一种塔式太阳能吸热器防护罩的制作方法

本发明涉及一种用于塔式太阳能吸热器的防护罩。

背景技术：

太阳能高温热发电技术是太阳能规模利用的一个重要方向，对人类解决化石能源危机、空气污染等问题具有深远的意义。根据聚焦方式的不同，太阳能高温热发电可分为碟式、槽式、塔式三种方式；采用的工质有水(水蒸气)、熔盐、空气、导热油、液态金属、其他有机物等。塔式聚焦由于具有大容量、高参数等优点而受到世界多国的关注。

塔式热发电技术在国外已经处于商业化运营的初期阶段，已建或在建的大规模商业化项目几乎遍布了各大洲，该技术路线已展示出强大的市场及生命力。尤其是带有储热的太阳能热发电技术，由于具有更长的发电时长及更稳定的电能输出，因此具有广阔的应用前景。我国的塔式热发电事业目前还处于示范化运营阶段，近年来先后建成的一批示范电站有力促进了太阳能热发电事业在我国的开展，一旦获得国家政策的稳定支持，我国的太阳能热发电事业将迎来一个快速发展期。

吸热器是塔式太阳能热电站的核心设备之一，它将定日镜捕捉、反射、聚焦的太阳光接收并转化为工质的内能，为发电机组提供所需的能量，进而实现太阳能热发电的过程。

对于塔式太阳能热发电吸热器，尤其是外露型的吸热器，在紧挨着吸热器受热面上部和下部的一定距离内均设有环形防护罩。在太阳能吸热器正常工作时，系统通过调整镜场内各个镜子的角度来满足吸热器的工质加热要求和热负荷分布的要求。这一过程不可避免地会有一小部分能量(通常为向吸热器投射能量的约3％)被投射到吸热器投影范围之外。这部分溢出的能量通常具有最高150～200kw/m²的热负荷。如此高的热负荷足以对直接照射的吸热器部件产生破坏作用。而吸热器的防护罩的主要作用则是保护从吸热器上部和下部溢出的能量对防护罩后面的吸热器部件(如集箱等)免受较高热负荷的伤害而烧毁。目前吸热器防护罩的表面通常敷设一层近似白体的涂层(太阳光反射率约为0.8，且为漫反射)来尽可能减少吸热能力，从而使得大部分投射到防护罩的能量通过反射的方式返回大气空间。显然，这一部分能量是完全损失掉的，从而降低了吸热器的吸热效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提高塔式太阳能热发电吸热器的吸热效率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种塔式太阳能吸热器防护罩，包括紧挨着吸热器直接接收太阳能辐射部分的上部及下部布置的上防护罩和下防护罩，其特征在于，上防护罩的下表面为能够将太阳光镜面反射的平整表面，且在吸热器直接接收太阳能辐射部分上方水平布置或向天空所在方向倾斜布置；

