CN106225261B - 一种塔式太阳能电站接收器结构及接收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种塔式太阳能电站接收器结构及接收方法。塔式太阳能电站的镜场面积巨大，定日镜众多，接收器上的能量密度很高，在聚焦比最大的区域一旦热量不能及时带走时容易出现过热烧毁及应力过大的情况。本发明包括汇流罐和若干集热管，集热管的两端均连接在汇流罐上，集热管围成圆筒状结构，在圆筒状结构的集热管上存在一个高聚焦比区域，其特点在于：位于高聚焦比区域中的集热管为呈内凹形结构的内凹集热管。本发明对聚光比最高的区域做出较大的结构调整，扩大此区域的吸热面积，分散了辐射能量，减少管道上的聚焦比；同时漏入接收器另一侧的辐射能量使得整个接收器的温度分布更为合理，减少由于温度过高或应力不均匀带来的损坏。

Description

一种塔式太阳能电站接收器结构及接收方法
技术领域
本发明涉及一种塔式太阳能电站接收器结构及接收方法，属于太阳能光热发电应用技术领域，具体用于塔式太阳能电站集热功能。
背景技术
太阳能光热发电是指利用大规模的定日镜阵列反射太阳光，汇聚于高塔顶上的接收器上，通过导热介质循环带走，并由换热装置产生蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。
目前国际上很多大型的商业化塔式太阳能发电站使用的是全向型的接收器，典型的如Solar Two，Gemasolar，新月沙丘等项目。这种接收器的优点是可以接收来自各个方向的能量，且结构简洁，加工相对容易。但是由于定日镜场效率分布区域的差异，使得接收器南北的定日镜排布差异巨大，对于北半球，接收器北边的镜子远比南边的多，这就使得接收器北侧的集热管受到的辐射能量聚光比也远比南侧的大，造成了北侧集热管温度过高，而南侧集热管温度偏低，辐射和温度分布的不均匀，在太阳能电站运行过程中有较大的安全隐患。
塔式太阳能电站的镜场面积巨大，定日镜众多，接收器上的能量密度很高，聚光比一般超过1000倍，在聚焦比最大的区域，可能会超过1500倍，一旦出现热量不能及时带走的情况，轻则使得传热介质（主要指熔盐）分解或恶化，重则使得接收器烧毁或爆裂，从而使得整个***瘫痪。这个问题一直制约着塔式太阳能电站的发展，严重地阻碍了塔式太阳能电站的商业化进展，如公开日为2014年04月16日，公开号为CN203550249U的中国专利中，公开的塔式太阳能热电站接收器挡光结构，以及公开日为2012年09月05日，公开号为CN202419967U的中国专利中，公开的塔式太阳能热发电站接收器等，均不能解决上述问题，因此急需摸索出一种克服这个问题的技术。
发明内容
针对塔式太阳能发电站接收器辐射和温度不均匀，容易出现过热烧毁及应力过大的情况，而提供一种塔式太阳能电站接收器结构及接收方法。对聚光比最高的区域做出较大的结构调整，扩大此区域的吸热面积，分散了辐射能量，减少管道上的聚焦比；同时漏入接收器另一侧（聚光比较低区域）的辐射能量使得整个接收器的温度分布更为合理，减少由于温度过高或应力不均匀带来的损坏。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该塔式太阳能电站接收器结构包括汇流罐和若干集热管，集热管的两端均连接在汇流罐上，所述集热管围成圆筒状结构，在圆筒状结构的集热管上存在一个高聚焦比区域，其结构特点在于：位于高聚焦比区域中的集热管为呈内凹形结构的内凹集热管。
作为优选，本发明相邻两根内凹集热管之间的间距大于圆筒状结构中相邻两根集热管之间的间距。
作为优选，本发明所述内凹集热管为几字型结构或7字型结构，既分散辐射，又有一定吸收管道热涨的能力。
作为优选，本发明所述内凹集热管等间距均匀分散开。
作为优选，本发明在北半球中，高聚焦比区域位于正北方向的接收器中部位置。
一种使用所述的塔式太阳能电站接收器结构的接收方法，其特点在于：所述接收方法的步骤如下：塔式太阳能发电***中，接收器放置在高塔最顶端，接收来自定日镜场反射的光，介质通过泵从地面输送到汇流罐，再通过集热管流经接收器外表，接受反射光，实现光热转换；在接收器朝北侧的中段区域是高聚焦比区域，高聚焦比区域中的集热管往里凹，称之为内凹集热管，等间距均匀分散开，当反射光在高聚焦比区域聚焦后，进入接收器腔体内部，逐步发散，首先照射在内凹集热管，反射光穿过内凹集热管，照射在接收器腔体内部另一侧（北半球的话为南侧）的集热管上，此处的集热管外侧也受到来自南侧定日镜的光照，因此受热较为均匀。
作为优选，本发明接收器腔体内不能承受辐射的部件尽量往下部摆放，避免强光直接辐射，或者做保护处理。
