[发明专利]槽式太阳能热发电集热管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于槽式太阳能热发电用的真空集热管，其玻璃金属封接采用压缩封接结构，卸载装置采用简化的两种卸载模式，因其另部件少、工艺简单、制造成本低，不仅适用于太阳能热发电，也适合其他如太阳能空调制冷、太阳能海水淡化等小型槽式热利用装置。属太阳能热利用技术领域。

背景技术

目前，国内外有关在槽式太阳能热发电装置中使用的真空集热管的差别主要在结构设计和封接方式上。Solel和公司采用的是外卸载结构，Schott公司采用的是内卸载结构，玻璃金属封接均采用热熔封接，但具体方法有差异。我国授权发明专利200610038197.3虽然采用了内卸载结构，但玻璃金属封接采用胶黏剂固封，显然，这种封接技术无法保证真空度和使用寿命。授权发明专利200610112005.9采用的是外卸载结构，但该结构是美国Luz公司的早期技术方案，选择钼组玻璃作为玻璃外管是该专利的技术核心，目的是为了解决玻璃金属封接。钼组玻璃在我国电子行业也称8号电子玻璃，主要用于传统电子管的制作，由于自身的抗热冲击性差和毛化问题，一般不在大气环境中使用。所以尽管这两个发明专利已经授权，但真正实现产业化的可能性很小。发明人改进的具有内、外卸载功能的200420091975.1和200620113317.7专利，以及200720143975.5专利经生产证明完全适于工业化生产，该集热管已在太阳能空调制冷和大型槽式热发电装置中应用。但从实例制作中发现，集热管的封接结构和卸载装置还有进一步优化的余地，为进一步提高稳定性和可靠性，在工程化和产业化上有新的突破，不断缩小与国外同类产品的差距，应该在上述专利基础上对槽式太阳能热发电集热管的封接结构和卸载装置及材料进行优化配置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是采用压缩封接技术提高槽式太阳能热发电集热管封接结构和卸载装置的稳定性和可靠性。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

槽式太阳能热发电集热管由玻璃外管、玻璃截管、金属内管、金属端盖、铁镍可伐件、卸载波纹管、玻璃封接料、管接件、消气环、排气管组成，其特征在于：卸载波纹管设置在集热管两端；铁镍可伐件为凸体管状件，一端与玻璃截管通过玻璃封接料热熔封接，另一端环形端口与金属端盖外沿氩弧焊接；金属端盖与卸载波纹管一端氩弧焊接，卸载波纹管另一端和管接件氩弧焊接，管接件和金属内管氩弧焊接，金属内管外表面真空溅射耐高温选择性热吸收涂层；消气环焊接在金属内管上。

所述玻璃外管选择线膨胀系数为33×10^-7/℃的高硬高透光率和具有高耐热性的3.3高硼硅玻璃管；高硼硅玻璃也称派莱克斯玻璃，在我国太阳能热水器行业应用已经非常广泛，成本也很低，虽然线膨胀系数为33×10^-7/℃，很难和国内的可伐合金材料匹配，但其物理性能很适合太阳能热发电。

所述玻璃截管是根据使用要求切割玻璃外管而形成的玻璃短管，切割的目的是为了更好地实施玻璃金属封接。其中一端制作玻璃法兰，封接口成曲面状，与铁镍可伐件封接面对应，另一端和玻璃外管熔封接。

所述金属端盖是指用不锈钢材料制作的金属端盖，金属端盖冲压制作成凹形端盖，内圆和外圆翻边制作焊接接口，壁厚0.5-1mm。

所述铁镍可伐件冲压制作成内园不同的凸型环件或喇叭口型封接管件，其中一端与玻璃法兰封接曲面对应，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/℃；或选择4J42、4J45线膨胀系数在20-450℃时为(40-75)×10^-7/℃的铁镍可伐合金；壁厚以0.3-1.5mm为宜。如图2所示。

所述玻璃封接料的线膨胀系数为(40-55)×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℃，氧化铅含量大于60％的含铅低熔玻璃粉。

所述卸载波纹管每个波节至少具有1-2mm的吸收功能，波节数在2-20波，波节数过少不能满足金属内管膨胀吸收量，过多则增大热损失。波纹管壁厚为0.18-0.3mm，波高5-16mm，波距3-12mm，波纹管公称通径32-90mm；抗疲劳寿命应大于3万次；优选SUS304、321或SUS316、316L不锈钢材料，通过成型、打波、退火热处理可满足要求，两端留出直边焊接段。