种合理设置卸载结构和复合消气装置的线聚焦太阳能强化集热管，其结构充分兼顾了槽式太阳能聚光阵列因日照导致的的余弦聚光焦斑辐射，以及耐高温、气密性、高效率、低成本和长寿命的质量要求，以适应熔盐、超临界二氧化碳气和直接蒸汽(DSG)传热模式下的太阳能热发电技术要求。属太阳能热发电技术领域。
背景技术：
目前，国内外在槽式线聚焦太阳能集热管上使用较多的卸载结构及消气剂主要有两种，一种是以索莱尔公司为代表的外置波纹管卸载结构，其次是德国肖特公司的内置波纹管卸载结构，而中国华冉科技和发明人则最早在专利01224848.7、200610076672.6中采用了内置波纹管结构以及内置和外置波纹管相结合的卸载结构，而后一种尚无批量应用。其实，卸载结构的选择与消气剂紧密相关，例如索莱尔公司采用外卸载结构的集热管其消气剂主要选择平板结构设计，并紧贴金属管安装在集热管一侧，缺馅是增大消气剂长期受高温烘烤导致解吸的几率；德国肖特则做成圆形带环安装在卸载波纹管与端盖之间，或设置钯金属“氢窗口”紧贴金属端盖安装，除此之外该公司在专利200610162523.1中还增加了含有气体氪或氙的容器，通过释放惰性气体以降低微量气体热传导率。总之，这两种集热管设计均存在缺陷，前者卸载波纹管体积和比表面积都很大，无形中增加了波纹管气体泄漏机率，而全部采用内置卸载波纹管也存在一大弊端，即集热管处于聚光阵列南端的卸载波纹管很难规避余弦光照辐射，迫使其必须加装遮光板以防波纹管受聚光焦斑照射而造成气体泄露，但是将遮光板固定在玻璃外管上必然导致玻璃表面温度升高。同时目前配置的非蒸散型消气剂大多缺乏高温激活条件，因而难以保证吸气效果。由此看来，合理选择卸载装置以及合理配置消气剂仍是当前延长集热管使用寿命的一个关键技术课题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是采用多种消气剂结构，并合理激活和安装非蒸散性消气剂，同时沿用200610076672.6专利中卸载装置中波纹管内、外设置的卸载结构，进一步提高线聚焦太阳能强化集热管的稳定性和可靠性，使其更加适应和满足高温槽式太阳能热发电需要。本发明所称问题是由以下技术方案解决的：线聚焦太阳能强化集热管的卸载结构和复合消气装置由玻璃外管、玻璃截管、金属内管；铁镍可伐件、金属过渡环、金属端盖、卸载波纹管、管接件；复合消气装置、排气管、扰流片、玻璃封接料、铅热压封接端保护装置组成，其特征在于：由铁镍可伐件、金属过渡环、金属端盖、卸载波纹管、管接件顺序焊接组成的卸载装置设置在集热管两端；卸载装置分为外卸载装置和内卸载装置两种卸载模式，优选集热管一端为外卸载装置，而另一端为内卸载装置；铁镍可伐件与玻璃外管或玻璃截管一端直接热熔封接；铁镍可伐件与玻璃外管或玻璃截管一端的玻璃内法兰或外法兰实施铅热压封接；或铁镍可伐件为带凹形槽的焊接环，玻璃截管插入铁镍可伐件凹形槽内通过玻璃封接料间接热熔封接；铁镍可伐件另一端与卸载波纹管或金属过渡环焊接；管接件和金属内管氩弧焊接；排气管焊接在玻璃外管或玻璃截管上，经真空排气后在金属内管和玻璃外管之间构成真空室；金属内管外表面真空溅射耐高温选择性热吸收涂层；复合消气装置焊接固定在金属内管、或卸载装置、或金属端盖、或金属过渡环上，均设置在排气管一侧；铅热压封接端设置保护装置。