專利名稱：一種太陽能熱發(fā)電站用承壓式空氣吸熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽能熱發(fā)電站用空氣吸熱器，特別涉及碳化硅泡沫陶瓷承壓式空氣吸 熱器。
背景技術：
太陽能是取之不盡用之不竭的可再生能源，在化石燃料逐年減少、國際能源形勢日趨嚴 峻的今天，開發(fā)利用太陽能是實現(xiàn)能源供應多元化、保證能源安全的重要途徑之一。塔式熱 發(fā)電裝置基本原理是利用眾多的定日鏡，將太陽輻射反射到置于塔上的太陽能接收器上，借 助加熱工質(zhì)產(chǎn)生過熱蒸汽或高溫空氣，驅(qū)動發(fā)電機組，產(chǎn)生電能。高溫太陽能吸熱器是塔式 熱發(fā)電系統(tǒng)的核心部件。國外圍繞此項技術進行了諸多研究，主要集中在美國、西班牙、德 國、以色列、澳大利亞、韓國等。其中應用較多的是容積式吸熱器，就是一種由三維基體所 構成的接受太陽輻射的吸熱體，流過的工作流體與其進行直接的熱交換而被加熱。容積式太 陽能吸熱器通常有一個空心殼體，用于容納容積式太陽能吸收裝置，殼體由玻璃透光窗覆蓋， 形成封閉的吸熱裝置腔體，腔體可以容納與吸收裝置直接接觸的工作流體，工作流體流過吸 熱裝置腔體，從吸收裝置上吸收熱量。美國專利4394859公開了一種以空氣為傳熱流體的柱 狀金屬管式吸熱器，該吸熱器對金屬要求較高，系統(tǒng)復雜，成本高，而且許用能流密度較低， 難以獲得高溫度的空氣。美國專利4777934公布了采用帶有粒子的壓縮空氣為傳熱介質(zhì)的太 陽能吸熱器，其溫度可被加熱至700'C，該吸熱器無法應用到更高的溫度。美國專利 US6668555B1公布了基于吸熱器的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，采用熱管式太陽能吸熱器，其傳熱工質(zhì) 為空氣，雖然傳熱效率較高，但應用于高溫需要采用金屬鈉等物質(zhì)作為熱管內(nèi)的相變材料， 對安全性要求苛刻。中國專利CN2758657提出了腔式太陽能吸收器，分為內(nèi)外兩個腔，內(nèi)腔 體臨近石英玻璃窗表面涂覆太陽能選擇性吸收涂層，并且采用不同的物質(zhì)用于傳熱和蓄熱， 用于高溫場合，但其結構較為復雜。中國專利CN2872208提出了一種空腔式太陽能吸收器， 采用了針管冷卻玻璃窗、管狀吸熱體，管狀吸熱體的換熱表面積小，傳熱效率不高，并且釆 用不同材料作為吸熱體與蓄熱體，結構復雜。中國專利200710099039.3提出了將碳化硅泡沫 陶瓷用于太陽能塔式電站空氣吸熱器，雖然充分利用碳化硅泡沫陶瓷高效吸熱、傳熱的特性， 但無法在不使用密封玻璃窗情況下獲得高溫、高壓空氣。
綜上所述，為了獲得高溫、高壓空氣，對于容積式空氣吸熱器而言，均無一例外的采用 了玻璃窗以構建承壓環(huán)境和透過太陽輻射能，由于目前的技術限制，可供高溫使用的透光、密封石英玻璃無法被加工成較大尺寸，而且在高溫使用環(huán)境中需要配備冷卻系統(tǒng)以避免不同
材料間聯(lián)接引起的熱應力破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有承壓式空氣吸熱器必需安裝有密封玻璃窗而帶來的結構復雜、 高溫及大容量使用受限的缺點，提供一種碳化硅泡沫陶瓷與致密碳化硅陶瓷一體成型的太陽 能空氣吸熱器。本發(fā)明采用碳化硅泡沫陶瓷材料作為太陽能吸熱體，利用碳化硅泡沫陶瓷自 身三維多孔結構、吸收率高、耐高溫、高導熱的特點，致密碳化硅陶瓷形成密閉的空腔以構 造承壓環(huán)境，與填充的碳化硅泡沫陶瓷空隙共同構成空氣流道，不需要使用密封玻璃。作為 吸熱體和強化換熱用的碳化硅泡沫陶瓷和致密碳化硅陶瓷均具有儲熱功能，可以在一定時間 內(nèi)避免空氣溫度的較大波動。本發(fā)明可根據(jù)使用要求建造較大容量的承壓式空氣吸熱器。
