[实用新型]一种塔式太阳能光热电站吸热器管屏模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种塔式太阳能光热电站吸热器管屏模块。属于塔式太阳能热发电领域。

背景技术

随着我国经济的快速发展，社会经济对化石燃料的需求日益增长，但随之带来的是大气污染物排放总量居高不下，使我国大气环境面临的形势非常严峻。在此背景下，近年来国家鼓励发展清洁能源技术。为此，国家能源局在2016年9月批准了一批光热电站示范项目，大力发展太阳能热发电技术。

在已批准的示范项目中，塔式太阳能热发电技术项目占据主导地位。但塔式技术难度大，各研发单位在塔式技术的研发设计过程中都或多或少遇到各种技术难题。其中，塔顶吸热器受热面热强度分布不均导致的受热面管屏的使用寿命和强度不达标问题，一直是困扰塔式技术研发的最大难点，该问题能否得到较好的解决，将影响到塔式光热发电技术的成败。

目前已有的技术对上述问题的解决方案并不完善，例如中国专利CN104676919A提出了双列管结构的太阳能塔式吸热器设计方案，该方案采用双列管的布置方式，包括外圈吸热管和内圈吸热管，利用内圈吸热管吸收热能，然后辐射给外圈吸热管，该方案在一定程度上缓解了外圈吸热管向光面和背光面壁面温差，但内圈管利用率不高，双列布管增加了耗钢量，双列管的安装精度要求很高，提高了造价成本，且内圈吸热管仍然存在向光面和背光面壁面温差较大的情况。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种塔式太阳能光热电站吸热器管屏模块，并通过优化设计管屏模块受热管结构，解决吸热器受热面由于热负荷分布不均导致的受热面局部温度过高，受热管向光面和背光面壁面温差较大，进而引发吸热器受热管局部热应力过大影响吸热器使用寿命和强度的问题。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种塔式太阳能光热电站吸热器管屏模块，所述的吸热管屏模块包括上集箱、下集箱和上、下集箱之间的受热管，上、下集箱之间的受热管采用“半包式”鳍片，“半包式”鳍片只设置在受热管的直段，受热管和“半包式”鳍片之间紧密贴合，相邻鳍片之间不固定，鳍片管两端与上、下集箱之间连接采用三维弯管，受热管和“半包式”鳍片的向光侧涂高吸收率（吸收率大于0.92）涂层，“半包式”鳍片的背光侧设置保温绝热层。

作为优选，受热管和半包鳍片应紧密贴合，减少接触热阻，当制造条件许可时，受热管和半包鳍片可以一次成型，完全消除受热管和半包鳍片之间的接触热阻。

作为优选，“半包式”鳍片只设置在受热管的直段，受热管两端留一定长度的光管，便于弯曲加工，与集箱连接。

作为优选，受热管两端与上、下集箱的连接采用三维弯曲的方式错开连接，便于受热管内工质进入集箱后互相侧向对冲，增加工质流场扰动，良好的混合可以消除不同受热管进、出口工质的温度热偏差。

作为优选，受热管两端向管屏模块内侧弯曲，通过受热管向内弯曲使集箱位置处于管屏模块内侧，并通过弯曲部分的长度和幅度控制集箱位置，方便多个管屏模块并联或者串联连接，避免多个管屏模块布置时集箱之间的位置重叠。

进一步的，当该吸热器管屏模块采用熔盐工质时，由于熔盐物性的原因，对流换热系数比较小，受热管内壁温度比较高，如果管壁比较厚，受热管向光侧截面温度梯度较大，热应力很大，会严重影响吸热器安全运行，故当本发明所述管屏模块采用熔盐作为工质时，应当适当减薄受热管壁厚，采用薄壁管。

进一步的，当该吸热器管屏模块采用水工质时，由于水良好的导热性以及水工质有较高的压力要求，受热管壁厚应当根据强度计算选取合适尺寸。

本发明的原理在于：

受热管采用“半包式”鳍片，热辐射由光场投射到吸热器受热面管屏模块上，受热管和半包鳍片同时接受热辐射。受热管正面接收直接热负荷，半包鳍片将本身接受的热负荷以导热方式传递到受热管背光侧。受热管通过正面热辐射和背面导热方式实现向光面和背光面同时受热，有效解决了受热管正反面壁温温差过大导致的热应力超限的问题。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、通过设置半包鳍片解决了受热管正反面壁温温差过大导致的热应力超限的问题，改善受热管受热工况，提高吸热器管屏模块的安全性，延长吸热器使用寿命；

2、吸热器管屏模块化，可根据光热电站实际大小确定所需管屏模块的数量，合理布置吸热器受热面，缩短光热电站设计周期；

3、吸热器管屏模块化，可在制造厂完成吸热器管屏模块制造，现场模块化安装，可节省现场安装成本，加快现场安装速度，缩短光热电站建设周期；