[发明专利]用于太阳能吸收板的横截面可变的薄壁集流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种集流器(header)设计，更具体地说，涉及用来 分布和汇集太阳能吸收板的太阳能吸收管的集流器设计，所述太阳能 吸收管属于太阳能中央收集器，通常具有熔融的盐，但是也可以采用 其他高温转移流体。

背景技术

横截面不变的薄壁柱状集流器以前已经用在太阳能吸收管的熔融 盐接收面板中，太阳能吸收管借助机加工衬套和管嘴连接到所述集流 器，这些衬套和管嘴接下来焊接到所述柱状集流器。有时直接从所述 柱状集流器挤压出所述管嘴。这些实施例可见于美国专利 US6,736,134B2或其PCT申请WO03/021159A2版本中。

这种结构中的一些使得接合集流器主体与太阳能吸收管的接合区 域承受较高的热应变，特别是在盐流速较低的集流器侧部区域。这种 热应变是由于流经所述集流器的熔融盐集群通过太阳能电厂的定日镜 场而引起的温度快速变化所导致的。可以通过在将所述太阳能吸收管 接合到所述集流器的接合管嘴中放置套筒或其他热保护件来减小这种 源于温度突变的应变。但是，这种热保护件具有难于生产且难于装配 的几何形状，这样将提高生产和检测难度，并且使得这些过程代价高 昂。如果没有这些保护件，则设备的使用寿命将极其短暂。

另一方面，柱状集流器要求最小的横截面通流面积，以便以最小 的压力损失将盐流或转移流体流均匀分布到连接所述集流器的全部太 阳能吸收管中。但是，众所周知，在整个集流器中，盐流或转移流体 流并不均匀，并且这种可变流动分布取决于集流器上所述管或者馈送 管连接部的结构或者分布盐或转移流体的太阳能吸收管的结构。

横截面不变的柱状集流器基本上在中部进行馈送，随着流体经过 连接在集流器中部的太阳能吸收管进行分布，转移流体的流速在其侧 部区域大幅降低，这在太阳能吸收管与集流器侧部连接的同时，导致 在接合管嘴中产生严重预过渡(pre-transient)热应变。

这种横截面不变的柱状集流器结构在那些远离集流器馈送管的地 方并不优化，集群过渡所产生的热应变结合所述集流器作为承压容器 而必须吸收的机械应力，导致主体壁厚比所希望的壁厚要大，由于在 所述集流器接合到所述太阳能吸收管的接合管嘴处引发的热应变，所 以这也具有破坏性。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种集流器结构，其可以用在具 有熔融盐或者任何其他转移流体的太阳能接收板中，在所述集流器接 合到所述太阳能吸收管的接合管嘴处能更为有效地抵御热应变，而不 需要使用复杂昂贵的热保护设备。

本发明的另一项目的在于提供一种集流器结构，用于具有熔融盐 或任何其他转移流体的太阳能接收板中，允许在该集流器的主体中使 用薄壁，以使用于接合太阳能吸收管的接合管嘴更好地符合这些管的 较薄厚度。

本发明的另一项目的在于提供一种集流器结构，用于具有熔融盐 或任何其他转移流体的太阳能吸收板中，允许对连接的全部管使用相 同的集流器-太阳能吸收管接合管嘴构思，包括那些位于盐或转移流体 流量高的集流器区域和流量低的区域中的接合管嘴，而且在制造和成 本方面存在附带的优势。

前述和其他目的通过薄壁集流器来实现，该集流器通常具有较小 的最大直径以及可变横截面。

必须从能够用来制造集流器和太阳能吸收管的可能材料中进行选 材，这些材料在高于600℃的高温下具有良好的性质，即机械强度较 高、热疲劳强度高、抗蠕变强度高、在高温且承受应变的情况下对硝 酸盐或所用转移流体的耐腐蚀性好、热膨胀系数较低以使热变形引起 的载荷降低，并且可以焊接，可以塑形而且还比较常用。在这一方面， 镍基超级合金，诸如Inconel625等，是良好的选择。

集流器组件包含了挤压或机加工并后续焊接的接合管嘴，用于通 过太阳能吸收管分布和汇集熔融盐或所用的转移流体，它们全部都优 选以镍基超级合金制造。所述集流器还包含至少一个入口或出口管嘴， 将集流器的主体连接到至少一个馈送管。集流器主体不是横截面不变 的柱状，而是具有可变的横截面，在接合到所述管的接合区段或接合 到所述馈送管的接合区段横截面最大，而随着集流器区段远离所述馈 送管或所述管而横截面逐渐减小。