下防护罩的上表面为能够将太阳光镜面反射的平整表面，且向地面所在方向倾斜，倾斜的角度不超过70°。

优选地，所述上防护罩为环形，环形上防护罩的内环形状与所述吸热器直接接收太阳能辐射部分的管子外缘所围的轮廓相结合；

所述下防护罩为环形，环形下防护罩的内环形状与所述吸热器直接接收太阳能辐射部分的管子外缘所围的轮廓相结合。

优选地，所述上防护罩的外表面轮廓上的点至所述上防护罩内表面轮廓的距离不大于7m。

优选地，所述上防护罩的下表面向天空所在方向倾斜的角度不超过45°。

优选地，所述上防护罩的下表面及所述下防护罩的上表面的太阳光反射率不小于0.9。

优选地，所述上防护罩背面设有固定的连接装置，所述上防护罩通过连接装置与所述吸热器相连来保持所述上防护罩的水平结构。

优选地，所述下防护罩背面设有固定的支撑装置，所述下防护罩通过支撑装置与所述吸热器或所述吸热器所在塔相连来保持所述下防护罩的倾斜结构。

优选地，所述下防护罩外边缘最下端至所述吸热器直接接收太阳能辐射部分下沿的竖直方向距离不超过7m。

优选地，所述下防护罩下缘设置有沿下防护罩下缘形状在竖直方向向下延伸一定高度的下防护罩附加部分，下防护罩附加部分表面为近似白体的涂层。

优选地，所述上防护罩和所述下防护罩背面均设有用于对上防护罩的下表面及用于对下防护罩的上表面进行冷却的冷却装置。

在本发明中，吸热器的上防护罩采用水平布置且下表面具有对太阳光具有镜面反射功能的设计。与现有塔式太阳能吸热器防护罩设计相比，本发明的这种上防护罩设计能够使得绝大部分从吸热器直接接收太阳能辐射部分上部溢出的太阳能通过水平设置的上防护罩反射后重新抵达吸热器的直接接收太阳能辐射部分，从而在相同经镜场投射方式条件下，更多的能量被吸热器接收，吸热器的吸热效率也因此提高。

在本发明中，吸热器下防护罩采用向下倾斜且上表面具有对太阳光具有镜面反射功能的设计。与现有塔式太阳能吸热器防护罩设计相比，在本发明的这种下防护罩设计能够使得绝大部分从吸热器直接接收太阳能辐射部分下部溢出的太阳能通过倾斜设置的下防护罩反射后重新抵达吸热器的直接接收太阳能辐射部分，从而在相同经镜场投射方式条件下，更多的能量被吸热器接收，吸热器的吸热效率进一步提高。

与传统吸热器防护罩表面为漫反射表面相比，在本发明中，上防护罩和下防护罩(不包括其附加部分)的反射面均采用镜面反射率较高的平整镜面，显著增加了太阳光投射到吸热器上的份额。

由于太阳光达到上防护罩和下防护罩表面后，大部分能量以镜面反射的方式离开防护罩表面，只有非常小的一部分能量被防护罩的反射表面吸收，被防护罩反射表面吸收能量很小。因此，本发明所需上防护罩和下防护罩的冷却能力也很小，其冷却装置也非常容易设计。

在吸热器下部，仍有一小部分太阳光不可避免地从下防护罩上表面下端以下穿过。这部分能量仍然会对吸热器下部支撑塔及其内部的装置造成损害。严重时，这一损害会威胁到塔对吸热器的支撑。因此，在本发明中，通过设置下防护罩的附加部分来保证吸热器下部支撑塔及其内部的装置免受太阳光过度照射而受到损害。

在本发明中，除下防护罩附加部分的表面外，防护罩其它反射表面均采用镜面而非涂层。这一措施大大减少了涂层的用量，降低了吸热器的成本。

与传统吸热器的防护罩设计相比，本发明所述的上防护罩和下防护罩在重量上有一定程度的增加，但其支吊和支撑要求较低且结构简单，并且防护罩外表面的冷却要求不高，相关的设计难度很低。另外，防护罩部件的安装、维护和更换也非常方便。

附图说明

图1为本发明提供的一种塔式太阳能吸热器防护罩的俯视图；

图2为本发明提供的一种塔式太阳能吸热器防护罩的主视图。

具体实施方式

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。在本实施例中，面向天空方向为向上，面向地面方向为向下。

本发明提供的一种塔式太阳能吸热器防护罩，设置于竖直放置的吸热器1上，包括上防护罩2和下防护罩3。吸热器和防护罩的布置如图1和图2所示。吸热器为正七边形吸热器。

上防护罩2紧挨着吸热器1直接接收太阳能辐射部分的上部布置。上防护罩2的下表面在吸热器1直接接收太阳能辐射部分上方水平布置，或者向上倾斜布置，倾斜角度不超过45°。上防护罩2的下表面为能够将太阳光镜面反射的平整表面，反射率为0.95。上防护罩2为环形，上防护罩2的内环形状与吸热器1直接接收太阳能辐射部分的管子外缘所围的轮廓相结合。

