一种熔盐吸热器管屏预热及防凝保护装置的制作方法

本实用新型属于太阳能热发电领域，尤其涉及一种熔盐吸热器。

背景技术：

在塔式光热电站中，吸热器作为核心设备之一，其主要作用是将定日镜所捕捉、反射与聚焦的太阳能转化为可以高效利用的热能。其中，以熔盐作为吸热工质的吸热器称为熔盐吸热器，相对于其它采用如水工质、导热油或空气等作为工作介质的系统而言，熔盐吸热系统具有运行压力小、工质无相变、能承受高密度热流及较高热效率等诸多优势。此外，鉴于熔盐可同时作为吸热、储热及传热工质，目前塔式熔盐光热技术已逐渐成为光热发电产业主流技术之一。但是，对于熔盐工质来说，在物性上也存在着一个显著缺点--凝固点较高，这也就意味着当系统工作温度接近或低于其凝固点时，内部流动熔盐就会发生结晶甚至凝固堵塞现象，导致设备损坏或系统停运。目前，商业化光热电站多采用伴热系统对熔盐系统及设备进行保护，包括熔盐连接管道、容器、阀门及配套仪器仪表等，其目的有两点：一是保证系统工作温度不低于熔盐凝固点；二是在熔盐系统启动之初对其进行预热升温，防止热冲击。

对于熔盐吸热器受热管屏来说，不同于熔盐系统其它区域，目前主要通过镜场反射光斑辐射进行快速预热以达所需温度。在其快速预热阶段，由于镜场控制策略原因，可能导致管屏受热面入射热流分布不均，中间高，两端低，在吸热管纵向产生较大温差及热应力；其次，在长时间云遮挡需进行疏盐排空处理时，如疏盐阀出现故障无法满足需求，则管屏内部熔盐在高空低温和高风速条件下会散热降温，温度低于凝固点时，则会变成固态堵塞吸热管。尽管下次启动前可利用镜场光斑预热熔化熔盐，但熔盐相态的变化所引起的体积膨胀会对管子产生较大的膨胀应力。因此，无论是热流分布不均产生的热应力还是相态变化产生的膨胀应力均会对管子造成反复的、直接的损坏，从而减短使用寿命造成严重的经济损失。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提出一种熔盐吸热器管屏预热及防凝保护装置，克服熔盐吸热器预热阶段受热不均产生的较大温差及热应力，同时避免云遮挡工况下发生设备故障无法实现快速排空时产生的熔盐凝固堵塞吸热管现象。

本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：

一种熔盐吸热器管屏预热及防凝保护装置，在吸热器管屏受热管组和管屏背部保温之间设有一层电伴热层。

作为选择，电伴热层由电伴热带构成。该方案中，电伴热层可以采用各种电加热方式，优选电伴热带。

作为进一步选择，电伴热带沿垂直受热管方向横向、蛇形地非均匀布置于受热管组背光侧，且沿受热管方向的上下区域较密，中间区域较疏。该方案中，采用电伴热带根据受热管组受热特点的“中间区域承受热流密度高，升温快，两端承受热流密度低，升温慢”进行针对性的设计。

作为另一进一步选择，电伴热带的进出口端与接线盒相连引出。

作为选择，受热管组和电伴热层之间还依次设有防护板和固定网。该方案中，为保证管屏加热的均匀性及防止吸热管受热变形导致入射光正面露光直接照射至电伴热层与保温层上，防护板用于防止露光及均匀加热，固定网则用于稳定固定电伴热层。

作为进一步选择，还包括扁钢板，扁钢板与固定网固定。该方案中，扁钢板用于固定电伴热层。

作为选择，受热管组背光侧的不同标高处布置有若干壁温测点。该方案中，多层壁温测点可以联合光热电站红外热像测量系统对管屏壁温进行实时监测和保护。

作为选择，还包括电烘箱，熔盐吸热器上下进出口集箱与膨胀弯头由电烘箱整体包裹。该方案中，由于结构较复杂及空间有限，为减小正常运行时的散热及保证启动或疏盐时的预热升温，集箱与膨胀弯头采用电烘箱的方式伴热。

作为选择，电烘箱包括电烘箱保温壳和辐射式电加热元件，辐射式电加热元件布置于电烘箱保温壳内表面。该方案中，采用烘箱将集箱与膨胀弯头整体包裹其中，在烘箱内表面不同部位通过布置辐射式电加热元件对其进行加热升温。

前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案；并且本实用新型，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本实用新型中各部件的作用如下：

