專利名稱：非真空太陽能高溫塔式集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能高溫?zé)崂眉夹g(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種非真空太陽能高溫塔式集熱器。
背景技術(shù)：
在太陽能的熱利用中，關(guān)鍵是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。由于太陽能比較分散， 必須設(shè)法把它集中起來，所以，集熱器是各種利用太陽能裝置的關(guān)鍵部分。目前，太陽能高溫?zé)崂妙I(lǐng)域在我國還處于起步階段，普通非真空太陽能管式集熱器及其組件在高溫狀態(tài)下普遍存在發(fā)射率高、吸收率低，整體熱效率低的缺點(diǎn)，無法適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)高速發(fā)展的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足之處，提供一種非真空太陽能高溫塔式集熱器，其結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)獨(dú)特，熱流密度大，效率高，通過優(yōu)化集熱器尺寸可明顯改善峰值性能，進(jìn)一步減少成本投入。本發(fā)明目的是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的非真空太陽能高溫塔式集熱器，采用低疲勞周期的合金作為高溫?zé)峁懿牧?，管型采用?nèi)螺紋管，其管材外壁涂覆高效選擇性涂層。在上述技術(shù)方案中，所述高溫?zé)峁芄軆?nèi)采用熔鹽或者導(dǎo)熱油作為載熱介質(zhì)。在上述技術(shù)方案中，所述高溫?zé)峁艿墓芘沤Y(jié)構(gòu)是由多根合金管材沿載熱介質(zhì)流動(dòng)方向平行排列，管材經(jīng)多彎頭處理，多片管排可組成不同流程，并布置成腔式平板或者圓柱形式；所述高溫?zé)峁懿捎脽o縫管，自動(dòng)焊接組合成管排，其焊接位置都是在管材的中軸線上。在上述技術(shù)方案中，所述高溫?zé)峁芄軆?nèi)載熱介質(zhì)從入口接管流入入口集合管，通過入口集合管進(jìn)入高溫?zé)峁芄芘牛d熱介質(zhì)在向上流動(dòng)的同時(shí)被加熱，匯集到出口集合管， 從出口接管中流出；在上述入口集合管一端，4片高溫?zé)峁芄芘趴v向交錯(cuò)平行排列，4片管排的管材入口端與入口集合管相連，出口端匯合成一片管排，在出口集合管一端再分流成2 片交錯(cuò)排列的管排，2片管排的管材出口端與出口集合管相連。在上述技術(shù)方案中，所述低疲勞周期的合金為316合金、317H合金或625合金。在上述技術(shù)方案中，所述高溫?zé)峁艿墓軓綖镃 15^ 25mm,管壁厚1. (Tl. 75mm。在上述技術(shù)方案中，所述高溫?zé)峁懿捎脙?nèi)螺紋管型C 15*1. 0mm，管內(nèi)徑屯為 13mm,螺距H為5_，螺紋高度h為0. 76_。本發(fā)明非真空太陽能高溫塔式集熱器，熱流密度大，效率高、采用625等合金腔式多流程布置，外表涂覆選擇性涂層，采用強(qiáng)化換熱管型，最大熱流密度1. 42MW/M2，效率可高達(dá)92%。本發(fā)明能夠滿足太陽能高溫塔式聚光發(fā)電對(duì)集熱器熱轉(zhuǎn)換效率的要求，具有高屈服抗蠕變強(qiáng)度，耐高溫腐蝕、氯離子應(yīng)力腐蝕，疲勞周期長，結(jié)構(gòu)簡單，整體設(shè)備使用壽命長，并且能廣泛應(yīng)用于太陽能熱聚光發(fā)電、太陽能干燥、太陽能裂解制氫等方面，開拓了太陽能應(yīng)用的領(lǐng)域，節(jié)約資源，減少污染。


圖1為太陽能高溫塔式集熱器布置示意圖。圖2為本發(fā)明非真空太陽能高溫塔式集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明中高溫?zé)峁艿穆菁y結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明管排形式示意圖。圖5為圖4的側(cè)視圖。
其中1太陽，2鏡面陣，3塔體，4集熱器，5隔熱層，6外殼，7管排，8入口接管，9入口集合管，10出口集合管，11出口接管。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，為保證高效聚光，非真空太陽能高溫塔式集熱器4安裝在塔體3距地面60m高處的吸熱腔室中，太陽光線1通過地面的鏡面陣2反射到腔室內(nèi)的集熱器4，使管內(nèi)的載熱介質(zhì)在流動(dòng)過程中同時(shí)被加熱，熱量通過載熱流體輸送到工藝用熱設(shè)備或其熱發(fā)電設(shè)備中。如圖2所示，非真空太陽能高溫塔式集熱器4外部采用腔體式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用等壁厚、等直徑的低疲勞周期合金制成無縫管，自動(dòng)焊接組合成管排7，焊接位置都在管材的中軸線上，以達(dá)到最小的焊接應(yīng)力效果。