本發(fā)明的碳化硅泡沫陶瓷承壓式太陽能空氣吸熱器，以空氣為傳熱介質(zhì)，吸熱器由碳化 硅泡沫陶瓷吸熱體、承壓空氣腔、空氣流道、保溫結構組成。碳化硅泡沫陶瓷吸熱體位于面 向太陽能聚光能流投入側，面向太陽能聚光能流投射一側為采光面。承壓空氣腔由致密碳化 硅陶瓷構成，預留有空氣進口通道和空氣出口通道。承壓空氣腔內(nèi)壁面與其內(nèi)充滿的碳化硅 泡沫陶瓷空隙構成空氣流道。碳化硅泡沫陶瓷吸熱體背向太陽能聚光能流投入側與承壓空氣 腔壁一體成型或者緊密接觸，承壓空氣腔壁的內(nèi)壁面與空氣流道內(nèi)填充的泡沫碳化硅陶瓷一 體成型或者緊密接觸。碳化硅泡沫陶瓷吸熱體除采光面和背面外的其余外表面外包覆有保溫 層，承壓空氣腔外壁面除連接碳化硅泡沫陶瓷吸熱體部分均包覆有保溫層。保溫層既能減少 熱損失，又可發(fā)揮密封作用，防止熱空氣流入環(huán)境中。經(jīng)聚光設備收集的太陽輻射能投射到 碳化硅泡沫陶瓷吸熱體上，由于碳化硅泡沫陶瓷的三維多孔特征，太陽能聚光能流部分被碳 化硅泡沫陶瓷表面吸收，部分穿過表面孔隙，被碳化硅泡沫陶瓷吸熱體內(nèi)部的陶瓷骨架吸收， 可實現(xiàn)輻射能的體吸收。吸收了輻射能的碳化硅泡沫陶瓷吸熱體溫度升高，輻射能轉(zhuǎn)化為碳 化硅泡沫陶瓷的熱能。碳化硅泡沫陶瓷具有很高的導熱系數(shù)，熱量迅速在陶瓷骨架間傳導， 熱量穿過承壓空氣腔壁面的致密碳化硅陶瓷傳至空氣流道內(nèi)的碳化硅泡沫陶瓷，使其溫度升 高。壓縮機將高壓冷空氣引入承壓空氣腔內(nèi)，由于碳化硅泡沫陶瓷的多孔特征，空氣與空氣 流道內(nèi)的碳化硅泡沫陶瓷間有很大的接觸面積，冷空氣與熱的碳化硅泡沫陶瓷表面間進行對 流傳熱，吸收熱量后溫度升高，可獲得高溫空氣，整個換熱過程的空氣可以具有0.1-1MPa的 壓力。
碳化硅泡沫陶瓷和致密碳化硅陶瓷自身的熱容量可以存儲一定熱量，可以在系統(tǒng)沒有太 陽輻射能投入時加熱空氣。碳化硅泡沫陶瓷耐溫超過1600'C，確保了本發(fā)明的空氣吸熱器可 以用于較高的溫度。碳化硅泡沫陶瓷骨架的導熱系數(shù)大于100W/m/K，在太陽投入輻射不均時，局部吸熱的形成高溫可以通過骨架向四周及承壓空氣腔的致密碳化硅陶瓷內(nèi)迅速傳導，通過 設計l一6mm的三維孔隙結構，可以最大限度的吸收投入輻射能。通過設計l一6mm的三維孔隙 結構，使得空氣流道內(nèi)的碳化硅泡沫陶瓷可以具備較高的傳熱效率和較低的流動阻力，可使 不同溫度的空氣充分混合，達到均勻溫度的目的。溫度均勻的空氣在整個空氣流道內(nèi)流場穩(wěn) 定，可以降低流動阻力和提高吸熱體的吸熱效率，溫度場的均勻分布，避免了局部的過熱破 壞，提高了吸熱器的安全性。
本發(fā)明太陽能空氣吸熱器有平板吸熱方式和空腔吸熱方式。平板吸熱方式是將碳化硅泡 沫陶瓷吸熱體及空氣流道均做成平板式，直接置于匯聚的太陽光下進行吸熱，高壓冷空氣從 承壓空氣腔一側流入，在流動過程中從空氣流道內(nèi)的碳化硅泡沫陶瓷獲得熱量，提升溫度。 空腔吸熱方式是將碳化硅泡沫陶瓷吸熱體部分制成一吸收輻射的腔體，主要目的是減少向外 界環(huán)境的輻射熱損失。
本發(fā)明工作過程如下