本实用新型适用于塔式光热电站熔盐吸热器管屏的预热及防凝保护；塔式光热电站熔盐吸热器由多个模块化的管屏组成，每个吸热管屏均包括有吸热管、进出口集箱、膨胀弯头及背部保温等。吸热器管屏上下集箱连接有大量地膨胀弯头，在正常运行时集箱及膨胀弯头不直接接受太阳辐射。由于结构较复杂及空间有限，为减小正常运行时的散热及保证启动或疏盐时的预热升温，集箱采用电烘箱的方式，即采用烘箱将集箱与膨胀弯头整体包裹其中，在烘箱内表面不同部位通过布置辐射式电加热元件对其进行加热升温。对于熔盐吸热器受热管屏来说，其受热面分为向光侧与背光侧，向光侧接受镜场光斑辐射，加热管内流动熔盐，将太阳能转化为工质热能；背光侧则敷设保温，用于减小受热面热量散失，提高吸热器转化效率；根据吸热器管屏运行时的受热特点：中间区域承受热流密度高，升温快，两端承受热流密度低，升温慢，本方案在管屏背部保温层与受热管之间非均匀地，合理地布置有一层电伴热层，用于吸热器启动时管屏的均匀升温及紧急工况时的防凝保护；吸热器管屏受热管组由多根光管紧密排列布置而成，为保证管屏加热的均匀性及防止吸热管受热变形导致入射光正面露光直接照射至电伴热层与保温层上，电伴热层不能直接安装至吸热管背面，需要在管组背面敷设一层防护板(例如耐高温不锈钢)及固定网(例如金属丝网)。防护板用于防止露光及均匀加热，固定网则用于固定电伴热层(例如电伴热带)。为防止吸热器管屏在正常运行时由于镜场调度控制失误或吸热器故障发生超温破坏，在吸热器受热管背光侧的不同高度均匀布置有多层壁温测点，联合光热电站红外热像测量系统对管屏壁温进行实时监测和保护。

本实用新型的有益效果：根据塔式光热电站熔盐吸热器管屏受热特点，本专利方案提出了一种用于塔式光热电站熔盐吸热器管屏的预热及防凝保护方案，通过在管屏背部非均匀地、合理布置电伴热层(例如电伴热带)及壁温测点，用于克服其预热阶段受热不均产生的较大温差及热应力，同时避免云遮挡工况下发生设备故障无法实现快速排空时产生的熔盐凝固堵塞吸热管现象，保证设备使用寿命，减小光热电站经济损失。

附图说明

图1是本实用新型实施例的熔盐吸热器管屏的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的熔盐吸热器管屏预热及防凝保护装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的熔盐吸热器管屏预热及防凝保护装置的剖面结构示意图；

图4是图3的局部放大图；

图中，1-进出口集箱 2-电烘箱 21-电烘箱保温壳 22-辐射式电加热元件 3-受热管组 31-膨胀弯头 4-耐高温不锈钢防护板 5-耐高温不锈钢丝网 6-电伴热带 61-接线盒 7-管屏背部保温 8-扁钢板 9-壁温测点。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。

熔盐吸热器管屏主要有受热管组3、膨胀弯头31、管屏上下进出口集箱1以及管屏背部保温7组成，见图1；熔盐吸热器由多个这样的的模块化管屏围成一个正多边形圆柱体；参见图3，熔盐吸热器上下进出口集箱1与膨胀弯头31连接，由于结构较复杂及空间有限，该两部分采用电烘箱2进行整体包裹保温保护；电烘箱2主要有电烘箱保温壳21和辐射式电加热元件22组成，辐射式电加热元件22布置于电烘箱2内表面不同部件对进出口集箱1及膨胀弯头31进行预热升温及散热保护；熔盐吸热器管屏在运行时中间区域承受热流密度高，升温快，两端承受热流密度低，升温慢，为保证吸热器启动时的均匀升温及紧急工况时的防凝保护，在吸热器受热管组3和管屏背部保温7之间非均匀地，合理地布置了一层电伴热层，如本实施例所示优选电伴热带6；电伴热带6横向、蛇形布置于管屏背部，上下区域较密，中间区域较疏，即间距A＜B＜C，上下可对称布置，进出口端与接线盒61相连引出，见图2；吸热器管屏受热管组3由多根光管紧密排列布置而成，为保证管屏加热的均匀性及防止受热管组3受热变形导致入射光正面露光直接照射至电伴热6与管屏背部保温7上，电伴热带6不直接安装至受热管组3背面，在吸热器管组3背面敷设一层防护板(优选耐高温不锈钢防护板4)及固定网(优选耐高温不锈钢丝网5)；耐高温不锈钢防护板4用于防止露光及均匀传热，耐高温不锈钢丝网5及扁钢板8用于稳定固定电伴热带6，见图2和图4；受热管组3背光侧不直接接受镜场光斑辐射，在其不同标高处均匀布置多层壁温测点9，其目的是联合光热电站红外热像测量系统对管屏壁温进行实时监测和保护，见图2。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。