[发明专利]一种单相流体环形螺旋上升吸热器

说明书

一种单相流体环形螺旋上升吸热器，由多个上下布置的环形管板组成。入口集箱(2)安装在吸热器的最低点，一侧与入口主管路(1)连接，另一侧与第一环形管板(3)的入口连接；第一环形管板(3)的出口与汇合集箱(4)的一侧连接，汇合集箱(4)的另一侧与连接管路(5)连通，连接管路(5)的出口与分配集箱(6)连通，分配集箱(6)的出口与第二环形管板(3’)的入口连通；出口集箱(8)安装在吸热器的最高点，入口侧与第二环形管板(3’)的出口连通，出口侧与出口主管路(9)连通。环形管板由多根吸热管并联组成。多根吸热管在吸热器呈环形螺旋上升。相邻环形管板之间直接连通，或通过集箱和连接管路连通。

技术领域

本发明涉及一种太阳能热发电站用的高温吸热器，特别涉及一种高温单相流体环形螺旋上升吸热器。

背景技术

吸热器是塔式太阳能热发电站中承担光热转换的重要设备。传热流体经过吸热器吸收能量提高自身的温度，目前，熔融盐作为应用最广泛的传热流体被大规模应用于塔式电站中。类似熔融盐的单向流体在吸热过程中不发生相变，因此系统可以常压运行。塔式太阳能热发电站中使用的单相流体通常温度较高，有助于电站产出更高参数的蒸汽进行发电。

传统塔式熔盐吸热器的吸热面是由若干个管板组成，管板由竖直圆形管道紧密排列而成，熔融盐在不同管板中垂直于地面做蛇形流动吸热。塔式太阳能电站在每天启动时需要先排空吸热器中的空气并填充满熔融盐，因此每个管板都安装有至少一个阀门。这些阀门的数量较多，提高了电站的投资成本，且在吸热器正常工作时需要电伴热保持附近熔融盐不凝固，需要消耗一定的电能。阀门出现故障时，吸热器的流动形式会发生变化，导致换热能力下降，有可能导致吸热器烧毁。中国专利200810102397.X提出了一种被动式熔融盐吸热装置，利用熔融盐的密度差，采用自然循环方式来加热熔融盐。该专利可以取消吸热器管板需要安装的众多阀门，但是由于自然循环的换热能力有限，塔式电站用熔融盐吸热器如果采用该专利会导致吸热面积较大，引起较大的热损失，同时吸热器的建造成本也会由于面积增大而被动提高。因此，在保持当前吸热器换热能力的前提下，目前尚未发现提出有效的改进措施来取消安装在传统吸热器上的众多阀门的报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的以下缺点，提出一种单相流体环形螺旋上升吸热器。

1.传统吸热器每个管板需要安装至少一个阀门，提高了吸热器的投资成本；

2.这些阀门需要加装电伴热保持温度，会耗费一定的电能；

3.阀门出现问题不能打开可能导致吸热器冻堵；

4.阀门出现问题不能关闭可能导致吸热器被烧毁。

本发明解决上述问题的方案如下：

本发明单相流体环形螺旋上升吸热器安装在塔式太阳能热发电站吸热塔的顶部。本发明吸热器由多个上下布置的环形管板组成，类似柱体。吸热器的最低处安装入口集箱，入口集箱的一侧与入口主管路连通，入口集箱的另一侧与位于最低处的第一个环形管板的入口连通。单相流体首先由入口主管路进入入口集箱，然后再分成多路从入口集箱进入环形管板吸收热量。吸热器的最高点安装有出口集箱，出口集箱的一侧与出口主管路连通，出口集箱的另一侧与位于最高处的最末一个环形管板的出口连通。单相流体从吸热器完成吸热后首先进入出口集箱混合均匀，然后再从出口集箱进入出口主管路。

所述的环形管板由多根吸热管并联组成，外形是圆形或者多边形。在上下叠放的环形管板中，多根吸热管呈环形螺旋上升形式，将聚焦的太阳辐射转化为热能。

相邻环形管板之间可以直接连通，也可以通过汇合集箱，分配集箱和连接管路连接，或者通过中间集箱间接联通。

间接连通的相邻环形管板中，环形管板的出口安装有汇合集箱，环形管板的入口安装有分配集箱，汇合集箱和分配集箱通过焊接与环形管板的吸热管连通。连接管路安装在汇合集箱和分配集箱之间，通过焊接将汇合集箱和分配集箱联通，从而连接相邻的环形管板。