本發明專利技術公開了一種帶有新型支撐結構的塔式太陽能復合型板翅熱板式吸熱單元，它由外層的吸熱均溫熱板與內層的板翅式熔融鹽通道組成；所述吸熱均溫熱板由外吸熱金屬板、內冷卻平板金屬板和四周封條圍成板狀空腔式結構，一端開有接口，空腔內部焊有支撐拉桿與吸液芯。本發明專利技術同時公開了一種塔式太陽能復合型板翅熱板式吸熱器，由若干上述吸熱單元圍成的空腔結構，所述若干吸熱單元通過介質管道連接，圍成一弧度為6/5π的空腔，弧型空腔內側為太陽光吸收面。本發明專利技術有益效果：熱啟動性能好，傳熱效率高，工況下吸熱器整體溫度分布均勻，承壓能力較好，抗蠕變、疲勞破壞強，制造工藝先進，安全性高，使用壽命長等。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術的一種帶有新型支撐結構的塔式太陽能復合型板翅熱板式吸熱器用于塔式太陽能熔融鹽復合型板翅熱板式吸熱器，涉及一種太陽能熱發電吸熱器，特別涉及一種用于大規模塔式太陽能熱發電系統中吸熱器。
技術介紹
進入21世紀，隨著化石燃料的日漸枯竭以及環境污染的日益嚴重，能源問題已經成為制約我國國民經濟快速發展的瓶頸。而太陽能潔凈無污染、來源廣泛，開發太陽能對解決能源問題具有重大意義。相較于蝶式和槽式熱發電技術，塔式太陽能熱發電系統具有聚光倍數高，光熱轉換效率高以及發電成本低等優點。典型的塔式太陽能熱發電系統使用了高塔聚焦，電站規模可達200MW以上,具有巨大的商業應用前景。作為塔式太陽能熱發電系統的核心部件，吸熱器(Receiver)用于吸收太陽光將熱輻射能傳遞給工質，其熱效率、啟動性能、可靠性、工況下的使用壽命等對整個太陽能塔式發電系統的成功運行有十分重要的影響。傳統的塔式熱發電系統中吸熱器包括空氣式、水/蒸汽式和熔融鹽式3種。空氣系統中，由于存在流動不均勻及局部過熱與失效問題，相關應用也受到很大局限；水/蒸汽式吸熱器有受熱不均，存在燒毀點，對腔體的承壓能力有較高要求，且臨界溫度較低，熱容較低以及疲勞及蠕變損傷等壽命上的問題。熔鹽系統中，也存在熔鹽高溫下的分解及冷凝時引起的氯化物腐蝕開裂問題以及吸熱器和管路中熔鹽介質的放空冷充與保溫加熱等問題。
技術實現思路
針對塔式太陽能熱發電熔融鹽系統中吸熱器所存在的上述問題，本專利技術旨在提高傳統熔融鹽式吸熱器的性能，基于非均勻高變熱流密度下金屬液態相變傳熱原理，提供了一種帶有新型支撐結構的塔式太陽能熔融鹽復合型板翅熱板式吸熱器。其優點是熱啟動性能好，傳熱效率高，工況下吸熱器整體溫度分布均勻，承壓能力較好，抗蠕變、疲勞破壞強，制造工藝先進，安全性高，使用壽命長等。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的一種帶有新型支撐結構的塔式太陽能熔融鹽復合型板翅熱板式吸熱單元，所述的吸熱板為雙層板結構，外層為吸熱均溫熱板，內層為板翅式熔融鹽通道；吸熱器外層輻射吸收面涂有Pyromark涂料用于輻射吸收，減少熱損失。平板熱管式結構可以有效的降低吸熱器的溫度不均勻性，提高傳熱效率，提高傳統吸熱器的性能，新型的拉桿支撐結構不僅大大提高熱板的承壓能力，還降低了熱阻，加快冷凝液體工質的回流，提高了傳熱效率。外層的吸熱均溫熱板為內外平板狀金屬板與四周封條圍成的平板狀腔式結構，一端開有接口，空腔內部外平板金屬板上焊有燒結銅粉為吸液芯，其形狀與空腔外端吻合，且吸液芯與拉桿一體燒制而成，不僅解決了承壓能力差的問題，而且還解決了拉桿與熱板內部吸液芯焊接導致的吸液芯堵塞和連接強度弱的問題，同時降低了傳熱熱阻。