一种碟式聚光系统腔式吸热器保温系统的制作方法

本实用新型涉及一种保温系统，尤其涉及一种碟式聚光系统吸热器保温系统。

背景技术：

光热发电是国家支持推动的新能源技术，常见的光热电站聚光技术方向有塔式聚光方式、槽式聚光方式、菲涅尔式聚光方式、碟式聚光方式，各种聚光技术利用不同形式的反光镜，将太阳光集中在不同形式的吸热器上，常见的吸热器种类包括槽式吸热器、板式吸热器、黑体式吸热器、腔式吸热器，本实用新型是在碟式聚光系统和腔式吸热器组合的基础上，设计了一种碟式聚光系统腔式吸热器的保温罩方案。

碟式聚光系统的聚光镜为一个独立的碟式聚光镜，安装在立柱上，对太阳的高度角和方位角进行两个方位的跟踪，碟镜焦平面垂直于阳光直射方向，将阳光聚焦到碟镜中心处伸出的支撑臂上的吸热器处，吸热器位置和碟镜镜片弧度经过计算，保证吸热器开口位于碟镜聚焦焦点处。吸热器为腔式吸热器，外观为一个面开口的长方体形，内部为均匀排布的盘管，阳光聚焦吸热器入口处，经过散热能量分布在腔内的盘管上，盘管内流动的吸热工质带走热量，完成聚光系统的光热转换。

一个碟式聚光镜开口半径一般为数米至十余米，吸热功率一般为数十千瓦至一百千瓦以内，是一个独立的小型吸热系统。集中式光热电站需要的吸热功率往往达到数十兆瓦至数百兆瓦，使用碟式聚光系统集成光热电站，需要将大量的碟式聚光镜通过流动吸热工质的管道串并联，大量吸热工质汇总所有碟镜吸收的热量进入储热系统，进而通过热电转换系统发电。

管道内的吸热工质一般可为为空气、水、导热油或熔盐，其中使用空气或水作为吸热工质的管道需要满足高压力的设计需求，并且高压液体或气体的稳定的流量、温度控制不易实现，大型的光热电站一般使用导热油或熔盐作为吸热、储热工质。

使用导热油或熔盐作为吸热工质的碟式聚光系统具有聚光比高，没有聚光余弦损失，单碟独立性强，聚光控制和吸热工质流量、温度控制相对简单，镜场规模易扩展的优点，而腔式吸热器作为碟式聚光系统的吸热装置，生产、加工成本较低，工艺精度易保证，是最常用的吸热器形式，但使用腔式吸热器的碟式聚光系统在光热电站的大规模应用存在以下问题：

1. 系统散热量大，碟式聚光系统在正常运行或待机状态下的系统散热主要包括两个部分：镜场管道的散热和腔式吸热器开口的散热。电站镜场的聚光碟镜数量多，通过流动吸热工质的管道相互连接，管道长度长，作为光热转换的系统，吸热、储热工质工作温度高，一般在300度至600度区间，当吸热工质流动在管道内时，通过管壁向空气中散热量较大，同时腔式吸热器为开口构造，内部盘管与空气直接接触，通过空气的对流和辐射换热较大；其中镜场管道的散热量可以采用常规的管道保温措施减少，包括包裹硅酸铝、岩棉保温层或使用真空套管进行保温，但腔式吸热器的开口构造决定了开口面的保温难以实施，经过计算，在碟式聚光系统正常运行或待机状态下，整个系统通过所有吸热器开口和全部管道散失的热量之比接近1:1；