經(jīng)聚光設備收集的太陽輻射能投射到碳化硅泡沫陶瓷吸熱體上，由于碳化硅泡沫陶瓷的 三維多孔特征，輻射能部分被碳化硅泡沫陶瓷表面吸收，部分穿過表面孔隙，被碳化硅泡沫 陶瓷吸熱體內(nèi)部的陶瓷骨架吸收，輻射能轉(zhuǎn)化為碳化硅泡沫陶瓷的熱能，使得吸收了輻射能 的碳化硅泡沫陶瓷部分溫度升高。碳化硅泡沫陶瓷具有很高的導熱系數(shù)，熱量迅速在陶瓷骨 架間傳導，熱量穿過承壓空氣腔壁面的致密碳化硅傳至空氣流道內(nèi)的碳化硅泡沫陶瓷，使其 溫度升高?？諝鈮嚎s機將高壓冷空氣引入承壓空氣腔內(nèi)，溫度較低的冷空氣與溫度較高的碳 化硅泡沫陶瓷表面間進行對流傳熱，由于碳化硅泡沫陶瓷的三維孔隙結構特征，使得空氣與 吸熱體的傳熱面積較大，傳熱效率較高。選擇其孔隙大小在l-6mm之間，提高孔隙率可以增 加空氣與骨架的換熱面積，提高空氣的傳熱效率，但孔隙率的提高會減少儲熱量。碳化硅泡 沫陶瓷骨架及致密碳化硅陶瓷的導熱系數(shù)是一重要參數(shù)，選擇高導熱率材料有利于提高傳熱 效率、促進吸熱體內(nèi)溫度均勻和控制空氣流動穩(wěn)定性。,合理選擇碳化硅泡沫陶瓷材料和設計 孔隙結構是設計的重要因素。吸熱體用的碳化硅泡沫陶瓷與空氣流道內(nèi)的碳化硅泡沫陶瓷孔 隙結構可以相同也可以不同。另外，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體、致密碳化硅陶瓷的承壓空氣腔 壁面及空氣流道內(nèi)的碳化硅泡沫陶瓷自身的熱容量具有儲熱功能，可以在太陽能投入不足的 情況下提供一定時間間隔的熱量加熱空氣；在沒有空氣流入的情形下，碳化硅泡沫陶瓷吸熱 體吸收的輻射能全部轉(zhuǎn)化為碳化硅泡沫陶瓷和致密碳化硅陶瓷自身熱容量，提高自身溫度進 行顯熱儲熱，適用于空氣吸熱器的啟動階段。
本發(fā)明結構簡單，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體、承壓空氣腔壁面和空氣流道均由碳化硅陶瓷 組成，三者可以在材料制備過程一體成型，熱膨脹系數(shù)接近，抗熱震性能相近，可確保在較高太陽能聚光能流投入條件下安全運行，并可根據(jù)使甩需求分別設計碳化硅泡沫陶瓷吸熱體 和空氣流道內(nèi)的碳化硅泡沫陶瓷的孔隙結構，達到高效吸收輻射能、高效傳熱的目的。碳化 硅泡沫陶瓷吸收輻射能力強，三維孔隙結構使得空氣換熱面積大，熱轉(zhuǎn)換效率高，根據(jù)碳化 硅泡沫陶瓷材質(zhì)和結構設計的不同，本發(fā)明可以獲得溫度范圍為70(TC-130(rC、 lMPa壓力以 上的高溫、高壓空氣。同時碳化硅泡沫陶瓷和致密碳化硅陶瓷兼有儲熱功能，可以在一定時 間間隔內(nèi)控制空氣溫度輸出參數(shù)的波動。


圖l本發(fā)明平板吸熱式碳化硅泡沫陶瓷太陽能空氣吸熱器示意圖； 圖2本發(fā)明空腔吸熱式碳化硅泡沫陶瓷太陽能空氣吸熱器示意圖； 圖3定日鏡場圓形布置的太陽能塔式電站示意圖4a本發(fā)明圓柱形碳化硅泡沫陶瓷太陽能空氣吸熱器示意圖，圖4b是圖4a的A-A剖面圖； 圖5定日鏡場扇形布置的太陽能塔式電站示意圖6a本發(fā)明腔式碳化硅泡沫陶瓷太陽能空氣吸熱器示意圖，圖6b是圖6a的A-A剖面圖； 圖中l(wèi)太陽能聚光能流、2碳化硅泡沫陶瓷吸熱體3承壓空氣腔、4空氣流道、5高
壓冷空氣、6高壓熱空氣、7保溫層、8定日鏡、9吸熱塔、10圓柱形空氣吸熱器、11腔
式空氣吸熱器、12采光口；
具體實施例方式
圖l所示為本發(fā)明平板吸熱式碳化硅泡沫陶瓷太陽能空氣吸熱器。吸熱器為平板式。該
吸熱器由碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2、承壓空氣腔3、空氣流道4及保溫層7組成，碳化硅泡沫陶
瓷吸熱體2位于面向太陽能聚光能流1投射一側，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2接收太陽能聚光能
流l的一面為采光面，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2背向太陽能聚光能流1的一側與承壓空氣腔3外