下防护罩3紧挨着吸热器1直接接收太阳能辐射部分的下部布置。下防护罩3为环形，下防护罩3的内环形状与吸热器直接接收太阳能辐射部分的管子外缘所围的轮廓相结合。下防护罩3的上表面为能够将太阳光镜面反射的平整表面，反射率为0.95。下防护罩3的上表面向下倾斜α，α＝56.5°。

上防护罩2的外表面轮廓上的点至上防护罩2内表面轮廓的距离为6m。

上防护罩2背面设有固定的连接装置使其与吸热器1的某部分连接来保持上防护罩2的水平结构。

下防护罩3背面设有固定的支撑装置使其与吸热器1或吸热器1所在塔的某部分连接来保持下防护罩3的倾斜结构。

下防护罩3外边缘最下端至吸热器1直接接收太阳能辐射部分下沿的竖直方向距离t为6m。

下防护罩3下缘设置有沿下防护罩3下缘形状在竖直方向向下延伸一定高度的下防护罩附加部分4，下防护罩附加部分4表面为近似白体的涂层。该涂层的太阳光反射率为0.8，且为漫反射。

上防护罩2和下防护罩3背面均设有简易的冷却装置对镜面进行冷却。

在本实施例中，吸热器的上防护罩采用水平布置且下表面具有对太阳光具有镜面反射功能的设计。与现有塔式太阳能吸热器防护罩设计相比，本实施例的这种上防护罩设计能够使得绝大部分从吸热器直接接收太阳能辐射部分上部溢出的太阳能通过水平设置的上防护罩反射后重新抵达吸热器的直接接收太阳能辐射部分，从而在相同经镜场投射方式条件下，更多的能量被吸热器接收，吸热器的吸热效率也因此提高。

在本实施例中，吸热器下防护罩采用向下倾斜且上表面具有对太阳光具有镜面反射功能的设计。与现有塔式太阳能吸热器防护罩设计相比，在本实施例的这种下防护罩设计能够使得绝大部分从吸热器直接接收太阳能辐射部分下部溢出的太阳能通过倾斜设置的下防护罩反射后重新抵达吸热器的直接接收太阳能辐射部分，从而在相同经镜场投射方式条件下，更多的能量被吸热器接收，吸热器的吸热效率进一步提高。

与传统吸热器防护罩表面为漫反射表面相比，在本实施例中，上防护罩和下防护罩(不包括其附加部分)的反射面均采用镜面反射率较高的平整镜面，显著增加了太阳光投射到吸热器上的份额。

由于太阳光达到上防护罩和下防护罩表面后，大部分能量以镜面反射的方式离开防护罩表面，只有非常小的一部分能量被防护罩的反射表面吸收，被防护罩反射表面吸收能量很小。因此，本实施例所需上防护罩和下防护罩的冷却能力也很小，其冷却装置也非常容易设计。

在吸热器下部，仍有一小部分太阳光不可避免地从下防护罩上表面下端以下穿过。这部分能量仍然会对吸热器下部支撑塔及其内部的装置造成损害。严重时，这一损害会威胁到塔对吸热器的支撑。因此，在本实施例中，通过设置下防护罩的附加部分来保证吸热器下部支撑塔及其内部的装置免受太阳光过度照射而受到损害。

在本实施例中，除下防护罩附加部分的表面外，防护罩其它反射表面均采用镜面而非涂层。这一措施大大减少了涂层的用量，降低了吸热器的成本。

与传统吸热器的防护罩设计相比，本实施例所述的上防护罩和下防护罩在重量上有一定程度的增加，但其支吊和支撑要求较低且结构简单，并且防护罩外表面的冷却要求不高，相关的设计难度很低。另外，防护罩部件的安装、维护和更换也非常方便。