專利名稱：一種熔融鹽射流沖擊吸熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽能塔式熱發(fā)電的熔融鹽吸熱器。
背景技術：
太陽能熱發(fā)電由于資源無限性、無污染從而在新能源領域倍受關注。其中塔式太陽能熱發(fā)電技術以其巨大的商業(yè)前景而吸引了大量科研人員進行研究。吸熱器是太陽能塔式熱發(fā)電的關鍵部件，熔融鹽吸熱器憑借熔融鹽工質(zhì)的諸多優(yōu)點而得到了科研人員的高度關注，并在Solar Two及Solar Tres電站得以運用。目前采用流體作為傳熱介質(zhì)的吸熱器有腔式、柱體式等類型。美國專利US5862800 描述了采用熔融鹽作為工質(zhì)的柱體式吸熱器，該吸熱器的吸熱表面是由圓形管道緊密排列而成，熔融鹽在管道中以垂直于地面的方向折回流動，中國專利CN200410000650則描述了一種腔式吸熱器，其吸熱表面是盤在腔內(nèi)表面的圓形紫銅管的壁面，流體介質(zhì)在管內(nèi)流動吸熱。由于吸熱表面吸收經(jīng)過定日鏡聚焦的太陽光，吸熱表面上具有很高的能流密度；并且入射到吸熱表面的輻射熱流非常不均勻，上述專利采用圓形管道的半個圓柱表面作為吸熱表面，更是加劇了管道受熱、傳熱不均勻，因此管道吸熱表面局部的輻射熱流密度很容易過高，非常容易導致吸熱器的局部過熱燒蝕或者過度的溫差應力導致管道熱應力破壞。再者， 采用管路作為熔融鹽等工質(zhì)的流通途徑，流通速度受限，傳熱效率不高，導致熱損耗較大。 另外，熔融鹽工質(zhì)的熔點較高，一般流通環(huán)境需要保持高于230°C上，因此防凍解凍也成為了一個技術難點。上述兩個專利吸熱器工作時管道要保持在230°C以上，而實際工況下可能存在云層對太陽光的突然遮擋而導致吸熱表面溫度低，這時需對管路加熱以保證溫度防止熔融鹽冷凝，這必然耗費大量的能量?？傊?，由于塔式太陽能電站的聚光性特點，導致聚焦到吸熱表面能流密度非常大且不均勻，加之采用圓形管道只有半個圓環(huán)受熱，因而其受熱、傳熱的不均勻，傳熱效率不高，管內(nèi)熔融鹽流動速度受限，極易導致吸熱器表面的局部燒蝕及熱應力破壞。對于上述問題傳統(tǒng)的改進方法只是改變了圓形管道的形狀如采用管道內(nèi)壁攻上螺紋，管道外壁加肋等方法，這雖然提高了傳熱效率，但并未從根本上解決吸熱表面局部熱燒蝕、熱應力破壞和熔融鹽的防凍解凍問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是1、克服傳統(tǒng)吸熱器管道的吸熱表面熱流密度不均勻而導致吸熱表面燒蝕和熱應力破壞等問題；2、克服吸熱器中管路流體介質(zhì)對流換熱傳熱系數(shù)不高的問題；3、解決傳統(tǒng)熔融鹽吸熱器中存在的管道中熔融鹽防凍解凍問題。本發(fā)明解決上述技術問題采用的方案是本發(fā)明采用一種熔融鹽射流沖擊吸熱器來解決上述三個問題。本發(fā)明熔融鹽射流沖擊吸熱器安裝在太陽能熱發(fā)電電站太陽塔的頂部，為柱狀體。所述的吸熱器包括吸熱體、耐高溫鋼板、入流口、出流口和噴嘴，還包括輔助部件承接罐、分層罐、流通管、臨時罐、 排鹽閥、高溫溫控閥和低溫溫控閥。所述的吸熱體的材料是不銹鋼板或者合金鋼板，吸熱體吸收定日鏡聚焦反射而來的太陽光，將太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能。吸熱體接收太陽光的正面可以涂有選擇性涂層使其具有高吸收比、低發(fā)射比的特性。吸熱體受熔融鹽沖擊的背面可以做成凹凸不平粗糙狀，也可以在上面裝有規(guī)則排列的針肋。所述的耐高溫鋼板位于所述熔融鹽射流沖擊吸熱器的內(nèi)部并通過與所述熔融鹽射流沖擊吸熱器的外殼焊接固定。耐高溫鋼板上嵌有噴嘴，噴嘴出口朝向吸熱體背面，噴嘴入口連接入流口。熔融鹽工質(zhì)通過噴嘴噴射在所述的吸熱體上，形成射流沖擊，對吸熱體進行冷卻從而帶走熱量。在所述的吸熱體及耐高溫鋼板之間的空隙底部有一個出流口，該出流口連接有一個承接罐，在和所述的承接罐同一水平高度上安裝有一個分層罐，承接罐和分層罐聯(lián)通。分層罐下方裝有臨時罐。分層罐的壁面上開有兩排豎直分布的孔，其中一排孔自上而下裝有高溫溫控閥，另一排孔自上而下裝有低溫溫控閥。當滿足高溫溫控閥的預設值時，高溫溫控閥開通，高溫熔融鹽通過管道下流至太陽能熱發(fā)電電站的儲熱罐。當滿足低溫溫控閥的預設值時，低溫溫控閥開通，低溫熔融鹽流至位于分層罐下方的臨時罐。臨時罐中的熔融鹽則經(jīng)由泵抽送至吸熱器入流口，再次噴射加熱。