壁面一體成型或緊密接觸，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2具有較高的輻射吸收率，泡沫陶瓷孔隙
大小和孔結構的選擇由空氣流場參數(shù)和太陽能聚光能流l的分布情況決定，其原則是可最大
量吸收太陽能聚光能流l。承壓空氣腔3為預留有空氣流入口和空氣流出口的致密碳化硅陶瓷
空腔，供空氣的流入與流出，形成一承壓容器。構成承壓空氣腔3的致密碳化硅陶瓷具有較
高的導熱系數(shù)，并可承受lMPa以上壓力，可耐受130(TC以上高溫。承壓空氣腔3的內(nèi)壁面及
承壓空氣腔3內(nèi)填充的碳化硅泡沫陶瓷空隙構成空氣流道4。填充的碳化硅泡沫陶瓷具備較高
的換熱系數(shù)和較低流動阻力系數(shù)，并與承壓空氣腔3的內(nèi)壁面一體成型或緊密接觸。碳化硅
泡沫陶瓷吸熱體2除采光面和背向太陽能聚光能流1的一側外的其余外表面包覆有保溫層7，
承壓空氣腔3未連接碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2的外表面均包覆有保溫層7，保溫層7位于承壓式
空氣吸熱器的最外側。保溫層7具有較低的導熱系數(shù)和較高耐溫性能，長期使用溫度不低于1600'C，以滿足獲得1300'C空氣的需要，并且在長期的使用期間保持其在空氣中的化學穩(wěn)定-性。
工作時，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2接收到太陽能聚光能流1，溫度升高，熱量經(jīng)面向太陽 能聚光能流1側的承壓空氣腔3的致密碳化硅陶瓷壁面?zhèn)魅肟諝饬鞯?內(nèi)的碳化硅泡沫陶瓷， 高壓冷空氣5流入空氣流道4被加熱獲得高壓熱空氣6。包覆的保溫層7可以有效防止熱量的向 外界環(huán)境散失，提高高壓熱空氣6的溫度。平板吸熱式空氣吸熱器可作為空氣吸熱單元，多 個空氣吸熱單元并聯(lián)或串聯(lián)使用，優(yōu)化吸熱效率和系統(tǒng)效率。
圖2所示為本發(fā)明空腔吸熱式碳化硅泡沫陶瓷太陽能空氣吸熱器。吸熱器為空腔形式， 剖面圖如圖2所示。腔體形式可以根據(jù)需要選定為拋物線型、半圓形及其他對稱結構，其原 則是腔體向外界的輻射角系數(shù)盡量小。該吸熱器由碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2、承壓空氣腔3、 空氣流道4及保溫層7組成。碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2位于腔體內(nèi)部，可直接接收投射到腔體 內(nèi)的太陽能聚光能流l，接收太陽能聚光能流l的一面為采光面，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2背 向太陽能聚光能流1的一側與承壓空氣腔3外壁面一體成型或緊密接觸，碳化硅泡沫陶瓷吸熱 體2具有較高的輻射吸收率。泡沫陶瓷孔隙大小和孔結構的選擇由空氣流場參數(shù)和太陽能聚 光能流l的分布情況決定，其原則是可最大量吸收太陽能聚光能流l。承壓空氣腔3為預留有 空氣流入口和空氣流出口的致密碳化硅陶瓷方形空腔，供空氣的流入與流出，形成一承壓容 器，承壓空氣腔3的致密碳化硅陶瓷具備較高的導熱系數(shù)，并可承受lMPa以上壓力，可耐受 130(TC以上高溫。承壓空氣腔3的致密碳化硅陶瓷內(nèi)壁面及其內(nèi)填充的碳化硅泡沫陶瓷內(nèi)的 空隙構成空氣流道4，填充的碳化硅泡沫陶瓷具備較高的換熱系數(shù)和較低流動阻力系數(shù)，并 與承壓空氣腔3內(nèi)壁面一體成型或緊密接觸。碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2除采光面和背向太陽能 聚光能流1的一側外的其余外表面包覆有保溫層7，承壓空氣腔3未連接碳化硅泡沫陶瓷吸熱 體2的外表面均包覆有保溫層7，保溫層7具有較低的導熱系數(shù)和較高耐溫性能，要求長期使 用溫度不低于160(TC，以滿足獲得1300'C空氣的需要，而且在長期的使用期間保持其在空氣 中的化學穩(wěn)定性。
