阅读说明：本技术 一种新型熔盐吸热器 (Novel fused salt heat absorber ) 是由 童良怀 肖刚 刘震杰 徐小捷 周文 王涛 夏尚 蒋文涣 黄旭 王海亮 于 2020-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型熔盐吸热器,包括：分配集箱、连通管、吸热管、进口集箱、出口集箱、中间集箱；分配集箱通过连通管与进口集箱连接；进口集箱和出口集箱为一体式结构,中间采用隔板分离；进口集箱与出口集箱通过吸热管连接；吸热管包括上排吸热管和下排吸热管；上排吸热管与下排吸热管通过中间集箱连接。本发明结构紧凑,贴近实物,尽可能地提高吸热器对实验室内配套的太阳能模拟聚光器的热辐射吸收率,同时也考虑了制造加工的可行性,针对熔盐易凝固的特点,采取了防范措施,防止了熔盐冷态时在吸热器内积存,在进、出口和中间集箱上预留了足够的测温仪表接口,为后续试验收集熔盐温度提供了条件。(The invention discloses a novel molten salt heat absorber, which comprises: the heat absorption device comprises a distribution header, a communicating pipe, a heat absorption pipe, an inlet header, an outlet header and an intermediate header; the distribution header is connected with the inlet header through a communicating pipe; the inlet header and the outlet header are of an integrated structure, and the middle part is separated by a partition plate; the inlet header and the outlet header are connected through a heat absorption pipe; the heat absorption pipes comprise an upper row of heat absorption pipes and a lower row of heat absorption pipes; the upper row of heat absorption pipes are connected with the lower row of heat absorption pipes through a middle header. The solar energy collection device is compact in structure, close to a real object, capable of improving the heat radiation absorption rate of the heat absorber to the solar energy simulation condenser matched in the laboratory as much as possible, considering the feasibility of manufacturing and processing, taking precautionary measures aiming at the characteristic that the molten salt is easy to solidify, preventing the molten salt from being accumulated in the heat absorber in a cold state, reserving enough temperature measuring instrument interfaces on the inlet, the outlet and the middle header, and providing conditions for collecting the temperature of the molten salt in subsequent tests.)

一种新型熔盐吸热器

技术领域

本发明涉及太阳能光热发电技术领域，具体地说，特别涉及一种新型熔盐吸热器。

背景技术

光热效率较高，对电网友好，是太阳能发电发展的重要方向，主要有塔式、碟式、槽式、线性菲涅尔式四种形式。塔式太阳能光热发电的规模较大，发电成本有望进一步降低，发展潜力很大。其吸热器将聚集的太阳光热吸收并转化为工作流体(熔盐、水或空气等)的热能，是电站系统的核心部件之一。多种传热工质中，以熔盐作为工质的吸热器集热温度较高，运行压力低，在目前塔式太阳能光热电站中应用最为广泛。

现有的塔式太阳能光热电站主要分布在我国西北，受外界的自然条件影响，吸热器的工作温度变化极大，现有的熔盐吸热器缺乏不同环境下吸热器温降特性分析以及如何采取最优的防护结构研究。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种新型熔盐吸热器。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种新型熔盐吸热器，包括：分配集箱、连通管、吸热管、进口集箱、出口集箱、中间集箱；

所述分配集箱通过所述连通管与所述进口集箱连接；所述进口集箱和所述出口集箱为一体式结构，中间采用隔板分离；所述进口集箱与所述出口集箱通过所述吸热管连接；所述吸热管包括上排吸热管和下排吸热管；所述上排吸热管与所述下排吸热管通过所述中间集箱连接。

进一步地，所述分配集箱、进口集箱、出口集箱、中间集箱均设置有接口，所述接口包括N1、N2、N3a、N3b、N3c、N4a、N4b、N4c；所述接口为法兰连接。

进一步地，所述新型熔盐吸热器上排吸热管、下排吸热管各由数量相同的吸热管并联组成，上排吸热管采用直管，下排吸热管两端采用弯头连接，所述上排吸热管和下排吸热管的直管段长度覆盖实验室内配套的太阳能模拟聚光器的有效照射范围，所述上排吸热管和下排吸热管通过中间集箱采用串联连接。