所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器的承接罐、分層罐及臨時罐的罐體都有一層保溫層。熔融鹽射流沖擊吸熱器由入流口至噴嘴入口的管道、流通管及熔融鹽流經(jīng)管道的外表均纏繞伴熱帶或者利用焦耳效應加熱，對噴嘴、流通管及管道加熱。此外，在承接罐、分層罐及臨時罐的底部均開有孔，孔上都裝有排鹽閥，排鹽閥由管道連接至太陽能熱發(fā)電電站的冷罐。當太陽能電站不工作時，開通排鹽閥即能實現(xiàn)對承接罐、分層罐及臨時罐中的熔融鹽進行回收。本發(fā)明熔融鹽射流沖擊吸熱器有兩種結(jié)構(gòu)形式熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器和熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器。熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器為多邊形柱體狀，立在太陽塔的頂部，垂直于地面或與地面有一定的夾角。熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器其中的一個側(cè)壁面上開有一矩形的孔， 所述的吸熱體構(gòu)成所述的孔內(nèi)的腔壁且與孔所在的平面平行，吸熱體呈平面板狀。在熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器內(nèi)部裝有一塊與吸熱體平行的呈平面板狀的耐高溫鋼板，耐高溫鋼板和吸熱體通過與熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器的外殼焊接固定。所述的吸熱體和與其平行的耐高溫鋼板之間有一定的距離。在所述的耐高溫鋼板上嵌有噴嘴，熔融鹽工質(zhì)經(jīng)過這些噴嘴噴射在所述的吸熱體上，形成射流沖擊，對吸熱體進行冷卻從而帶走熱量。噴嘴可以是在耐高溫鋼板2上呈陣列分布，也可以是以耐高溫鋼板2中心為中心呈網(wǎng)狀分布。噴嘴的出口形狀是圓形或狹縫狀的，噴嘴的出口內(nèi)壁面可以攻有螺紋。噴嘴的入口經(jīng)管道連接位于熔融鹽射流沖擊吸熱器底部的入流口。在所述的吸熱體和耐高溫鋼板之間的空隙底部有一個漏斗狀的出流口，該出流口連接有一個圓柱體狀的承接罐。在和所述的承接罐同一水平高度上安裝有一個圓柱體狀的分層罐，分層罐位于承接罐旁側(cè)。分層罐的壁面底部和承接罐的壁面底部用一個流通管連接這兩個罐體，使得它們之間聯(lián)通。分層罐壁面開有兩排豎直分布的孔，其中一排孔自上而下裝有高溫溫控閥，另一排孔自上而下裝有低溫溫控閥。 當滿足高溫溫控閥的預設值時，高溫溫控閥開通，高溫熔融鹽通過管道下流至電站的儲熱罐。當滿足低溫溫控閥的預設值時，低溫溫控閥開通，低溫熔融鹽流至位于分層罐下方的臨時罐，臨時罐中的熔融鹽則經(jīng)由泵抽送至吸熱器入流口，再次噴射加熱。熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器為圓柱體狀，直立在太陽塔的頂部，且垂直于地面。 熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器的外殼壁面是吸熱體，在吸熱體內(nèi)部同心圓的位置上安裝有一個圓柱狀的耐高溫鋼板，耐高溫鋼板與吸熱體之間有一定的空隙。在耐高溫鋼板上嵌有噴嘴，噴嘴環(huán)繞壁面四周呈陣列分布，噴嘴也可以是在耐高溫鋼板中部密集分布，往兩頭逐漸稀疏。熔融鹽工質(zhì)通過噴嘴噴射在吸熱體背面，形成射流沖擊，對吸熱體進行冷卻從而帶走熱量。在吸熱體及耐高溫鋼板之間圓環(huán)形空間的底部有出流口，出流口下方安裝有圓環(huán)柱體狀的承接罐。承接罐的外環(huán)壁面半徑和吸熱體的半徑相等，承接罐的內(nèi)環(huán)壁面半徑和耐高溫鋼板的半徑相等，承接罐的上部沒有蓋子，且直接聯(lián)通出流口。在承接罐內(nèi)環(huán)壁面圍繞而成的圓柱狀空間內(nèi)有一個分層罐，分層罐與承接罐處于同一水平高度且同心。分層罐壁面底部與承接罐內(nèi)環(huán)壁面底部之間有四個對稱分布的流通管，聯(lián)通承接罐與分層罐。分層罐壁面開有兩排豎直分布的孔，其中一排孔自上而下裝有高溫溫控閥，另一排孔自上而下裝有低溫溫控閥。當滿足高溫溫控閥的預設值時，高溫溫控閥開通，高溫熔融鹽通過管道下流至太陽能電站的儲熱罐。當滿足低溫溫控閥的預設值時，低溫溫控閥開通，低溫熔融鹽流至位于分層罐下方的臨時罐，臨時罐中的熔融鹽則經(jīng)由泵抽送至吸熱器入流口，再次噴射加熱。