工作時，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2接收到太陽能聚光能流1，溫度升高，熱量經(jīng)面向太陽 能聚光能流1側的承壓空氣腔3的致密碳化硅陶瓷壁面?zhèn)魅肟諝饬鞯?內(nèi)的碳化硅泡沫陶瓷， 高壓冷空氣5流入空氣流道4被加熱獲得高壓熱空氣6。包覆的保溫層7可以有效防止熱量的向 外界環(huán)境散失，提高高壓熱空氣6的溫度。該種結構適用于小尺寸聚光系統(tǒng)，如碟式聚光系 統(tǒng)，也可作為吸熱組件，形成多腔式空氣吸熱器。
圖3為定日鏡場圓形布置形式的塔式電站示意圖，工作時太陽光經(jīng)定日鏡8聚集后，形成 太陽能聚光能流1投射到置于吸熱塔9的圓柱形空氣吸熱器10上。圖4為基于圖3所示結構的圓柱形空氣吸熱器。..該吸熱器蟲碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2、承 壓空氣腔3、空氣流道4及保溫層7組成，整體結構呈圓柱形。碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2位于柱 體的最外側，環(huán)形布置于整個吸熱器的外部，可接收從各個方向投入的太陽能聚光能流l， 碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2接收太陽能聚光能流1的一面為采光面，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2背 向太陽能聚光能流1的一側與承壓空氣腔3外壁面一體成型或緊密接觸，碳化硅泡沫陶瓷吸熱 體2具有較高的輻射吸收率，泡沫陶瓷孔隙大小和孔結構的選擇由空氣流場參數(shù)和太陽能聚 光能流l的分布情況決定，其原則是可最大量吸收太陽能聚光能流l。承壓空氣腔3為預留有 空氣流入口和空氣流出口的致密碳化硅陶瓷環(huán)形空腔，供空氣的流入與流出，形成一承壓容 器，承壓空氣腔3具備較高的導熱系數(shù)，并可承受lMPa以上壓力，可耐受136(TC以上高溫。 承壓空氣腔3的致密碳化硅陶瓷內(nèi)壁面及其內(nèi)填充的碳化硅泡沫陶瓷內(nèi)的空隙構成空氣流道 4,填充的碳化硅泡沫陶瓷具備較高的換熱系數(shù)和較低流動阻力系數(shù)，并與承壓空氣腔3內(nèi)壁 面一體成型或緊密接觸。碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2除采光面和背向太陽能聚光能流1的一側外 的其余外表面包覆有保溫層7，承壓空氣腔3未連接碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2的外表面外均包 覆有保溫層7，保溫層7位于圓柱形空氣吸熱器的最內(nèi)層及最外側，要求其具有較低的導熱系 數(shù)和耐溫性能，要求長期使用溫度不低于160(TC以滿足獲得130(rC空氣的需要，而且要求具 備空氣中長期使用的化學穩(wěn)定性。該圓柱形空氣吸熱器可以一體成型，也可以由多個小尺寸 的如圖l的平板式吸熱單元按照圓柱形布置組裝而成。該圓柱形空氣吸熱器可應用于裝機容 量較大的太陽能塔式電站。