所述玻璃外管选择线膨胀系数为33×10-7/℃的高硼硅玻璃管；或选择线膨胀系数为(40-65)×10-7/℃的中性5.0硼硅玻璃，满足直接熔封接或间接封接需要。所述玻璃截管是线膨胀系数为(40-65)×10-7/℃的中性5.0硼硅玻璃，熔融后满足玻璃金属封接工艺对玻璃浸润性的要求；根据使用要求切割玻璃外管而形成的玻璃短管是为了更好地实施玻璃和铁镍可伐件的直接热熔封接以及退火工艺；采用热熔直接封接工艺时应注重退火去应力；采用铅热压封接时的玻璃外管选择线膨胀系数为33×10-7/℃的高硼硅玻璃管，一端制作外法兰或内法兰，法兰端面平整。所述铁镍可伐件根据封接工艺分为三种结构，直接熔封接工艺采用金属环结构；间接熔封接采用凹形槽金属环结构；热压封接采用端盖结构；一端与玻璃外管或玻璃截管封接，另一端与卸载波纹管或金属过渡环焊接；优选铁镍钴玻封合金4J29、4J44，线膨胀系数在20-450℃时为(46-55)×10-7/℃，与中性5.0玻璃外管的线膨胀曲线一致；铅热压封接选择铁镍可伐合金4J42、4J45，线膨胀系数在20-450℃时为(40-75)×10-7/℃；壁厚以0.1-2mm为宜，优选0.7mm；铁镍可伐件的预氧化处理是保证直接熔封接和间接封接气密性的关键工艺，必须慎重对待；铅热压封接应合理确定封接温度、压力、时间、封接气氛，确保获得足够的封接强度和气密性。所述玻璃封接料的线膨胀系数为(40-65)×10-7/℃，介于玻璃截管和铁镍可伐件之间，软化和流散温度为300-800℃；选择的低熔玻璃粉氧化铅含量介于30-60％；如玻璃外管为中性5.0玻璃则可选择无铅低熔玻璃粉。所述卸载波纹管波节数在2-20波，优选3-5波；波纹管壁厚为0.15-0.3mm，波高5-16mm，波距3-12mm，波纹管公称通径32-120mm；抗疲劳寿命应大于3万次；优选SUS304、321或SUS316、316L不锈钢材料；泄漏率控制在工况120℃时为1.33×10-10Pa.m3/sec。波纹管波数和波高直接关系波纹管轴向应力、比表面积、高温气体漏率、使用寿命等关键指标，因此必须反复试验合理确定。所述管接件采用SUS304、321或SUS316、316L高亮不锈钢薄板；壁厚为0.3-2mm。外卸载结构用管接件为中心内孔翻边的板状件，内孔与金属内管焊接，平面段端部与卸载波纹管氩弧焊接或钎焊接；内卸载结构用管接件是经拉伸工艺形成的一端缩口，另一端扩口的管状件，镜面朝内面对金属内管；缩口端与金属内管氩弧焊接，扩口端与卸载波纹管焊接。所述金属端盖为不锈钢板材冲压而成的中心开孔的凹形圆盖，壁厚0.3-2mm，优选0.7mm；内圆焊接卸载波纹管，外圆焊接铁镍可伐件或金属过渡环；深凹形金属端盖是专为安装复合消气泵提供位置。所述金属过渡环为高亮不锈钢薄板拉伸制作成的金属圆环，镜面朝外，壁厚0.3-2mm，优选0.7mm；一端与铁镍可发件焊接，另一端与金属端盖焊接；增设金属过渡环的目的是：一是组装工艺需要，二是将内卸载波纹管设置在金属过渡环内，可降低聚光焦斑热辐照能量，三是为复合消气泵提供安装位置。所述金属内管公称通径在25-100mm之间，壁厚在0.3-5mm之间，公称压力在0.6-25MPa之间，优选SUS304、321或SUS316、316L无缝不锈钢管；或针对熔盐传热工质选择以钼铌为主要强化元素的固溶强化型镍基变形高温合金管Inconel625，或NS336、GH3625、GH625(中国)、或NC22DNb(法国)、或W.Nr.2.4856(德国)；或选择耐高温、耐晶间腐蚀的超超临界锅炉用XA704、TP347H、SUPER304H、TP310HCbN合金无缝钢管；金属内管构造为金属直管，或波节管，或内螺旋管，或外螺旋管，或在金属直管表面有规则起苞的苞体波节管。