作为优选，本发明接收器腔体内侧管道的热电偶等测温设备宜避开辐射区，减少直接光照带来的测量偏差。
作为优选，本发明部分聚光仍比较大的区域可使用不同材料的集热管。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：在目前主流的塔式太阳能电站全向型接收器的基础上做出优化改动，通过改变最大聚焦比区域的管道布局，分散了辐射能量，降低了辐射能量集中区管道的温度，缓解了所受的应力，从而提高塔式太阳能热电站的稳定性和可靠性，有利于促进商业化的发展。
附图说明
图1是本发明实施例中塔式太阳能电站接收器结构的主视结构示意图。
图2是本发明实施例中集热管道排布的结构示意图。
图中：1-集热管；2-高聚焦比区域；3-汇流罐； 4-内凹集热管。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1至图2，本实施例中的塔式太阳能电站接收器结构包括汇流罐3和若干集热管1，集热管1的两端均连接在汇流罐3上，集热管1围成圆筒状结构，在圆筒状结构的集热管1上存在一个高聚焦比区域2，位于高聚焦比区域2中的集热管1为呈内凹形结构的内凹集热管4。
本实施例中的相邻两根内凹集热管4之间的间距大于圆筒状结构中相邻两根集热管1之间的间距。内凹集热管4为几字型结构或7字型结构。内凹集热管4等间距均匀分散开。在北半球中，高聚焦比区域2位于正北方向的接收器中部位置。
本实施例中使用塔式太阳能电站接收器结构的接收方法的步骤如下：塔式太阳能发电***中，接收器放置在高塔最顶端，接收来自定日镜场反射的光，介质通过泵从地面输送到汇流罐3，再通过集热管1流经接收器外表，接受反射光，实现光热转换；在接收器朝北侧的中段区域是高聚焦比区域2，高聚焦比区域2中的集热管1往里凹，称之为内凹集热管4，等间距均匀分散开，当反射光在高聚焦比区域2聚焦后，进入接收器腔体内部，逐步发散，首先照射在内凹集热管4，反射光穿过内凹集热管4，照射在接收器腔体内部另一侧（北半球的话为南侧）的集热管1上，此处的集热管1外侧也受到来自南侧定日镜的光照，因此受热较为均匀。
本实施例中的接收器腔体内不能承受辐射的部件尽量往下部摆放，避免强光直接辐射，或者做保护处理。接收器腔体内侧管道的热电偶等测温设备宜避开辐射区，减少直接光照带来的测量偏差。部分聚光仍比较大的区域可使用不同材料的集热管1。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种塔式太阳能电站接收器结构，包括汇流罐和若干集热管，集热管的两端均连接在汇流罐上，所述集热管围成圆筒状结构，在圆筒状结构的集热管上存在一个高聚焦比区域，其特征在于：位于高聚焦比区域中的集热管为呈内凹形结构的内凹集热管。
2.根据权利要求1所述的塔式太阳能电站接收器结构，其特征在于：相邻两根内凹集热管之间的间距大于圆筒状结构中相邻两根集热管之间的间距。
3.根据权利要求1所述的塔式太阳能电站接收器结构，其特征在于：所述内凹集热管为几字型结构或7字型结构。
4.根据权利要求1所述的塔式太阳能电站接收器结构，其特征在于：所述内凹集热管等间距均匀分散开。
5.根据权利要求1所述的塔式太阳能电站接收器结构，其特征在于：在北半球中，高聚焦比区域位于正北方向的接收器中部位置。
6.一种使用如权利要求1～5任一权利要求所述的塔式太阳能电站接收器结构的接收方法，其特征在于：所述接收方法的步骤如下：塔式太阳能发电***中，接收器放置在高塔最顶端，接收来自定日镜场反射的光，介质通过泵从地面输送到汇流罐，再通过集热管流经接收器外表，接受反射光，实现光热转换；在接收器朝北侧的中段区域是高聚焦比区域，高聚焦比区域中的集热管往里凹，称之为内凹集热管，等间距均匀分散开，当反射光在高聚焦比区域聚焦后，进入接收器腔体内部，逐步发散，首先照射在内凹集热管，反射光穿过内凹集热管，照射在接收器腔体内部另一侧的集热管上，此处的集热管外侧也受到来自南侧定日镜的光照，因此受热较为均匀。
7.根据权利要求6所述的塔式太阳能电站接收器结构的接收方法，其特征在于：接收器腔体内不能承受辐射的部件尽量往下部摆放，避免强光直接辐射，或者做保护处理。
8.根据权利要求6所述的塔式太阳能电站接收器结构的接收方法，其特征在于：接收器腔体内侧管道的测温设备宜避开辐射区，减少直接光照带来的测量偏差。
9.根据权利要求6所述的塔式太阳能电站接收器结构的接收方法，其特征在于：部分聚光仍比较大的区域可使用不同材料的集热管。
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