吸熱均溫熱板空腔內部通過接口充有一定量金屬。一方面，燒結銅粉吸液芯所產生的毛細力提供熱量傳遞過程中冷凝金屬液體回流的動力，另一方面，燒結銅柱提供毛細力，冷凝面的一部分液體工質可以直接通過燒結銅柱回到蒸發面，從而加快了冷凝面的工質的回流，提高了傳熱效率。內層板翅式熔融鹽通道為板翅式板狀結構，由均溫板的內冷卻金屬板(均溫板與板翅熔融鹽通道的共用板)、蓋板、鋸齒翅片及四周封條組成，內冷卻金屬板、蓋板、封條、鋸齒翅片均為平板結構，鋸齒翅片置于內冷卻金屬板、蓋板、四周封條組成的空間內，考慮到單層鋸齒翅片的厚度有限，不方便加封頭，所以將封頭省去的同時，在翅片蓋板的對角部位開孔作為熔融鹽的進出通道，實現熱量的傳遞，這樣不僅節約了材料，工藝也較簡單。所述吸熱板材質為高強度耐高溫不銹鋼310S。所述支撐拉桿與吸液芯采用鎳粉末整體燒結而成，消除了吸液芯與拉桿的焊接連接引起的強度問題和吸液芯堵塞的問題。所述吸熱均溫熱板制造工藝如下首先將外端蓋板與一體成型的燒結吸液芯與燒結銅粉柱的吸液芯側釬焊，然后將底板與四周封條進行釬焊，再將兩部分進行整體釬焊，在釬焊的同時，在頂板上用石墨膨脹加壓，以保證燒結銅粉柱與底板的釬焊質量，再將頂板與四周封條釬焊在一起，使腔體達到密封。所述吸熱板為焊接后的吸熱均溫熱板與熔融鹽通道組裝，通過不銹鋼釬焊工藝整體加工而成，充裝金屬介質后通過冷焊技術對充液通道進行封口。本專利技術還公開了一種新型支撐結構-支撐拉桿，它為空心多孔柱體，它由鎳粉末燒結而成，為了解決與熱板的連接問題，所以將吸液芯與拉桿整體燒結一體成型，在燒結的過程中，將一定厚度的鎳粉末均勻的涂抹到一定直徑的銅柱外表，當燒結完成后，完成將銅柱脫芯的過程，從而得到吸液芯與圓環狀的拉桿的一體結構，這樣不僅對熱板承壓能力進行了改善，還可以加速工質液體回流，同時還降低了傳熱熱阻，連接可靠，性能良好。支撐拉桿在吸液芯所形成的面內均勻陣列分布且一體成型，不僅降低了最大應力和變形，滿足了熱板承壓的要求，而且也解決了常規焊接連接導致的吸液芯堵塞的問題。有益效果本專利技術吸熱器在運行時豎直放置，太陽光通過聚日鏡聚焦于吸熱器的涂有吸熱涂料的有一定弧度的外表面，熱輻射能加熱吸熱均溫熱板內部金屬，吸熱器開始啟動，熔融鹽通過進口進入熔融鹽通道，金屬吸熱蒸發徑向運動到達熔融鹽通道外部，通過對流傳熱將輻射能徑向傳遞給熔融鹽，通過出口將熱量帶出，投入到后續的發電過程當中，而金屬蒸汽換熱后冷凝后，一方面由于重力進入液池，再次由燒結吸液芯提供的毛細力回流均布在蒸發側，另一方面直接通過燒結鎳粉末拉桿所提供的毛細力直接回流到蒸發側，周而復始，將太陽能源源不斷轉變為電能。該吸熱器具有良好的均溫性能可防止因局部過熱引起的燒毀，熱啟動性能好，傳熱效率高，承壓能力較好，抗蠕變、疲勞破壞強，使用壽命長。附圖說明圖1為本專利技術的總體結構示意圖。圖2為塔式太陽能熔融鹽復合型板翅熱板式吸熱單元的剖視圖。圖3為吸熱板結構分解圖。圖4為帶有新型支撐結構的吸熱均溫熱板結構及焊接工藝示意圖。圖5為板翅式熔融鹽通道結構示意圖。圖6為帶有新型支撐結構的塔式太陽能復合型板翅熱板式吸熱器工作原理圖。圖7為塔式太陽能腔式吸熱器整體結構示意圖。具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本專利技術進一步說明。