本發(fā)明具有以下特點1、采用射流沖擊作為吸熱體的強化傳熱方法，其傳熱系數(shù)比通常的管內(nèi)換熱要高出幾倍以至一個數(shù)量級，因而能極大地提高傳熱效率。2、噴嘴的緊密分布將使得吸熱表面得到充分的冷卻，不存在局部傳熱盲點，避免了由于傳熱工質(zhì)無法及時帶走熱量而吸熱表面溫度過高，導致局部熱燒蝕和熱應力破壞的問題。3、采用熔融鹽工質(zhì)作為吸熱器的傳熱介質(zhì)，利于整個電站的“吸熱——儲熱”一體化。4、用承接罐接收吸熱器加熱后的熔融鹽，再根據(jù)溫度的不同使熔融鹽在分層罐中分層，從而分離出高低溫熔融鹽，并在泵送低溫熔融鹽對其再次噴射加熱，保證熔融鹽的利用效率。5、摒棄了傳統(tǒng)的管道傳熱的對流傳熱方式，吸熱器排鹽容易，不存在死點，使管道中熔融鹽防凍解凍問題得以解決，并降低熔融鹽在吸熱器中流通的壓降損耗。6、該熔融鹽射流沖擊吸熱器的制作工藝簡單，便于維護。7、該熔融鹽射流沖擊吸熱器的傳熱得到很大的強化，因此減少了吸熱面積，節(jié)約了吸熱器的制作成本。


圖1安裝了本發(fā)明熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器的太陽能電站組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器結(jié)構(gòu)6
圖3熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器內(nèi)部構(gòu)造圖；圖4熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器承接罐、分層罐及臨時罐結(jié)構(gòu)圖；圖5熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1吸熱體，2耐高溫鋼板，3第一入流口，3’第二入流口，4出流口，5承接罐， 6分層罐，7流通管，8熔融鹽射流沖擊吸熱器，9臨時罐，10泵一，10’泵二，11排鹽閥，12定日鏡，13太陽塔，14儲熱罐，15冷罐，16噴嘴，17高溫溫控閥，18低溫溫控閥，19熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器，20熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施方式
進一步說明本發(fā)明本發(fā)明熔融鹽射流沖擊吸熱器8安裝在太陽塔的頂部，為柱狀體。所述的吸熱器包括吸熱體1、耐高溫鋼板2、入流口 3和3’、出流口 4和噴嘴16，還包括輔助部件承接罐 5、分層罐6、流通管7、臨時罐9、排鹽閥11、高溫溫控閥17和低溫溫控閥18。所述的吸熱體 1的正面匯聚太陽光。所述的耐高溫鋼板2位于熔融鹽射流沖擊吸熱器8的內(nèi)部，并與熔融鹽射流沖擊吸熱器8的外殼焊接固定。耐高溫鋼板2上嵌有噴嘴16，熔融鹽工質(zhì)通過噴嘴16噴射在所述的吸熱體1背面，形成射流沖擊，對吸熱體1進行冷卻從而帶走熱量。所述的吸熱體1接收太陽光的正面涂有選擇性涂層，所述的吸熱體1受熔融鹽沖擊的背面做成凹凸不平粗糙狀或裝有規(guī)則排列的針肋。所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器8的底部開有兩個入流口 3和3’，第一入流口 3接收來自電站冷罐15泵送的熔融鹽，第二入流口 3’接收來自臨時罐9泵送的熔融鹽。在所述的吸熱體1及耐高溫鋼板2之間的空隙底部有出流口 4，該出流口 4連接有一個承接罐 5。在和所述的承接罐5同一水平高度上安裝有一個分層罐6。分層罐6壁面底部和承接罐5壁面底部連接有流通管7。流通管7聯(lián)通承接罐和分層罐。分層罐6下方裝有臨時罐 9。分層罐6壁面開有兩排豎直分布的孔，其中一排孔自上而下裝有高溫溫控閥17，另一排孔自上而下裝有低溫溫控閥18。當滿足高溫溫控閥17的預設值時，高溫溫控閥17開通，高溫熔融鹽通過管道下流至電站的儲熱罐14。當滿足低溫溫控閥18的預設值時，低溫溫控閥18開通，低溫熔融鹽流至位于分層罐6下方的臨時罐9。臨時罐9中的熔融鹽則經(jīng)由泵二 10’抽送至第二入流口 3’，再次噴射加熱。此外，在承接罐5、分層罐6及臨時罐9的底部均開有孔，孔上裝有排鹽閥11，排鹽閥11由管道連接至電站的冷罐15。當太陽能電站不工作時，開通排鹽閥11即能實現(xiàn)對承接罐5、分層罐6及臨時罐9中的熔融鹽進行回收。所述熔融鹽射流沖擊吸熱器的承接罐5，分層罐6及臨時罐9的罐體都有一層保溫層。