工作時，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2接收到從各個方向投入的太陽能聚光能流1，溫度升高， 熱量經(jīng)面向太陽能聚光能流1側的承壓空氣腔3的致密碳化硅陶瓷壁面?zhèn)魅肟諝饬鞯?內(nèi)的碳 化硅泡沫陶瓷，高壓冷空氣5流入空氣流道4被加熱獲得高壓熱空氣6。包覆的保溫層7可以有 效防止熱量的向外界環(huán)境散失，提高高壓熱空氣6的溫度。
圖5為定日鏡場扇形布置形式的塔式電站示意圖，工作時太陽光經(jīng)定日鏡8聚集后，形成 太陽能聚光能流1投射到置于吸熱塔9的腔式空氣吸熱器11內(nèi)部，腔式空氣吸熱器ll留有采光 口12，采光口12外側包覆保溫層7，以防止熱量向環(huán)境中散失。
圖6為基于圖5所示結構的腔式空氣吸熱器，該吸熱器由碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2、承壓
空氣腔3、空氣流道4及保溫層7組成，整體結構形成一空腔，空腔的形狀及結構以達到對外
界環(huán)境輻射角系數(shù)最小為原則，減少吸熱器的輻射熱損失。該吸熱器預留有采光口12以滿足
太陽能聚光能流l的投入，采光口12的面積大小及形狀由太陽能聚光能流1的分布特征決定。
碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2位于腔式空氣吸熱器的最內(nèi)側，用于接收從采光口12射入的太陽能
聚光能流l，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2接收太陽能聚光能流1的一面為采光面，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2背向太陽能聚光能流1的一側與承壓空氣腔3外壁面一體成型或緊密接觸,碳化硅 泡沫陶瓷吸熱體2具有較高的輻射吸收率，泡沫陶瓷孔隙大小和孔結構的選擇由空氣流場參 數(shù)和太陽能聚光能流l的分布情況決定，其原則是可最大量吸收太陽能聚光能流l。承壓空氣 腔3為預留有空氣流入口和空氣流出口的致密碳化硅陶瓷空腔，供空氣的流入與流出，形成 一承壓容器，承壓空氣腔3的致密碳化硅陶瓷壁面具備較高的導熱系數(shù)，并可承受lMPa以上 壓力，可耐受130(TC以上高溫。承壓空氣腔3的致密碳化硅陶瓷內(nèi)壁面及其內(nèi)填充的碳化硅 泡沫陶瓷內(nèi)的空隙構成空氣流道4,填充的碳化硅泡沫陶瓷具備較高的換熱系數(shù)和較低流動 阻力系數(shù)，并與承壓空氣腔3內(nèi)壁面一體成型或緊密接觸。碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2的外表面， 除采光面和背向太陽能聚光能流l的一側外，其余外表面包覆有保溫層7，承壓空氣腔3未連 接碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2的外表面外均包覆有保溫層7，采光口12的外側包覆保溫層7，保 溫層7位于腔式空氣吸熱器的最外層，要求其具有較低的導熱系數(shù)和耐溫性能，要求長期使 用溫度不低于1600'C以滿足獲得130(TC空氣的需要，而且要求具備空氣中長期使用的化學穩(wěn) 定性。該腔式空氣吸熱器可以一體成型，也可以由多個小尺寸的如圖l所示的平板式吸熱單 元布置成腔式結構。該腔式空氣吸熱器可應用于裝機容量較大的太陽能塔式電站。
