[发明专利]高效太阳能接收器

说明书

相关文件的交叉引用

本申请要求于2011年11月16日提交的、申请号为61/560,631的美国专利临时申请的优先权。在此，该申请的全部内容通过参见的方式合并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于产生电能的太阳能发电领域。更具体地，本发明涉及双重暴露或两侧吸热的板和具有一个或多个所述板的太阳能接收器。这些太阳能接收器设计可以用于集中式太阳能塔技术(也称为集中式太阳能发电技术，CSP)以利用太阳能来产生“绿色”电能。

背景技术

太阳能接收器是太阳能发电系统的主要部件，通过太阳能接收器，阳光被用作热源以最终产生过热的高质量蒸汽，而蒸汽又被用以驱动汽轮发电机，并使用兰金循环最终产生电能，或者为其它热处理提供蒸汽。

一般地，太阳能接收器被定位在高于地平面的高架支承塔的顶部。太阳能接收器被战略性地定位在一组反光表面即定日镜(或镜子)的场地中，这些反光表面收集太阳光线，然后将这些光线反射回来并集中到该太阳能接收器的吸热表面。然后，太阳能由流过太阳能接收器的工作传热流体(HTF)吸收。这些反光表面可以在整个白天于不同位置定向以跟踪太阳并最大化反射到该接收器吸热表面上的阳光。

太阳能接收器是管的组件，水、蒸汽、熔盐或其它传热流体(HTF)在这些管中流动。在太阳能接收器的这些管中的传热流体吸收被集中的太阳能，使传热流体温度上升并且/或者发生相变，使得传热流体获得太阳能。然后，被加热的传热流体被直接运送到汽轮发电机以产生电能或者被间接运送到储存罐中以备日后使用。

太阳能接收器设计通常包括具有竖直定向管的屏，即管屏，以及用于将管屏维持在合适位置的支承结构和其它关联设备(泵、管线、储存容器、热罩等)。在常规设计中，太阳能接收器具有正方形、长方形或圆形横截面(从上向下看的俯视图中)。这些管屏布置在该横截面的外部上，使得来自镜场的太阳能被导向(或被吸收)到管屏的仅一个面。在例如名称为“工厂组装的太阳能接收器热交换器(Shop-Assembled Solar Receiver Heat Exchanger)”并授予巴布考克和威尔克斯发电集团公司(Babcock&Wilcox Power Generation Group,Inc.)的美国专利第12/605,241号中描述了上述管屏，在此，该申请的全部内容通过参见的方式合并入本文。

在此方面，图1是上述一个太阳能接收器设计100的俯视图(即从上方看)，该太阳能接收器具有四个被设置成正方形的管屏110、120、130、140。各管屏具有一个接收来自镜场的太阳能的外表面112、122、132、142以及一个不接收该太阳能的内表面114、124、134、144。

管屏的不接收太阳能的内表面一般具有加固梁系统，该加固梁系统支承所述屏以承受强风、地震力以及热感应力。典型地，该加固梁系统包括“工”字型横梁或其它的结构钢形状，横梁或结构钢以使得该管屏可以独立于支承结构本身并独立于其它管和屏膨胀的方式被夹在管屏上。一般地，将夹具焊接到管上，使得当将热施加于该管时，管屏可以相对于固定支承结构移动，而该支承结构仍可为该管屏提供刚性。在太阳能接收器上，管屏中的管并未如同在矿石燃料燃烧锅炉中一样沿它们的轴线(即膜式构造)焊接在一起，而是未被束缚的构造。此允许管在当加热时独立于彼此进行膨胀。由此，各管必须具有夹具以附连到处于一定支承高度上的加固梁。

理想的是，提供一种使用传热流体并且设计简单、模块化且经济的体积较小的太阳能接收器。

发明内容

本发明在各个实施例中涉及包括中部接收器组件和至少一个“翼部”组件的太阳能接收器。该翼部组件包括双重暴露或两侧吸热的吸热屏，并且由从中部接收器组件延伸的结构部件支承。在中部接收器组件中的吸热屏和在翼部组件中的吸热屏可以在它们的管道设计和大小上有所不同。

本文在多个实施例中公开的是包括中部接收器组件和翼部组件的太阳能接收器。中部接收器组件包括内侧支承结构和至少一个外侧中部管屏。该内侧支承结构限定内部容量。所述至少一个外侧中部管屏包括用以递送传热流体的多个竖直管，其中所述多个竖直管由至少一个上集管和至少一个下集管互相连通。外侧中部管屏布置在该内侧支承结构的外表面上，同时该外侧中部管屏具有暴露的第一表面和非暴露的第二表面。该翼部组件从中部接收器组件延伸，各翼部组件具有翼部管屏。该翼部管屏包括用以递送传热流体的多个竖直管，其中，所述多个竖直管由至少一个上集管和至少一个下集管互相连通。各翼部管屏具有暴露的第一面和与该第一面相对的、暴露的第二面。