进一步地，所述上排吸热管和下排吸热管与进口集箱、出口集箱、中间集箱连接采用错列布置；所述上排吸热管和下排吸热管的直管段在同一水平面上；所述吸热管之间的间隙为1mm。

进一步地，所述吸热管采用1％的倾斜度；所述分配集箱、中间集箱和出口集箱底部均设置有排污管。

进一步地，所述进口集箱、出口集箱、中间集箱上分别安装有测温仪表。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明提供的一种新型熔盐吸热器，模拟了塔式太阳能吸热器的结构，采用的吸热管规格材质和目前实际在役的吸热器一致，结构紧致，尽可能地提高吸热器对实验室内配套的太阳能模拟聚光器热辐射的吸收率，同时也考虑了制造加工的可行性，针对熔盐易凝固的特点，采取了防范措施，防止了熔盐冷态时在吸热器内积存，在进、出口和中间集箱上预留了足够的测温仪表接口，为后续试验收集熔盐温度提供了条件。通过调整太阳能模拟聚光器的开关数量，研究辐射逐渐消失，改变熔盐吸热器外环境风速、防护材料、熔盐质量流量和进口温度等因素,可以分别研究不同条件改变对聚光辐射消失后熔盐吸热器的温降特性并通过增加吸热器外防护结构减慢吸热器温降速度。对比分析不同防护结构下吸热器的温降特性，寻找最优防护结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种新型熔盐吸热器的主视图；

图2是本发明实施例的一种新型熔盐吸热器的俯视图；

图3是图2中A-A截面图；

图4是图2中B-B截面图；

图5是图2中C-C截面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供了一种新型熔盐吸热器，参见图1-5，包括：分配集箱3、连通管5、吸热管、进口集箱9、出口集箱11、中间集箱12；

所述分配集箱3通过所述连通管5与所述进口集箱9连接；所述进口集箱9和所述出口集箱11为一体式结构，中间采用隔板10分离；所述进口集箱9与所述中间集箱12通过所述上排吸热管7连接；所述中间集箱12与所述出口集箱11通过所述下排吸热管8连接；所述吸热管包括上排吸热管7和下排吸热管8。

具体地，所述分配集箱3的一端设置有熔盐进口接口N1，N1由第一接管1和法兰2组成，熔盐从第一接管1流入分配集箱，分配集箱3两端是端盖4；熔盐通过分配集箱3另外一端的连通管5流入到所述进口集箱9，再从上排吸热管7流入到中间集箱12，中间集箱12两端是端盖6，熔盐通过下排吸热器8再流入到出口集箱11；在出口集箱11设置有熔盐出口接口N2，N2由第一接管1和法兰2组成，在进口集箱9上设置有N3a测温口、出口集箱11上设置有N3b测温口、中间集箱12上设置有N3c测温口，N3a、N3b、N3c均通过第一接管1和法兰2与测温仪表连接；在进口集箱9上设置有N4b排污口、出口集箱11上设置有N4a排污口、中间集箱12上设置有N4c排污口，N4a、N4b、N4c均通过第二接管13、法兰盖14与***的排污管采用所述螺柱15和螺母16固定连接，法兰盖14连接面设置有金属缠绕垫17。

本实施例中，熔盐进入吸热器后先到分配集箱汇集，再通过三根连通管流入进口集箱，可以避免吸热管内熔盐的质量流速不一致；为了保证结构的简单和对称，进口集箱、出口集箱做成一体，中间采用隔板分离；同时，由于熔盐的粘性较大，为了减少流动阻力，上排吸热管与下排吸热管之间未采用弯头连接，而是采用中间集箱连接方式，这样阻力大大降低，并且中间集箱可以对上排吸热器内因吸热状况差异而存在温差的熔盐进行一次混合，避免熔盐在下排吸热管温差进一步加大。

进一步地，所述分配集箱、进口集箱、出口集箱、中间集箱均设置有接口，所述接口包括N1、N2、N3a、N3b、N3c、N4a、N4b、N4c；所述接口为法兰连接。

具体地，本实施例中，该新型熔盐吸热器为试验装置，为了移动和拆卸的方便，熔盐进口接口N1，熔盐出口接口N2，测温口N3a、N3b、N3c以及排污口N4a、N4b、N4c均设置为法兰连接。