由入流口 3至噴嘴16入口的管道、流通管7及熔融鹽流經(jīng)管道的外表均纏繞伴熱帶或者利用焦耳效應加熱，對噴嘴16、流通管7及管道加熱。本發(fā)明熔融鹽射流沖擊吸熱器8有兩種具體實施例例一，熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器19 ；例二，熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器20。圖1是安裝了本發(fā)明熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器的太陽能電站組成結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖1所示熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器19立位于太陽塔13的頂部，可以垂直于地面，也可以和地面有一定的夾角。所述的熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器19底部有兩個入流口，第一入流口 3入口通過管道經(jīng)泵一 10連接冷罐15，第一入流口 3的出口經(jīng)管道連接嵌在耐高溫鋼板2上的噴嘴16的入口 ；第二入流口 3’的入口經(jīng)通過管道經(jīng)泵二 10’連接臨時罐9， 第二入流口 3’出口經(jīng)管道連接嵌在耐高溫鋼板2上的噴嘴16的入口。噴嘴16的出口朝向吸熱體1背面。經(jīng)定日鏡12聚焦反射后穿過側(cè)壁面孔的太陽光由吸熱體1吸收。在吸熱體1及耐高溫鋼板2之間空隙的底部是出流口 4。承接罐5位于出流口 4的下方。分層罐6與承接罐5處于同一水平高度，位于承接罐5的旁側(cè)。分層罐6壁面上有兩排豎直分布的孔，其中一排孔裝自上而下裝有高溫溫控閥17，高溫溫控閥17經(jīng)管道連接至太陽能熱發(fā)電電站的儲熱罐14;另一排孔自上而下裝有低溫溫控閥18，低溫溫控閥18經(jīng)管道連接至位于分層罐6下方的臨時罐9。承接罐5、分層罐6及臨時罐9底部都開有一孔，孔上均裝有排鹽閥11，排鹽閥11經(jīng)管道連接至太陽能熱發(fā)電電站的冷罐15。圖2為本發(fā)明熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器結(jié)構(gòu)圖，圖3是本發(fā)明熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。如圖2、3所示熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器19為多邊形柱體狀。 在熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器19的一個側(cè)壁面上開有一個距形的孔，吸熱體1構(gòu)成所述孔內(nèi)的腔壁，吸熱體1呈平面板狀且平行于孔所在的平面。在所述熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器19內(nèi)部有一塊與吸熱體1平行的耐高溫鋼板2，耐高溫鋼板2和吸熱體1通過與所述熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器19的外殼焊接固定。吸熱體1的正面朝向匯聚的太陽光的方向， 背面朝向噴嘴16。吸熱體1的正面可以涂上選擇性涂層以提高吸收比，降低發(fā)射比。吸熱體1的背面可以做成凹凸不平粗糙狀的，也可以在上面裝有規(guī)則排列的針肋。在耐高溫鋼板2和吸熱體1之間空隙的底部有一漏斗狀的出流口 4，出流口 4直接通向所述吸熱器8下方的承接罐5。耐高溫鋼板2上嵌噴嘴16，噴嘴16可以是在耐高溫鋼板2上呈陣列分布，也可以是以耐高溫鋼板2中心為中心呈網(wǎng)狀分布。噴嘴16的開口朝向吸熱體1的背面。噴嘴16的出口形狀是圓形或狹縫狀的，噴嘴16的出口內(nèi)壁面可以攻有不規(guī)則形狀的螺紋，噴嘴16的入口經(jīng)管道連接位于熔融鹽射流沖擊吸熱器8底部的兩個入流口 3和3’的出口。 所述熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器19的第一入流口 3的入口經(jīng)泵一 10連接至太陽能熱發(fā)電電站的冷罐1，第二入流口 3’的入口經(jīng)泵二 10’連接至臨時罐9。