一种塔式太阳能电站发电用逆流式高温粒子吸热器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111829197A(43)申请公布日2020.10.27(21)申请号201910306095.2(22)申请日2019.04.17(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区北农路2号(72)发明人孔艳强江凯军张强杨立军杜小泽杨勇平(51)Int.Cl.F24S60/00(2018.01)F24S80/00(2018.01)F24S70/10(2018.01)权利要求书1页说明书3页附图5页(54)发明名称一种塔式太阳能电站发电用逆流式高温粒子吸热器(57)摘要本发明公开了属于太阳能热发电领域的一种塔式太阳能电站发电用逆流式高温粒子吸热器，吸热器顶部装有粒子储料槽（1），颗粒（3）自上而下沿吸热器（2）流动。吸热器底部有布风室（4），颗粒从布风室侧面流出，空气自下而上流动，从顶部空气出流段（12）流出。吸热器气固体系逆向流动，颗粒无序碰撞，传热系数大、混合度高。通过控制气体流量调节颗粒下降速度和有效停留时间。此外，空气自下而上流动过程先吸热后对颗粒放热，可以减少流出系统的能量损失。本发明一种塔式太阳能电站发电用逆流式高温粒子吸热器具有操控性强、壁面与颗粒的传热系数高、热损失小的特点，展现了良好的应用前景。CN111829197ACN111829197A权利要求书1/1页1.一种塔式太阳能电站发电用逆流式高温粒子吸热器，其特征在于，所述吸热器由粒子槽（1）、吸热器管（2）、固体吸热颗粒（3）、布风室（4）、颗粒出口段（5）、空气出流段（12）以及相连接管路阀门组成；固体粒子从粒子槽（1）内进入，自上而下流动，受热后的高温粒子由吸热器出口段（5）流出进入热粒子储罐；空气通过空气进口总管（7）进入底部布风室（4），然后进入吸热器管（2）内，自下而上与粒子形成逆向流动，后从吸热器顶部出流段（12）排出。2.根据权利要求1所述一种塔式太阳能电站发电用逆流式高温粒子吸热器，其特征在于吸热器管（2）采用合金耐高温金属材料；粒子下落过程，固相体积份额为25%-55%，颗粒直径为μm或mm量级，颗粒可耐1000℃以上高温；为减少颗粒与颗粒以及颗粒与壁面磨损，颗粒形状为近球形。3.根据权利要求1所述一种塔式太阳能电站发电用逆流式高温粒子吸热器，其特征在于布风室（4）位于吸热器管底部中心位置，布风室投影面积与吸热器管横截面积比1/4~3/4，具体根据颗粒性质和运行参数而定；为保证布风均匀，采用弧形布风板或梯形布风板，布风板上均匀开口，开口方向为布风板法向方向；粒子下降速度以及颗粒浓度通过调节布风进行控制；顶部空气出流口为网筛结构，允许空气流过网口，通过设定网口大小限定颗粒通过。4.根据权利要求1所述一种塔式太阳能电站发电用逆流式高温粒子吸热器，其特征在于吸热器管束环形布置于塔顶四周或以墙式结构布置于腔式吸热器内部，粒子槽（1）根据吸热器管束排列方式不同呈环形或者线形结构。5.根据权利要求1所述一种塔式太阳能电站发电用逆流式高温粒子吸热器，其特征在于粒子和空气采用分区控制方法；吸热器布风管道（6）连通到各区段空气分配联箱（8），且每根布风管道（6）上装有风量计和节流阀，便于布风控制；吸热器出口段（5）连通出口粒子各区段粒子储箱（9）。2CN111829197A说明书1/3页一种塔式太阳能电站发电用逆流式高温粒子吸热器技术领域[0001]本发明属于太阳能热发电领域，特别涉及一种塔式太阳能电站发电用逆流式高温粒子吸热器。背景技术[0002]太阳能是作为清洁高效的可再生能源，近年来在我国太阳能资源丰富的地区获得了广泛采用。塔式太阳能热发电技术因集热效率高、热功转换效率高、系统综合效率高、成本降低空间大，以及适合大规模应用等优点，代表了聚焦型太阳能热发电技术的发展趋势。塔式太阳能电站主要由定日镜场、吸热器、储热系统和汽轮发电机组所组成，其中吸热器系统作为实现太阳能向热能转换的关键部件，保证其高性能安全运行是太阳能热发电研究与应用的重要环。[0003]传统太阳能吸热器多采用二元硝酸盐(NaNO3-KNO3，也被称为太阳盐)作为传热介质，当工作温度超过550℃时，太阳盐的化学惰性减弱，易分解腐蚀金属管壁，当温度低于250℃时，熔盐凝固，影响系统安全运行，需启动伴热系统。为提高太阳能热发电效率，降低发电成本，研究新型高温太阳能吸热器结构尤为重要。近年来，国内外学者先后提出了多种高温吸热器结构：中科院电工所提出的固体颗粒堆积床式空气吸热器，其目的是为了加热高温空气，但存在能量存储问题；北京化工大学研究的水平式粒子高温粒子吸热器，其结构为狭长矩形通道，粒子不容易实现塔式吸热器结构，而且常伴有热应力问题；法国研究人员提出了悬浮上升式鼓泡流化床粒子吸热器，粒子在空气流化的作用下悬浮