工作時，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體2接收到從采光口12入射的太陽能聚光能流1，溫度升高， 熱量經(jīng)面向太陽能聚光能流1側的承壓空氣腔3的致密碳化硅陶瓷壁面?zhèn)魅肟諝饬鞯?內(nèi)的碳 化硅泡沫陶瓷，高壓冷空氣5流入空氣流道4被加熱獲得高壓熱空氣6。保溫層7可以有效防止 熱量向外界環(huán)境散失，進而提高高壓熱空氣6的溫度。
權利要求
1、一種太陽能熱發(fā)電站用承壓式空氣吸熱器，其特征在于該吸熱器由碳化硅泡沫陶瓷吸熱體(2)、承壓空氣腔(3)、空氣流道(4)及保溫層(7)組成；碳化硅泡沫陶瓷吸熱體(2)位于面向太陽能聚光能流(1)投射側；碳化硅泡沫陶瓷吸熱體(2)面向太陽能聚光能流(1)的一面為采光面，背向太陽能聚光能流(1)的一面與承壓空氣腔(3)的外壁面一體成型或緊密接觸；承壓空氣腔(3)為由致密碳化硅陶瓷制的空腔承壓容器，承壓空氣腔(3)內(nèi)填滿碳化硅泡沫陶瓷，承壓空氣腔(3)內(nèi)填充的碳化硅泡沫陶瓷與承壓空氣腔(3)內(nèi)壁面一體成型或緊密接觸；承壓空氣腔(3)的內(nèi)壁面及承壓空氣腔(3)內(nèi)填充的碳化硅泡沫陶瓷空隙構成空氣流道(4)；除了采光面和背向太陽能聚光能流(1)的一側的外表面以外，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體(2)其余外表面包覆有保溫層(7)，承壓空氣腔(3)未連接碳化硅泡沫陶瓷吸熱體(2)的外表面均包覆有保溫層(7)，保溫層(7)位于承壓式空氣吸熱器的最外側。
2. 按照權利要求l所說的太陽能熱發(fā)電站用承壓式空氣吸熱器，其特征在于制作承壓空 氣腔(3)的致密碳化硅陶瓷具備較高的導熱系數(shù)，可承受lMPa以上壓力；空氣流道(4)內(nèi) 填充的碳化硅泡沫陶瓷具備較高的換熱系數(shù)和較低流動阻力系數(shù)。
3. 按照權利要求l所說的太陽能熱發(fā)電站用承壓式空氣吸熱器，其特征在于碳化硅泡沫 陶瓷吸熱體(2)、承壓空氣腔(3)和空氣流道(4) 一體成型為平板式或空腔式空氣吸熱 器；平板式空氣吸熱器中，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體(2)面向太陽能聚光能流(1)投入側， 碳化硅泡沫陶瓷吸熱體(2)與承壓空氣腔(3)外壁面一體成型或緊密接觸；空腔式空氣吸 熱器中，碳化硅泡沫陶瓷吸熱體(2)位于腔體內(nèi)部，與承壓空氣腔(3)外壁面一體成型或 緊密接觸。
4. 按照權利要求l所說的太陽能熱發(fā)電站用承壓式空氣吸熱器，其特征在于平板式空氣 吸熱單元組成圓柱形空氣吸熱器或腔式空氣吸熱器。
全文摘要
一種太陽能熱發(fā)電站用承壓式空氣吸熱器，由碳化硅泡沫陶瓷吸熱體(2)、承壓空氣腔(3)、空氣流道(4)及保溫層(7)組成。碳化硅泡沫陶瓷吸熱體(2)與承壓空氣腔(3)外壁面一體成型或緊密接觸。承壓空氣腔(3)由致密碳化硅陶瓷制成，內(nèi)填充碳化硅泡沫陶瓷?？諝饬鞯?4)由承壓空氣腔(3)的內(nèi)壁面與承壓空氣腔(3)內(nèi)填滿的碳化硅泡沫陶瓷空隙組成，碳化硅泡沫陶瓷與承壓空氣腔(3)內(nèi)壁面一體成型或緊密接觸。碳化硅泡沫陶瓷吸熱體(2)部分外表面，以及承壓空氣腔(3)未連接碳化硅泡沫陶瓷吸熱體(2)的外表面包覆有保溫層(7)。本發(fā)明可獲得溫度范圍為700℃-1300℃、1MPa壓力以上的高壓、高溫空氣，同時利用自身的顯熱儲熱。
文檔編號F24J2/48GK101307956SQ20081011546
公開日2008年11月19日 申請日期2008年6月24日 優(yōu)先權日2008年6月24日
發(fā)明者吳治永, 張勁松, 曹小明, 鑫 李, 王志峰, 沖 田, 白鳳武 申請人:中國科學院電工研究所