包括用于防治能量損耗的系統(tǒng)的隔熱管狀塔式太陽能接收器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于提高管狀塔式太陽能接收器的產(chǎn)量，通過對流和輻射來減小損耗和/或防治所述損耗的不同的設(shè)計。術(shù)語管狀接收器用于表示使用液體或液體/蒸汽混合型的傳熱流體的接收器，該傳熱流體通常通過用作吸收器的圓形導(dǎo)管或管流動，其中，傳熱流體可以是具有適于接收器的工作條件的物理特性的任何流體(水、油、熔鹽等)。
【背景技術(shù)】
[0002]可被認為現(xiàn)有技術(shù)狀況的當前太陽能塔式發(fā)電站是由太陽能輻射產(chǎn)生電能的發(fā)電站。它們基本由位于被日光反射裝置(hel1stat)的場完全或部分圍繞的塔的頂部處的接收器(可以在腔體內(nèi)部或整體暴露于外部)組成。
[0003]在塔的頂部處存在接收器，該接收器可以是圓形或非圓形的，在接收器是圓形的情況下，接收器被所有面上的日光反射裝置圍繞，并且在接收器是非圓形的情況下，接收器優(yōu)選地由在一個面上的日光反射裝置圍繞。
[0004]日光反射裝置是反射太陽輻射，將太陽輻射聚集在接收器上的鏡子。傳熱流體在接收器內(nèi)部循環(huán)，這種流體可以是空氣(在容積(volumetric)接收器的情況下)，或者是液體和/或液體蒸汽混合(在管狀接收器的情況下)，這種流體通過太陽射線加熱，并且由此獲得的熱能被用于生成電能。
[0005]專利US3924604包括首次描述的太陽能塔式發(fā)電站中的一個。目前已經(jīng)建立了具有不同的和非常多樣的設(shè)計的太陽能塔式發(fā)電站(具有外部接收器或位于腔體內(nèi)部。所有的發(fā)電站都具有使用不同的傳熱流體等的、在日光反射裝置場的中心或到一側(cè)的塔)，但是它們?nèi)慷脊蚕碓谠搶＠刑岬降南嗤幕咎匦?日光反射裝置的場和位于塔中的接收器)。
[0006]為了實現(xiàn)傳統(tǒng)太陽能塔式發(fā)電站的最大性能，需要最大化它的每個元件。本發(fā)明旨在使用液體和/或液體/蒸汽混合作為傳熱流體來提高管狀接收器的效率。影響接收器的最重要的熱損耗是，通過由接收器與外側(cè)空氣的接觸引起的對流造成的損耗，通過由在接收器和處于其視野中(接收器空腔的壁、天空等)的表面之間的溫度差和反射的熱引起的輻射造成的損耗，該反射的熱是由于不是落在接收器上的所有的太陽輻射被吸收的事實導(dǎo)致的。
[0007]不同的專利可以發(fā)現(xiàn)這個目的，例如，專利EP0399381(A1)，其描述如何使用氣簾可以減小在使用空氣作為傳熱液體的容積熱接收器中的熱損耗，或者專利ES2365286A1，其通過與接收器空腔內(nèi)部的空氣對流來恢復(fù)熱損耗。
[0008]發(fā)明范圍
[0009]本發(fā)明旨在提高具有管狀接收器的太陽能塔式接收器的性能，并且減少由對流和輻射導(dǎo)致的損耗和/或利用這些損耗，管狀接收器吸收從日光反射裝置的場聚集的太陽能，并且將太陽能轉(zhuǎn)換為高溫熱能。
[0010]針對這個目的，提出不同元件/設(shè)計/技術(shù):在接收器的頂部處的護罩；利用氣流和/或風扇而自然創(chuàng)建的氣簾；對具有或不具有不同區(qū)域中的選擇表面的接收器管進行策略定位，充分使用太陽能和熱輻射并最小化損耗；連接管的鰭，其目的是使組件的性能均勻，并且使由對流和/或輻射導(dǎo)致的損耗最小化，并且傳遞由對流產(chǎn)生的上升流，以加熱傳熱流體和/或移動空氣渦輪機，以產(chǎn)生能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明包括不同元件/設(shè)計/技術(shù)，其目的是提高管狀太陽能塔式接收器的效率。為了這個目的，應(yīng)用不同的策略，從而減少以熱的形式或?qū)α骰蜉梺砩錅p小能量損耗，同時提出不同的方式來使用能量。
[0012]減小對流損耗的策略如下:
[0013]籲在太陽能塔式接收器的頂部處添加傾斜的護罩，由此減小了上升空氣的流動，上升空氣的流動在空氣通過與接收器管接觸而獲得熱時發(fā)生。熱空氣流到大氣中的流動減少，這是因為護罩強制再循環(huán)，再循環(huán)增加接收器的腔體中的空氣的持久性，這繼而減小了由自然對流導(dǎo)致的損耗，這是出于如下兩個原因:因為空氣以更低速度流動，所以傳熱系數(shù)降低，并且接收器中的空氣的溫度較高，因為它不能自由流到外部。