參照附圖1，帶有新型支撐結構的塔式太陽能復合型板翅熱板式吸熱器由外層的吸熱均溫熱板101與內層為熔融鹽的通道板翅結構102組成；吸熱器101外層輻射吸收面涂有Pyromark涂料用于吸收福射,減少熱損失。參照附圖2、圖3，外層的吸熱均溫熱板101為外平板金屬板103、內平板金屬板105與四周封條104、112、114、117圍成的板狀空腔式結構，在封條104上開有接口 107，空腔內部外端焊有一體燒結成型的吸液芯與圓環狀拉桿113，燒結吸液芯部分與空腔外端吻合，燒結的圓環狀拉桿起到支撐與加速液體回流的功能，空腔內部通過接口 107充有一定量金屬。該吸熱均溫熱板101制造工藝如下首先將外部吸熱金屬板103與一體燒結成型的吸液芯與拉桿的吸液芯113安裝并釬焊，然后就一體燒結而成的吸液芯113的圓環狀拉桿部分與內冷卻平板金屬板105整體釬焊在一起；最后將釬焊完成的外吸熱平板金屬板103、吸液芯113、內冷卻平板金屬板105與四周封條104、112、114、117釬焊使腔體達到密封，吸熱均溫熱板101空腔內部通過接口 107充有一定量金屬。一方面，燒結吸液芯113所產生的毛細力提供熱量傳遞過程中冷凝金屬液體回流的動力，另一方面，燒結銅粉柱本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種帶有新型支撐結構的塔式太陽能復合型板翅熱板式吸熱單元，其特征在于：它由外層的吸熱均溫熱板與內層的板翅式熔融鹽通道組成；所述吸熱均溫熱板由外吸熱金屬板、內冷卻平板金屬板和四周封條圍成板狀空腔式結構，一端開有接口，空腔內部焊有支撐拉桿與吸液芯。
【技術特征摘要】
1.一種帶有新型支撐結構的塔式太陽能復合型板翅熱板式吸熱單元，其特征在于它由外層的吸熱均溫熱板與內層的板翅式熔融鹽通道組成；所述吸熱均溫熱板由外吸熱金屬板、內冷卻平板金屬板和四周封條圍成板狀空腔式結構，一端開有接口，空腔內部焊有支撐拉桿與吸液芯。2.根據權利要求1所述的帶有新型支撐結構的塔式太陽能復合型板翅熱板式吸熱單元，其特征是，所述支撐拉桿與吸液芯采用鎳粉末整體燒結而成。3.根據權利要求2所述的帶有新型支撐結構的塔式太陽能復合型板翅熱板式吸熱單元，其特征是，所述支撐拉桿是空心多孔柱體，在實體銅柱外部涂有一定厚度的鎳粉末，燒結后將銅的芯體脫出而成的環狀燒結銅粉柱。4.根據權利要求2或3所述的帶有新型支撐結構的塔式太陽能復合型板翅熱板式吸熱器單元，其特征是，所述支撐拉桿在吸液芯所形成的面內均勻陣列分布且一體成型。5.根據權利要求1所述的帶有新型支撐結構的塔式太陽能復合型板翅熱板式吸熱單元，其特征是，所述吸熱均溫熱板構成將外端蓋板與一體燒結的吸液芯和支撐拉桿的吸液芯側進行釬焊；下蓋板與四周的封條進行釬焊，其中一個封條開有充裝金屬介質的所述接口 ；然后所述支撐拉桿與下蓋板釬焊在一起；最后將上蓋板與封條進行整體釬焊，使腔體達到密封。6.根據權利要求5所述的帶有新型支撐結構的塔式太陽能復合型板翅熱板式吸熱單元，其特征在于所述吸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：凌祥，崔玉景，彭浩，王燕，楊琳，
申請(專利權)人：南京工業大學，
類型：發明
國別省市：
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