隔熱層5使用的保溫材料偽膨脹珍珠巖，與外殼6加強(qiáng)保溫作用。本發(fā)明實(shí)施例可根據(jù)不同的溫度段，選用不同高溫?zé)峁懿牧?，代表性的?316\317H\625合金，在600°C以上時(shí)選用具有高疲勞強(qiáng)度和低熱膨脹系數(shù)的625合金材料， 可增加太陽能集熱器的吸收性容量，降低集熱器的尺寸，從而降低成本。在管型方面采用內(nèi)螺紋管或槽導(dǎo)管強(qiáng)化管內(nèi)換熱膜系數(shù)，外壁涂覆高效選擇性涂層，增加輻射吸收率、降低熱發(fā)射率，提高塔式聚光發(fā)電系統(tǒng)的整體熱效率。上述選擇性吸收涂層為高熱吸收率、低發(fā)射率、性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長的陶瓷涂層，擬在以M基氧化物、Cr基氧化物、NiCr基氧化物或其他過渡族金屬氧化物作為涂層材料基相組織，添加能在涂層中通過失硼、失氧形成硼、氧缺位的陶瓷材料進(jìn)行組合，采用先進(jìn)的復(fù)合粉末制造技術(shù)，采用熱噴涂技術(shù)在管件表面獲得結(jié)構(gòu)與性能穩(wěn)定。高溫?zé)峁軆?nèi)采用熔鹽或者導(dǎo)熱油作為載熱工質(zhì)，實(shí)驗(yàn)證明在輸出同等熱功率情況下，使用625合金的管束，比使用304、316、IncoloySOO管束具有更小的換熱面積。本實(shí)施例中使用625合金制作高溫?zé)峁?，?25合金通過嚴(yán)格控制碳、硅、氮含量在極低的水平，增強(qiáng)了抗疲勞強(qiáng)度，保證低的熱循環(huán)疲勞周期，該材料比其他用在化學(xué)工業(yè)上的標(biāo)準(zhǔn)625合金具有更高的抗疲勞特性。其組成成分可分為以下4種。材質(zhì)一
權(quán)利要求
1.非真空太陽能高溫塔式集熱器，其特征是所述非真空太陽能高溫塔式集熱器采用低疲勞周期的合金作為高溫?zé)峁懿牧希苄筒捎脙?nèi)螺紋管，其管材外壁涂覆高效選擇性涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非真空太陽能高溫塔式集熱器，其特征是所述高溫?zé)峁芄軆?nèi)采用熔鹽或者導(dǎo)熱油作為載熱介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非真空太陽能高溫塔式集熱器，其特征是所述高溫?zé)峁艿墓芘沤Y(jié)構(gòu)是由多根合金管材沿載熱介質(zhì)流動(dòng)方向平行排列，管材經(jīng)多彎頭處理，多片管排可組成不同流程，并布置成腔式平板或者圓柱形式；所述高溫?zé)峁懿捎脽o縫管，自動(dòng)焊接組合成管排，其焊接位置都在管材的中軸線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非真空太陽能高溫塔式集熱器，其特征是所述高溫?zé)峁芄軆?nèi)載熱介質(zhì)從入口接管流入入口集合管，通過入口集合管進(jìn)入高溫?zé)峁芄芘牛d熱介質(zhì)在向上流動(dòng)的同時(shí)被加熱，匯集到出口集合管，從出口接管中流出；在上述入口集合管一端，4 片高溫?zé)峁芄芘趴v向交錯(cuò)平行排列，4片管排的管材入口端與入口集合管相連，出口端匯合成一片管排，在出口集合管一端再分流成2片交錯(cuò)排列的管排，2片管排的管材出口端與出口集合管相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非真空太陽能高溫塔式集熱器，其特征是所述低疲勞周期的合金為316合金、317H合金或625合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非真空太陽能高溫塔式集熱器，其特征是所述高溫?zé)峁艿墓軓綖? 15 0 25mm，管壁厚1. (Tl. 75mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非真空太陽能高溫塔式集熱器，其特征是所述高溫?zé)峁懿捎脙?nèi)螺紋管型它15*1. 0mm，管內(nèi)徑(Ii為13mm，螺距H為5mm，螺紋高度h為0. 76mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能高溫?zé)崂眉夹g(shù)領(lǐng)域，提供一種非真空太陽能高溫塔式集熱器，采用低疲勞周期的合金作為高溫?zé)峁懿牧希苄筒捎脙?nèi)螺紋管，其管材外壁涂覆高效選擇性涂層。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)獨(dú)特，熱流密度大，效率高，通過優(yōu)化集熱器尺寸可明顯改善峰值性能，進(jìn)一步減少成本投入。
文檔編號(hào)F24J2/32GK102155802SQ20111010958
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者馮曉強(qiáng) 申請(qǐng)人:武漢中圣能源環(huán)保工程有限公司