圖4是本發(fā)明的承接罐、分層罐及臨時罐的結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，承接罐5、分層罐6及臨時罐9均是圓柱體狀結(jié)構(gòu)，承接罐5的頂部連接出流口 4，在承接罐5壁面底部有一流通管7連接分層罐6的壁面底部。分層罐6的壁面上有兩排豎直分布的孔，其中一排孔自上而下裝有高溫溫控閥17，另一排孔自上而下裝有低溫溫控閥18。高溫溫控閥17通過管道連接至太陽能熱發(fā)電電站儲熱罐14，低溫溫控閥18由管道連接至臨時罐9，臨時罐9 的壁面底部有一出口，安裝有泵二 10’，泵二 10’再經(jīng)管道連接至熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器19底部的第二入流口 3’。在承接罐5、分層罐6及臨時罐9的底部均開有一孔，孔上均裝有排鹽閥11，排鹽閥11經(jīng)管道匯合在一起再經(jīng)管道連接至太陽能熱發(fā)電電站的冷罐15。以下結(jié)合圖1、圖2、圖3及圖4描述本發(fā)明具體實施例一即熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器的工作原理及工作過程太陽光由定日鏡12聚焦反射后匯聚到熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器19的吸熱體1 的正面，由吸熱體1將太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能。另一方面低溫熔融鹽經(jīng)泵一 10抽送至熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器19的第一入流口 3，經(jīng)管道送至噴嘴16，以一定的速度噴向高溫的吸熱體1的背面，對吸熱體1進行射流沖擊冷卻，帶走熱量。射流沖擊冷卻傳熱系數(shù)比通常的管內(nèi)傳熱系數(shù)要高出幾倍甚至一個數(shù)量級，是一種極其有效的強迫對流手段。另外，由于采用多個噴嘴16，使得熔融鹽能充分覆蓋到吸熱體1的整個背面，不存在局部傳熱盲點。因而，熔融鹽能及時對高溫的吸熱體1進行冷卻，帶走熱量。噴向吸熱體1的熔融鹽經(jīng)吸熱體1加熱后從出流口 4下流至承接罐5。承接罐5 一方面起到承接熔融鹽的作用，另一方面使熔融鹽在罐中混合，溫度趨向均勻。承接罐5中的熔融鹽再經(jīng)由流通管7流到分層罐6中。由于熔融鹽在吸熱體1無法加熱到統(tǒng)一的溫度，所以分層罐6中的熔融鹽由于溫度、密度的差異產(chǎn)生了由下往上溫度高的熔融鹽在上方，溫度低的熔融鹽在下方的現(xiàn)象，熔融鹽得以分層。在分層罐6的壁面上安裝有一排高溫溫控閥17和一排低溫溫控閥18。當熔融鹽溫度滿足高溫溫控閥17設定值時，高溫溫控閥 17開通，流出的熔融鹽經(jīng)管道下流至電站的儲熱罐14中。當溫度滿足低溫溫控閥18設定值時，由低溫溫控閥18流出的熔融鹽流至臨時罐9，這部分熔融鹽是因為沒有在吸熱體1得以充分加熱，因此臨時存放在臨時罐9中，經(jīng)由泵二 10’輸送至熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器 19的第二入流口 3’，進行再熱。再熱使得熔融鹽的利用效率得到了保證。當太陽能電站不工作時，需對熔融鹽進行回收，此時只需開通位于承接罐5、分層罐6及臨時罐9底部的排鹽閥11，熔融鹽便經(jīng)由管道下流至電站的冷罐15，即對熔融鹽進行回收。圖5是本發(fā)明熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器組成結(jié)構(gòu)圖。如圖5所示熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器20為圓柱體狀，直立在太陽塔13的頂部，且垂直于地面。熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器20的外殼壁面是吸熱體1。吸熱體1的正面接收太陽光，此正面可以涂上選擇性涂層以提高吸收比、降低發(fā)射比。吸熱體1受熔融鹽沖擊的背面可以做成凹凸不平的粗糙狀，也可以在上面做上有規(guī)則排列的針肋，以強化射流沖擊傳熱。吸熱體1內(nèi)裝有一與吸熱體1同一水平高度、同心的圓柱狀的耐高溫鋼板2，耐高溫鋼板2的壁面四周嵌有噴嘴16。噴嘴16環(huán)繞壁面四周呈陣列分布，噴嘴16也可以是在耐高溫鋼板2中部密集分布，往兩頭逐漸稀疏。