进一步地，所述新型熔盐吸热器上排吸热管、下排吸热管各由数量相同的吸热管并联组成，上排吸热管采用直管，下排吸热管两端采用弯头连接，上下排吸热器的直管段长度覆盖实验室内配套的太阳能模拟聚光器的有效照射范围，所述上排吸热管和下排吸热管通过中间集箱采用串联连接。

具体地，本实施例中，该新型熔盐吸热器模拟了太阳能塔式吸热器的现场状况，为了充分利用实验室内配套的太阳能模拟聚光器热辐射的热能，提高吸热管内的熔盐温度，将吸热管布置在同一个水平面上，分为上下两排吸热管，所述上排吸热管和下排吸热管的直管段大于太阳能模拟聚光器的有效照射范围边长，同一排吸热管采用并列布置，所述上排吸热管和下排吸热管采用串联布置，拉长了熔盐在吸热管内的流动行程；为了下排吸热管与上排吸热管能布置在同一平面，下排吸热管与中间集箱、出口集箱采用弯头连接。

进一步地，所述上排吸热管和下排吸热管与进口集箱、出口集箱、中间集箱连接采用错列布置；所述上排吸热管和下排吸热管的直管段在同一水平面上，所述吸热管之间的间隙为1mm，在其他实施例中，可根据需求将吸热管之间的间隙降低到最小。

具体地，本实施例中，实验室内配套的太阳能模拟聚光器的有效照射范围为边长300mm的正方形，为提高管屏有效吸热面积，吸热管之间间隙最好调整到最小，但是如果管子间距过小，无法焊接加工，该新型熔盐吸热器所述上排吸热管和下排吸热管与进口集箱、出口集箱、中间集箱连接采用错列布置，避免了焊接难题，同时吸热管的间隙调整为最小，这样做到有效照射范围充分利用。

进一步地，所述吸热管采用1％的倾斜度；所述分配集箱、中间集箱和出口集箱底部均设置有排污管。

具体地，本实施例中，为了防止在冷态时熔盐在吸热器内积存，那样可能导致整个吸热器被堵塞，本熔盐吸热管采用了1％的倾斜度，在分配集箱、中间集箱和出口集箱底部都有排污管，这样确保整个吸热器内的熔盐在需要时候可以迅速排净。吸热器除了吸热管外，其他部分缠绕电伴热带并包裹保温棉防止熔盐凝固。

进一步地，所述进口集箱、出口集箱、中间集箱上分别安装有测温仪表。

具体地，本实施例中，在进口集箱、出口集箱、中间集箱上分别安装了测温仪表可以直观观察吸热器内熔盐温度，结合其他装置和仪表，可以对吸热器的热效率进行评价，这是国内首次对吸热器的热效率进行测定和评价；在吸热管外表面安装测温装置，可以观察在不同太阳能模拟聚光器照射强度下，吸热管外表面的温度变化，可以防止管壁超温。

本实施例中，采用该新型熔盐吸热器再结合试验内其他的辅助设施，通过改变熔盐吸热器外环境风速、防护材料、熔盐质量流量等因素,可以分别测试了不同环境风速、不同防护材料种类、不同防护材料厚度、不同空气层间距、不同质量流量和不同熔盐进口温度对聚光辐射消失后吸热器外壁面温降特性并通过增加吸热器外防护结构减慢吸热器温降速度。对比分析不同防护结构下吸热器的温降特性，寻找最优防护结构。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明提供的一种新型熔盐吸热器，模拟了塔式太阳能吸热器的结构，采用的吸热管规格材质和目前实际在役的吸热器一致，结构紧致，尽可能地提高吸热器对实验室内配套的太阳能模拟聚光器辐射热能的吸收率，同时也考虑了制造加工的可行性，针对熔盐易凝固的特点，采取了防范措施，防止了熔盐冷态时在吸热器内积存，在进、出口和中间集箱上预留了足够的测温仪表接口，为后续试验收集熔盐温度提供了条件。通过调整太阳能模拟聚光器的开关数量，研究辐射逐渐消失(太阳能模拟聚光器功率减小直至关闭)，改变熔盐吸热器外环境风速、防护材料、熔盐质量流量和进口温度等因素,可以分别研究不同条件改变对聚光辐射消失后熔盐吸热器的温降特性并通过增加吸热器外防护结构减慢吸热器温降速度。对比分析不同防护结构下吸热器的温降特性，寻找最优防护结构。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。