[0014]籲與接收器相對設(shè)置的氣簾將避免由管的面板加熱的空氣的大部分逸出到外部，由此減小了對流損耗。這個氣簾可以使用由電動機帶動的風扇、在接收器中創(chuàng)建的適配噴嘴來創(chuàng)建，所述電動機從外部和/或從風和/或從熱空氣自身的再循環(huán)接收它們的能量，適配噴嘴能夠引導(dǎo)并加速外部氣流和/或?qū)α髯陨淼臍饬鳌?br>[0015]籲在太陽能塔式接收器的面板的管之間的風扇的策略放置能夠限制由自然對流引起的氣流的速度。以這種方式，因為空氣以更低速度循環(huán)，所以能夠減小空氣傳熱系數(shù)，并且由于鰭之間的停滯而提高了空氣的溫度。兩個因素將減小自然對流的損耗。此外，這些鰭將提高組件的熱性能。
[0016]減小輻射損耗的策略如下:
[0017]?前述的護罩也將減少接收器的面板暴露于天空，也減小熱輻射損耗。
[0018]籲將太陽能接收器的管相對外部放置在不同的行，這能夠?qū)崿F(xiàn)由內(nèi)部行的管反射的太陽能輻射會大部分終止于這些管的具有反面的后部，由此通過反射太陽能輻射來減小損耗。由內(nèi)部管發(fā)射的熱輻射的大部分也將以相同方式終止于這些管的相反設(shè)置的后部，由此減小了由于熱輻射導(dǎo)致的損耗。在每個管區(qū)域中，存在根據(jù)入射輻射的主要類型(太陽能或熱)，使用合適的選擇表面來增強這個效果的可能性。
[0019]?關(guān)于前述鰭，必須特別注意，針對它們用于輻射的效率的鰭的選擇性能，以及它們?nèi)绾胃浇拥焦?，使得良好的接觸與接收器的不同區(qū)域之間的擴展和熱梯度兼容。
[0020]用于回收能量的策略如下:
[0021 ] 考慮如下各項，使用于由空氣的自然空氣對流產(chǎn)生的空氣的上升流的收集器與接收器接觸:
[0022]a)高溫空氣被用于在熱發(fā)電站的回路的某一階段處對傳熱流體進行加熱，或者對被用于與該發(fā)電站的電源回路不同的其它目的的回路的另一傳熱流體進行加熱。為了這個目的，具有低負載損耗的熱交換器-回收器將被使用，以不阻礙自然氣流。
[0023]b)在上升氣流中的大量的動能，并且當它穿過上面提到的熱交換器-回收器時被部分冷卻，動能能夠被用于移動空氣渦輪機并獲得電能。氣流的溫度在穿過熱交換器-回收器之后仍然過高，它可以通過使用文丘里效應(yīng)吸入外部空氣來冷卻。
[0024]在下面給出的描述中，將詳細描述其它細節(jié)和特征，在對應(yīng)附圖的幫助下，出于示例性目的而非限制的目的示出了本發(fā)明的多個示例。
[0025]下面是本發(fā)明的不同部件的列表，在附圖中由它們相應(yīng)號碼來指示:(1)接收器腔體；(2)管狀管或?qū)Ч?，其傳熱流體循環(huán)所通過并且也用作吸收表面；(3)吸收器；(4)護罩；(5)氣簾產(chǎn)生裝置；(6)空氣傳遞元件；(7)接收器的中心區(qū)域；(8)鰭；(9)接收器；
(10)日光反射裝置；(11)其中放置有接收器的塔；(12)前選擇表面；(13)后選擇表面；
(14)熱交換器;(15)渦輪機;(16)上升流傳遞元件;(17)管的束;(18)太陽能塔式發(fā)電站;
(19)圓型接收器；(20)非圓型接收器；(21)文丘里管。
【附圖說明】
[0026]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的當前狀況的太陽能塔式發(fā)電站(18)的示意圖，其中，日光反射裝置(10)的場將太陽能聚集在位于塔(11)的頂部的接收器(9)上，對于具有位于場南端的塔(11)的非圓型(20)發(fā)電站(18)，日光反射裝置(10)的這個場可以面向南方，或者對于圓型發(fā)電站，日光反射裝置(10)的這個場圍繞塔(11)分布。
[0027]圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的當前狀況的在具有非圓型接收器(20)的太陽能塔式發(fā)電站(18)中的接收器腔體(1)的平面的示意圖，熱流體通過管(2)循環(huán)，管(2)附接到吸收器(3)，不過管自身實際上也是可以具有不同構(gòu)造的吸收器，如該附圖的右側(cè)示出的。
[0028]