噴嘴16的形狀可以是狹縫形的，也可以是圓形的，噴嘴16出口的內(nèi)壁面還可以攻有不規(guī)則形狀的螺紋。噴嘴16的出口朝向吸熱體1背面。熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器20的底部有兩個入流口 3和3’，兩個入流口 3和3’經(jīng)各自的管道連接不同噴嘴16的入口。第一入流口 3的入口通過管道經(jīng)泵一 10連接太陽能電站的冷罐15，第二入流口 3’通過管道經(jīng)泵二 10’連接臨時罐9。吸熱體1和耐高溫鋼板2之間圓環(huán)形空間底部是出流口 4，出流口 4直接通往位于熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器20下方的圓環(huán)柱體狀的承接罐5。承接罐5的外環(huán)壁面半徑和吸熱體1的半徑相等，承接罐5的內(nèi)環(huán)壁面半徑和耐高溫鋼板2的半徑相等。在承接罐5的內(nèi)環(huán)壁面所圍繞而成的圓柱體狀空間內(nèi)有一分層罐6，分層罐6和承接罐5同心且處于同一水平高度。承接罐5和分層罐6之間通過均勻分布在承接罐5內(nèi)壁面底部及分層罐6壁面底部的四個連通管7聯(lián)通。分層罐6的壁面上有兩排豎直分布的孔，其中一排孔自上而下裝有高溫溫控閥17，高溫溫控閥17在經(jīng)管道連接至太陽能電站的儲熱罐14 ；另一排孔自上而下裝有低溫溫控閥18，低溫溫控閥18經(jīng)管道連接至位于分層罐6下方圓柱體狀的臨時罐9。承接罐5、分層罐6及臨時罐9的底部都各開有一孔，孔上均裝上排鹽閥11且三個排鹽閥11經(jīng)管道匯合在一起再經(jīng)管道連接至太陽能電站的冷罐15。以下結(jié)合圖5描述本發(fā)明具體實施例二即熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器的工作原理及工作過程如下吸熱體1的正面接收經(jīng)由定日鏡12聚焦反射的太陽光并將其轉(zhuǎn)化為熱能，因此吸熱體1的溫度升高。低溫熔融鹽由電站的冷罐15經(jīng)泵一 10抽送至所述吸熱器20的第一入流口 3，再經(jīng)管道到達耐高溫鋼板2上噴嘴16。低溫熔融鹽便以一定速度從噴嘴16噴向吸熱體1的背面，對吸熱體1進行冷卻，帶走熱量。射流沖擊冷卻傳熱系數(shù)比通常的管內(nèi)傳熱系數(shù)要高出幾倍甚至一個數(shù)量級，是一種極其有效的強迫對流手段。另外，由于采用多個噴嘴16，使得熔融鹽能充分覆蓋到吸熱體1的整個背面，不存在局部傳熱盲點。因此，熔融鹽能及時對高溫的吸熱體1進行冷卻，帶走熱量。 熔融鹽經(jīng)由吸熱體1加熱后從出流口 4直接落到承接罐5中。承接罐5 —方面起到承接熔融鹽的作用，另一方面使熔融鹽在罐中混合，溫度趨向均勻。受熱后的熔融鹽經(jīng)流通管7流到分層罐6中。由于熔融鹽在吸熱體1無法加熱到統(tǒng)一的溫度，所以分層罐 6中的熔融鹽由于溫度、密度的差異產(chǎn)生了由下往上溫度高的熔融鹽在上方，溫度低的熔融鹽在下方的現(xiàn)象，熔融鹽得以分層。在分層罐6的壁面有兩排豎直分布的孔，一排孔自上而下裝有其高溫溫控閥17，由高溫溫控閥17流出的熔融鹽直接經(jīng)管道流至電站的儲熱罐14。 另一排孔自上而下裝有低溫溫控閥18，由低溫溫控閥18流出的熔融鹽則流到臨時罐9中。 臨時罐9中的熔融鹽再經(jīng)泵二 10’輸送至熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器20的第二入流口 3’，進行再次噴射加熱。再熱使得熔融鹽的利用效率得到了保證。當太陽能電站不工作時， 只需開通承接罐5、分層罐6及臨時罐9底部的排鹽閥11，熔融鹽便經(jīng)由管道下流至太陽能電站的冷罐15，即實現(xiàn)對熔融鹽的回收。
權(quán)利要求
1.一種熔融鹽射流沖擊吸熱器，其特征是所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器(8)包括吸熱體(1)、耐高溫鋼板O)、入流口(3和3’)、出流口(4)和噴嘴(16)，還包括輔助部件承接罐(5)、分層罐(6)、流通管(7)、臨時罐(9)、排鹽閥(11)、高溫溫控閥(17)和低溫溫控閥 (18)；所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器(8)位于太陽能塔式熱發(fā)電電站太陽塔(13)的頂部且呈柱體狀；所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器(8)的底部開有兩個入流口(3和3’)，第一入流口(3)接收來自電站冷罐(15)泵送的熔融鹽，第二入流口(3’ )接收來自臨時罐(9)泵送的熔融鹽；所述吸熱體(1)的正面接收定日鏡(12)聚焦反射而來的太陽光；所述耐高溫鋼板(2)位于所述熔融鹽射流沖擊吸熱器(8)內(nèi)部并通過與熔融鹽射流沖擊吸熱器(8)的外殼焊接固定；所述的噴嘴(16)嵌于耐高溫鋼板(2)上；噴嘴(16)的出口朝向吸熱體⑴背面，噴嘴(16)的入口經(jīng)管道連接第一入流口( 和第二入流口(3’)；所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器⑶的吸熱體⑴與耐高溫鋼板⑵之間空間的底部有一出流口⑷；所述的承接罐(5)位于所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器(8)的下方，承接罐(5)和熔融鹽射流沖擊吸熱器⑶之間通過出流口⑷聯(lián)通；所述的分層罐(6)與承接罐(5)處于同一水平高度，分層罐(6)與承接罐(5)之間用流通管(7)聯(lián)通；分層罐(6)的壁面上開有兩排豎直分布的孔， 一排孔自上而下裝有高溫溫控閥(17)，另一排孔自上而下裝有低溫溫控閥(18)，高溫溫控閥(17)經(jīng)管道連接至太陽能熱發(fā)電電站的儲熱罐(14)，低溫溫控閥(18)經(jīng)管道連接至臨時罐(9)；臨時罐(9)位于分層罐(6)的下方；承接罐(5)、分層罐(6)及臨時罐(9)底部均開有孔，承接罐(5)、分層罐(6)及臨時罐(9)底部的開孔上都裝有排鹽閥(11)，排鹽閥 (11)經(jīng)管道連接至太陽能熱發(fā)電電站的冷罐(15)。
2.按照權(quán)利要求1所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器，其特征是所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器(8)有兩種結(jié)構(gòu)形式熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器(19)和熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器(20)。
3.按照權(quán)利要求2所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器，其特征是所述的熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器(19)呈多邊形柱體狀，立在太陽塔(1 的頂部，垂直于地面或與地面有一定的夾角；熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器(19)其中的一個側(cè)壁面上開有一矩形的孔，所述的吸熱體(1)構(gòu)成所述孔內(nèi)的腔壁且與孔所在的平面平行，吸熱體(1)呈平面板狀；熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器(19)內(nèi)部有一與吸熱體(1)平行的呈平面板狀的耐高溫鋼板O)；吸熱體 (1)和耐高溫鋼板(2)之間有一定的距離；所述的耐高溫鋼板上(2)布置有噴嘴(16)，所述的噴嘴(16)呈陣列分布，或以耐高溫鋼板⑵的中心為中心呈網(wǎng)狀分布。
4.按照權(quán)利要求2所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器，其特征是所述的熔融鹽射流沖擊腔式吸熱器(19)的承接罐(5)、分層罐(6)和臨時罐(9)均為圓柱體狀，分層罐(6)位于承接罐( 旁側(cè)；承接罐( 壁面底部和分層罐(6)壁面底部有一流通管(7)聯(lián)通承接罐 (5)和分層罐(6)。
5.按照權(quán)利要求2所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器，其特征是所述的熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器00)呈圓柱體狀，直立于太陽塔(13)的頂部，垂直于地面；熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器00)的外殼壁面是吸熱體(1)；在所述熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器OO) 的吸熱體(1)內(nèi)部的空間上安裝有一個圓柱狀的耐高溫鋼板O)；所述的耐高溫鋼板(2) 與所述的吸熱體(1)是同心且處于同一水平高度，耐高溫鋼板(2)和吸熱體(1)之間有一定的空隙；所述的熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器OO)的耐高溫鋼板(2)上布置有噴嘴(16)，所述的噴嘴(16)環(huán)繞耐高溫鋼板O)的壁面呈陣列分，或是在耐高溫鋼板O)中部密集分布，往兩頭逐漸稀疏。