所述扰流片为不锈钢片，冲压成尾翼状，一端翻边焊接在金属内管端口内壁上，另一端适当弯曲以扰动工质流体，每个集热管焊接一至三个扰流片；或扰流片设计成宽度与金属内管直径相同的长方形或正方形，中间成梯形冲压开口分别向两边翻边，扰流片两端焊接在金属内管一端的内壁上，起双向扰动流体作用；扰流片有益于破坏稳流层，导致传热工质形成湍流传热，进而大幅度提高光热转换效率，降低热辐射量和热损失，其原理和效果均不同于为增大传热面积而设置在金属内管的金属翅片。所述排气管为33×10-7/℃的高硼硅玻璃管或中性5.0硼硅玻璃管，内径8-20mm，熔接在玻璃外管或玻璃截管上。所述复合消气装置是指在集热管内同时分设含有蒸散型消气剂(EG)和激活并真空包装的非蒸散型消气剂(NEG)；复合消气装置选择带不锈钢焊接或紧固支架的消气环、或消气棒、或消气片、或消气带；所述蒸散型消气剂(EG)为钡铝镍消气剂，支架焊点位于排气管一侧的金属内管上，或将消气环的不锈钢支架焊接固定在卸载装置一端，支架长度最少30-200mm，尽可能远离卸载波纹管并贴近玻璃外管，高频激活后钡铝膜应清晰明亮；激活并真空包装的非蒸散型消气剂(NEG)选择锆铝(ZrAl)、或锆钒铁(ZrVFe)、或锆石墨合金型吸气剂，安装在集热管的另一端，或金属内管上、或卸载装置上，远离卸载波纹管并贴近玻璃外管；非蒸散型消气剂(NEG)采用半圆形消气带结构，通过支架焊接或紧固在卸载组件上，并位于排气管一侧，远离卸载波纹管并贴近玻璃外管；非蒸散型消气剂(NEG)可以单个或成组排列呈长条板状、或半圆形；支架长度和注意事项与蒸散型消气剂(EG)相同；激活并真空包装的非蒸散型消气剂(NEG)在集热管真空排气后通过高频加热打开包装使其正常工作，或在集热管工作一定时间后根据真空度降低程度适时打开包装；选择激活后的成品非蒸散消气剂是防止在组装过程中激活非蒸散消气剂直接或间接损害卸载波纹管而造成气体泄漏；由于非蒸散型消气剂(NEG)吸气量大，特别是对氢气吸附的能力要较蒸散型消气剂(EG)强，因此在集热管两端安装不同的消气剂组成复合消气装置对保持集热管真空度和延长使用寿命具有重要作用。为进一步提高集热管真空度，或选择内置非蒸散消气剂的微型复合离子泵(Mini-CombinationIonPumpswithNEG)或消气剂复合泵(Ion/GetterCombinationPumps)，统称复合消气泵作为复合消气装置的消气元件；集热管采用外卸载结构的将复合消气泵安装在金属端盖上；集热管采用内卸载结构的将复合消气泵设置在集热管外部，安装位置在深凹形金属端盖或金属过渡环上；均位于排气管一侧。为防止因物理性损坏造成铅热压封接端气体泄漏，在热压封接端设置保护装置，所述保护装置为铝合金、或不锈钢薄板冲压制作成圆圈，铝合金圈分为前环和后环；前环为L形圆圈，后环为两个半圆圈，前后环在热压封接端闭合后紧固；也可以将不锈钢薄板冲压成两个带U型槽的半圆圈，端部设有紧固孔，两个半圆圈在热压封接端闭合后紧固。