2． 吸热工质夜间处理难度大，作为光热转换系统，在白天有阳光时，系统正常聚光运行，通过吸热工质吸热储热；而在夜间系统停止聚光，镜场管道中的高温吸热工质的处理是每日必须面临的问题，集中式的塔式光热电站和管路相对简单的槽式光热电站一般夜间将所有吸热工质回收至储热罐中，停止系统的运行，可以最大程度减少吸热工质夜间的散热损失；但由大量碟式聚光镜串并联组成的碟式光热电站管道最为复杂，支路管道长度较长、口径较小，且管道在每个腔式吸热器中为盘管结构，吸热工质分布在整个复杂的管道系统中，每日进行一次全面回收的难度很大，一旦回收不彻底，在管道中留下余油或余盐，这些剩余工质将同样进行散热，产生热损失，且吸热工质一般凝结点较高，一段时间不经处理的散热后会凝结并堵住管道，为第二天的系统重新启动带来困难甚至会损失管道，故大型碟式光热电站在夜间一般为待机状态，即令吸热工质保持至不凝结的温度持续在管道中循环，维持系统的稳定性，在此情况下，需要对每个碟镜的腔式吸热器开口采取保温措施，尽量消除吸热器开口散热损失，从而可以大大减少系统夜间吸热工质循环的总散热损失；

3.腔式吸热器开口保温方案要求较高，碟式光热电站由大量碟镜组成，每一个碟镜对应一个吸热器，如果夜间采用吸热工质保持循环的处理方法，要求每一个吸热器的开口在夜间进行保温，每个镜场共有数千至数万个独立的碟镜，不可能用手动方法实现吸热器保温，必须形成自动化的保温方案；吸热器开口位于聚光碟镜聚光焦点处，是整个聚光吸热系统温度最高处，使用传统的电气控制方案需要考虑在高温环境下的可靠性，另外吸热器开口的吸热/保温状态互斥，必须和系统的运行/停机状态严格对应，否则可能对系统造成损害，故要求吸热器开口的自动化保温方案具有较高的可靠性。

技术实现要素：

本实用新型为了使碟式聚光镜具有较高的热量利用率，达到较高的工作效率，且保证聚光镜在夜间的正常运行，提供了一种碟式聚光系统腔式吸热器保温系统，包括置于腔式吸热器开口处可实现闭合的保温罩，所述的保温罩一端通过转动轴与吸热器开口的一端连接，所述保温罩的另一端通过拉杆与传动链条连接，所述的传动链条通过电机驱动，所述的电机通过控制器控制。

进一步的，所述的保温系统还包括受到触碰时可向控制器传递信号的第一限位开关和第二限位开关，所述的保温罩完全打开时触碰到所述的第一限位开关；

进一步的，所述的拉杆触碰到所述的第二限位开关，

所述的第一限位开关和所述的第二限位开关均设置在吸热器的支撑臂上。

进一步的，所述的保温系统还包括置于腔式吸热器侧壁的保温层，所述的保温层置于盘管外围，所述的盘管内流动有吸热介质。

进一步的，所述的电机置于碟式聚光镜的重心处，所述的电机可驱动链条实现正反两个方向的转动。

进一步的，所述的控制器置于聚光镜立柱上的控制箱内。

进一步的，所述的链条沿支撑臂安装，在所述的链条拐角处以链盘连接。

进一步的，所述的保温罩与所述吸热器的下沿连接，所述的拉杆与保温罩背向吸热器的一侧连接。

进一步的，所述的保温罩和保温层内均置有保温材料，所述的保温材料为岩棉、硅酸铝、气凝胶中的一种或几种。

本实用新型所产生的有益效果：1、减少腔式吸热器夜间散热。本实用新型的腔式吸热器保温罩白天在系统聚光运行时打开，不影响吸热器正常吸热，夜间在系统待机或停机时合上，关闭吸热器开口，减少吸热工质在镜场管道中循环流动时通过吸热器开口的散热，进而减少整个光热电站吸热工质夜间循环处理方式的散热损耗。

2、自动化程度高。本实用新型的腔式吸热器保温罩通过拉杆、链条连接至电机，电机受碟式聚光系统控制器控制，在聚光系统运行前后打开或合上吸热器保温罩，不需要人工干预，在光热电站大规模布置的镜场中实现了吸热器自动化的保温操作。

