[发明专利]颗粒吸热装置及其集热器

说明书

本发明属于吸热及储热技术领域，具体提供一种用于光热发电的颗粒吸热装置。本发明旨在解决现有吸热装置的吸热温度较低且不完全可控的问题。为此，本发明的颗粒吸热装置能够通过吸热颗粒将太阳能转化为热能储存起来，并且所述颗粒吸热装置包括彼此连通的入料器、辐射加热器与储料器；其中，所述入料器用于投放待加热的吸热颗粒；所述辐射加热器能够利用太阳光辐射对待加热的吸热颗粒进行加热；所述储料器用于储存加热后的吸热颗粒。进一步的，在本发明的技术优选方案中，所述颗粒吸热装置还包括入料闸阀，出口流量控制器，落料混合器，柱板颗粒流场调节结构，温度检测器和温度反馈装置，入光口和挡光板等。

技术领域

本发明属于吸热及储热技术领域，具体提供一种用于光热发电的颗粒吸热装置。

背景技术

随着科学技术的不断进步以及地球资源的不断消耗，人们开始热衷于研究各种可再生资源的利用方法。据估算，每年到达地球表面的太阳辐射能为5.57*10¹⁸MJ，相当于1.9*10¹⁴吨标准煤，约为全球一次能源消费总量的1.56*10⁴倍。我国陆地表面每年能够接收的太阳辐射能约为全球太阳辐射能的1％，是我国目前年能耗总量的680倍。鉴于此，太阳能作为地球上最充裕的碳中性可再生能源，一直以来都是可再生能源利用技术的研究重点。目前，太阳能发电主要包括太阳能光伏发电和太阳能光热发电，其中，太阳能光伏发电存在诸多缺点；例如，光伏电池板在制造过程中会造成环境污染，电能储存困难并且难以调峰，同时，光伏电池板只能生成直流电等。相比而言，太阳能光热发电则具有生产过程更为环保、储能更加方便、应用更加广泛等优点，因此，太阳能光热发电已经成为近年来全球新能源开发的新兴力量，并且在未来的能源开发道路中也展现出了巨大的发展潜力。

具体而言，太阳能光热发电是指将收集的太阳能转化为热能并用于发电的技术。在光热发电的过程中，可以使用颗粒作为吸热装置的吸热介质。进一步地，以颗粒作为吸热装置的吸热介质具有如下优势：第一、吸热装置内的固体颗粒能够直接接收太阳辐射能，并且将接收到的太阳辐射能转化为热能储存，从而完全省略中间换热过程，进而有效提高热效率；第二、固体颗粒具有良好的耐高温性能，以固体颗粒为铝矾土陶粒砂时为例，铝矾土陶粒砂可以耐受1500℃的高温，这样的耐高温性能远远超过硝酸熔融盐的600℃耐热上限，而根据卡诺循环的原理可知，高温热源的温度越高，则系统的效率也就越高；第三、固体颗粒不仅能够直接作为吸热介质，同时还可以直接作为储热介质，以便使得固体颗粒能够直接耦合至光热发电系统的吸热储热模块中，从而有效避免二次换热，进而极大程度地提高了系统的热效率，简化了系统换热流程；第四、具有高温的固体颗粒不仅能够用于发电，同时，还可作为高温热源运用于化学重整技术或其他需要高温热源的技术，其应用范围广泛；第五、固体颗粒不存在流体所具有的局部高温容易造成局部高压的问题，使得系统的安全性能得到极大程度的提高。

目前，国际上比较常见的颗粒吸热装置类型有幕帘式颗粒吸热器、阻碍流式颗粒吸热器、离心式颗粒吸热器、流化床式颗粒吸热器等，其中对幕帘式颗粒吸热器的研究较为广泛，其结构和原理也较为经典，但是，幕帘式颗粒吸热器是直接对由于重力形成的下坠固体颗粒流进行加热，这样形成的颗粒流层不够致密，同时，固体颗粒的流速较快且不完全可控。因此，幕帘式颗粒吸热器对太阳辐射的强度具有极高的要求，当太阳辐射的强度达不到预定值时，固体颗粒的单程升温也就达不到预定温度吸热。

相应地，本领域需要一种新的用于光热发电的颗粒吸热装置来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有吸热装置的吸热温度较低且不完全可控的问题，本发明提供了一种用于光热发电的颗粒吸热装置，所述颗粒吸热装置能够以简单的结构实现吸热颗粒的升温，并且易于控制吸热温度，从而实现将太阳能转化为高温水平的热能储存。本发明的颗粒吸热装置包括彼此连通的入料器、辐射加热器与储料器；其中，所述入料器用于投放待加热的吸热颗粒；所述辐射加热器能够利用太阳光辐射对待加热的吸热颗粒进行加热；所述储料器用于储存加热后的吸热颗粒。