本发明在聚光阵列安装集热管时可确保设置内卸载装置的一侧放置在南端，而外卸载装置一侧放置在北端，同时将保护罩安装在集热管支架上，可有效防止余弦聚光焦斑直接透过玻璃外管照射卸载装置；使用蒸散型消气剂(EG)以及真空激活带包装的非蒸散型消气剂(NEG)，或选择复合消气泵来构造复合消气装置，可确保线聚焦太阳能强化集热管的真空度和延长使用寿命。附图说明图1是本发明南北设置聚光阵列的两支集热管内置和外置卸载结构端金属内管连接示意图图2是本发明热压封接复合消气环示意图图3是本发明直接熔封接复合消气带示意图图4是本发明金属过渡环安装复合消气泵示意图图5是本发明凹形金属端盖安装复合消气泵示意图图6是本发明扰流片安装示意图其中：1玻璃外管、2金属内管、3铁镍可伐件、4卸载波纹管、5金属端盖、6管接件、7蒸散型消气剂、8排气管、9玻璃截管、10扰流片、11非蒸散型消气剂、12复合消气泵、13金属过渡环、14封接端保护圈具体实施方式1、选择蒸散型消气剂(EG)7或激活后的成品非蒸散型消气剂(NEG)11作为复合消气装置的吸气材料，可以是带不锈钢焊接支架的消气环、消气棒、消气片、消气带。2、蒸散型消气剂7为钡铝镍消气剂，主要吸附玻璃和金属在高温状态下释放的微量气体；支架焊点尽可能贴近玻璃外管1，并位于排气管8一侧的金属内管2上，以减少金属内管2高温烘烤。3、带不锈钢支架的蒸散型消气环7焊接在卸载装置一端，支架长度距卸载装置最少30-100mm，尽可能远离卸载波纹管并贴近玻璃外管1，高频激活后钡铝膜应在排气管8一侧；特别防止高频激活对卸载波纹管的影响。4、非蒸散型消气剂(NEG)11安装在集热管的另一端，或金属内管2上，或卸载装置上；支架长度和注意事项与蒸散型消气剂(EG)7完全相同；高频加热打开非蒸散型消气剂(NEG)11真空包装使其正常工作。由于非蒸散型消气剂(NEG)11吸气量大，特别是对氢气吸附的能力要较蒸散型消气剂(EG)7强，因此在集热管两端分别安装不同的消气剂装置对保持集热管真空度具有重要作用；5、为进一步提高集热管真空度，也可以选择内置了非蒸散消气剂的微型复合离子泵(Mini-CombinationIonPumpswithNEG)或消气剂复合泵(Ion/GetterCombinationPumps)12的消气装置，由于受离子泵体积限制，安装位置只能选择卸载装置为外卸载结构的金属端盖5或金属过渡环13上，或铁镍可发件3上，可以固定在集热管内部，也可以固定在集热管外部，但必须位于排气管一侧。由于高温型非蒸散型消气剂11需要在真空条件下高温激活，因此在激活过程中要防止高温激活对离子泵内部磁钢产生不利影响。6、消气剂的活力除了自身的性能以外，主要在于集热管本身的封接技术和对材料的高温除气处理上。因为消气剂的吸附量毕竟是有限的，如果发生慢漏气则会加快消气剂失效，所以上述有关封接结构、工艺、材料、安装位置等都会对集热管真空度和消气剂的寿命起到重要影响。7、为防止因物理性损坏造成铅热压封接端气体泄漏，在热压封接端设置保护装置，所述保护装置为铝合金、或不锈钢薄板冲压制成圆圈状，铝合金圆圈分为前环和后环；前环为L形圆圈，后环为两个半圆圈，前后环在热压封接端闭合后紧固；也可以将不锈钢薄板冲压成两个带U型的半圆圈，端部设有紧固孔，两个半圆圈在热压封接端闭合后紧固。8、集热管卸载装置设置在集热管两端，其中一端为内卸载装置，另一端为外卸载装置，在聚光阵列安装时内卸载装置在南端，外卸载装置在北端并对应焊接，保护罩设置在集热管支架上，以防聚光焦斑直接照照烘烤。