3、可靠性高。腔式吸热器保温罩的电气控制部分，即电机和控制器安置于聚光碟镜立柱部分，远离吸热器开口的位置，远离聚光碟镜的聚光焦点，仅通过链条和拉杆的机械传动结构连接保温罩，合理选择机械结构的材质即可避免吸热器开口附近聚光高温对传动系统造成的潜在危险。同时使用两个限位开关判断保温罩拉杆的位置，确定保温罩的开合状态，将保温罩开合状态和聚光系统聚光运行状态连锁，避免了在保温罩未打开或打开不完全状态下的聚光操作，确保了聚光系统的整体安全性。

4、结构简单，便于实现，经济效益高。本实用新型的腔式吸热器保温罩本身使用常规的保温材料和金属材质制成，拉杆、链条、电机构成常规的小型传动系统，并复用聚光碟镜既有的控制器进行控制保温罩整体方案追加的成本投入很小，在此投入基础上可基本去除夜间吸热工质从吸热器开口处的散热损失，使吸热工质夜间循环处理方式的总散失热量大致降低为无保温罩方案的二分之一，对于大型光热电站形成可观的经济效益。

附图说明

图1 碟式聚光系统腔式吸热器保温系统结构示意图；

图2 腔式吸热器保温罩完全打开时的结构示意图；

图3 腔式吸热器保温罩完全闭合时的结构示意图；

附图标记：1、碟式聚光镜；2、吸热器；3、保温罩；4、拉杆；5、链条；6、链盘；7、电机；8、控制器；9、供电和控制线路；10、支撑臂；11、立柱；12、第一限位开关；13、第二限位开关。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的阐述。

如图1，腔式吸热器2为外壳为长方体结构，长方体的一面开口，其余五面封闭，在该五个面外侧设置有保温层。腔式吸热器2开口位于碟式聚光镜1聚光焦点处，碟式聚光镜1正常聚光运行时将阳光聚焦反射至腔式吸热器2内，在吸热器2开口处安装一个可开合的保温罩3，保温罩3转动轴设置于保温罩3下沿和吸热器2开口下沿的连接处，保温罩3上沿和拉杆4上沿连接，拉杆4下沿和一段链条5连接；另一段链条5连接至电机7处，两段链条5沿支撑臂10安装，在支撑臂10拐角处用链盘6连接，电机7正转或反转拖动链条5不同方向转动，从而拉下拉杆4打开保温罩3或抬起拉杆4关闭保温罩3。

如图1所示的腔式吸热器2的保温罩3采用常规的保温材料制成，包括可能的硅酸铝、岩棉、气凝胶等材料，保温罩3的厚度根据所选择材料的保温性能计算选取，确保在合上保温罩3后腔式吸热器2六个实现了保温措施的平面的散热功率相仿。

如图1，腔式吸热器2保温罩3的传动系统的电机7安置于碟镜立柱11和支撑臂10交点处，即碟式聚光镜1重心所在处，加装的电机7重量不引起碟式聚光镜1重力力矩变换，电机7的供电和控制线路9连接至碟式聚光系统既有的控制箱中，电机7受控制器8控制。

如图2，腔式吸热器2保温罩3拉杆4附近适当位置设两个限位开关，分别为第一限位开关12和第二限位开关13，电机7拖动链条5顺时针传动时，拖动拉杆4抬起保温罩3，关闭腔式吸热器2开口，第二限位开关13设置在保温罩3完全关闭时拉杆4所处的位置，当拉杆4在被拖动过程中触碰到第二限位开关13时，碟镜控制系统收到反馈信号，确认保温罩3处于完全关闭的位置，电机7停止转动；第一限位开关12设置在保温罩3完全开启时保温罩3外壁所处的位置，当拉杆4在被拖动过程中保温罩3外壁触碰到第一限位开关12时，碟镜控制系统收到反馈信号，确认保温罩3处于完全开启的位置，电机7停止转动；碟式聚光系统在每日开始正常聚光运行之前必须完全打开保温罩3，在每日聚光运行结束之后必须完全关闭保温罩3，保温罩3的开合状态均由碟镜控制系统通过限位开关的反馈信号确认。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。