6.按照權(quán)利要求2所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器，其特征是所述的熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器00)的分層罐(6)和臨時罐(9)是圓柱體狀的；在熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器的吸熱體(1)和耐高溫鋼板(2)之間圓環(huán)形空間底部有出流口 G)，出流口(4)下方安裝有圓環(huán)柱體狀的承接罐(5)；承接罐( 是圓環(huán)柱體狀，且上部沒有蓋子，直接聯(lián)通熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器OO)的出流口(4)；承接罐(5)的外環(huán)壁面半徑和吸熱體⑴ 的半徑相等，承接罐( 的內(nèi)環(huán)壁面半徑和耐高溫鋼板( 的半徑相等；所述的熔融鹽射流沖柱體式吸熱器OO)的分層罐(6)與承接罐( 處于同一水平高度且同心，分層罐(6)位于承接罐(5)內(nèi)環(huán)壁面圍繞而成的圓柱狀空間內(nèi)；熔融鹽射流沖擊柱體式吸熱器的承接罐 (5)內(nèi)環(huán)壁面底部和分層罐(6)壁面底部之間有四個對稱分布的流通管(7)，流通管(7)聯(lián)通承接罐(5)和分層罐(6)。
7.按照權(quán)利要求1所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器，其特征是所述的承接罐(5)，分層罐(6)及臨時罐(9)的罐體都有一層保溫層；由入流口(3)至噴嘴(16)入口的管道、流通管(7)及熔融鹽流經(jīng)管道的外表均纏繞伴熱帶或者利用焦耳效應加熱，對噴嘴(16)、流通管(7)及管道加熱。
8.按照權(quán)利要求1所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器，其特征是所述的吸熱體(1)接收太陽光的正面涂有選擇性涂層；吸熱體(1)受熔融鹽沖擊的背面做成凹凸不平粗糙狀或裝有規(guī)則排列的針肋。
9.按照權(quán)利要求1所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器，其特征是所述的臨時罐(9)為圓柱體狀，臨時罐(9)壁面底部裝有泵二(10’)，所述的泵二(10’)將臨時罐(9)中的熔融鹽抽送至熔融鹽射流沖擊吸熱器(8)的第二入流口(3’)。
10.按照權(quán)利要求1所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器，其特征是所述吸熱體(1)的制作材料為不銹鋼或合金鋼板；所述的噴嘴(16)的制作材料為不銹鋼，噴嘴(16)的出口為狹縫狀或圓環(huán)狀，噴嘴(16)的出口內(nèi)壁面攻有螺紋。
全文摘要
一種熔融鹽射流沖擊吸熱器，包括吸熱體(1)、耐高溫鋼板(2)、入流口(3和3’)、出流口(4)和噴嘴(16)。熔融鹽射流沖擊吸熱器(8)呈柱體狀。吸熱體(1)的正面朝向匯聚的太陽光。耐高溫鋼板(2)位于熔融鹽射流沖擊吸熱器(8)內(nèi)部且與所述的熔融鹽射流沖擊吸熱器(8)外殼焊接固定，耐高溫鋼板(2)上嵌有噴嘴(16)。噴嘴(16)的出口朝向吸熱體(1)背面，入口連接位于熔融鹽射流沖擊吸熱器(8)底部的入流口(3和3’)。熔融鹽由泵抽送至入流口(3和3’)經(jīng)管道流至噴嘴(16)，噴向吸熱體(1)，對吸熱體(1)進行射流沖擊冷卻，帶走熱量。加熱后的熔融鹽從位于吸熱體(1)和耐高溫鋼板(2)之間空隙底部的出流口(4)流出。
文檔編號F24J2/46GK102367994SQ20111031828
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者廖志榮, 李鑫, 王志峰 申請人:中國科學院電工研究所