可維護(hù)的低能耗熱能傳輸管網(wǎng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可維護(hù)的低能耗熱能傳輸管網(wǎng)。
【背景技術(shù)】
[0002]美國(guó)能源部2005年題為“太陽(yáng)能利用對(duì)于基礎(chǔ)研究的需求”的報(bào)告，反映了參與美國(guó)能源部研討會(huì)的200名代表美國(guó)和其他各國(guó)的學(xué)術(shù)界、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和行業(yè)科學(xué)家的集體共識(shí)。根據(jù)這項(xiàng)報(bào)告，現(xiàn)在全世界使用的能源約為4.1X1020焦耳/年，相當(dāng)于峰值發(fā)電量為十三萬(wàn)億瓦特(13TW = 13xl012ff)的發(fā)電設(shè)施連續(xù)(運(yùn)營(yíng)系數(shù)為100% )發(fā)電一年所產(chǎn)生的能量。報(bào)告預(yù)測(cè)，到2050年，世界需要相當(dāng)于20TW連續(xù)發(fā)電能力(相當(dāng)于100TW的太陽(yáng)能光伏或無(wú)儲(chǔ)能的光熱發(fā)電設(shè)備)的新添加能源。為了滿足這一需求，該報(bào)告分析了所有現(xiàn)有的能源解決方案，其中包括碳中性能源-使用固碳技術(shù)的化石燃料及核能源，和可再生能源-水電、潮汐和海洋、地?zé)?、風(fēng)能和太陽(yáng)能，得出結(jié)論認(rèn)為太陽(yáng)能是唯一能夠可持續(xù)性地提供這一需求的可行選擇。太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)由于具有低成本儲(chǔ)能的可能性，可平穩(wěn)上網(wǎng)發(fā)電，且設(shè)備生產(chǎn)耗能少，可利用現(xiàn)有大部分能源設(shè)施，資源浪費(fèi)少，是最可能大規(guī)模替代化石能源的新能源方案。
[0003]然而，太陽(yáng)能光熱發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用有賴于進(jìn)一步提高系統(tǒng)的光-熱-電轉(zhuǎn)換效率，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電成本與傳統(tǒng)電網(wǎng)平價(jià)。為了更有效的利用太陽(yáng)光能量，提高光熱轉(zhuǎn)換效率，必須盡可能的減小能量損失。
[0004]太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)中，通過(guò)管路保溫有效地降低傳熱工質(zhì)輸運(yùn)過(guò)程中的管網(wǎng)熱損失非常重要，管路保溫效果不佳將對(duì)光熱發(fā)電系統(tǒng)效率造成致命后果。因此，太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)的管路保溫成為整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，它直接影響光熱電轉(zhuǎn)化效率和發(fā)電成本的經(jīng)濟(jì)性。
[0005]現(xiàn)有的光熱系統(tǒng)的保溫管網(wǎng)通常由多個(gè)保溫管通過(guò)串并聯(lián)而成，且現(xiàn)有技術(shù)中常常是將一個(gè)個(gè)完整的保溫管運(yùn)至工作現(xiàn)場(chǎng)，然后再組裝在一起。這樣做使得施工周期加長(zhǎng)，且在運(yùn)輸過(guò)程中存在較大的保溫管破損的風(fēng)險(xiǎn)。且現(xiàn)有技術(shù)中的現(xiàn)場(chǎng)保溫管的組裝并不能使得接頭處實(shí)現(xiàn)較好的保溫效果，且維護(hù)成本較高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種能耗低、安裝靈活、成本低的熱能傳輸網(wǎng)絡(luò)及其安裝方法。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)用新型，提供了一種熱能傳輸管網(wǎng)，所述熱能傳輸管網(wǎng)包括多個(gè)真空保溫管和用于連接所述真空保溫管的連接結(jié)構(gòu)，
[0008]所述真空保溫管包括端蓋、內(nèi)管、外管、屏蔽層和抽真空裝置，所述內(nèi)管和外管的兩端皆與端蓋連接，所述抽真空裝置可與所述內(nèi)管和外管之間的空間連通并將該空間抽真空(使得真空度小于10_3Pa)，所述內(nèi)管和外管之間設(shè)有用于降低真空保溫管內(nèi)的輻射導(dǎo)熱損失的一個(gè)或多個(gè)屏蔽層；
[0009]所述連接結(jié)構(gòu)包括內(nèi)管連接件、屏蔽層連接件和外管連接件，所述內(nèi)管連接件、所述屏蔽層連接件和所述外管連接件分別用于連接數(shù)個(gè)真空保溫管的內(nèi)管、屏蔽層和外管；其中，
[0010]所述真空保溫管和所述連接結(jié)構(gòu)的各個(gè)部件可在運(yùn)輸至熱能傳輸管網(wǎng)的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行組裝。
[0011]較佳地，所述內(nèi)管和/或屏蔽層由兩個(gè)或兩個(gè)以上的管段通過(guò)波紋管膨脹節(jié)連接
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[0012]較佳地，所述屏蔽層為鋁管或表面敷設(shè)鋁膜的玻璃管/金屬管。
[0013]較佳地，所述內(nèi)管與所述屏蔽層之間，和/或所述相鄰的屏蔽層之間，和/或所述屏蔽層與所述外管之間設(shè)有起支撐作用的支架；各個(gè)所述支架之間沿著所述真空保溫管的軸向方向相互間隔、交錯(cuò)地布置。
[0014]較佳地，所述屏蔽層包括內(nèi)屏蔽層和外屏蔽層，所述連接結(jié)構(gòu)為三通管連接結(jié)構(gòu)，所述三通管連接結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)外管三通半圓件、兩個(gè)外層鏡面鋁半圓屏蔽層、兩個(gè)內(nèi)層鏡面鋁半圓屏蔽層和一個(gè)內(nèi)管三通管件；其中，
[0015]所述內(nèi)管三通管件的端部分別與三個(gè)真空保溫管的內(nèi)管密封連接，所述外管三通半圓件、所述外層鏡面鋁半圓屏蔽層、所述內(nèi)層鏡面鋁半圓屏蔽層分別與三個(gè)真空保溫管的所述外管、外屏蔽層、內(nèi)屏蔽層密封連接，且所述兩個(gè)外管三通半圓件之間、所述兩個(gè)外層鏡面鋁半圓屏蔽層之間、以及所述兩個(gè)內(nèi)層鏡面鋁半圓屏蔽層之間相互密封連接。
[0016]較佳地，所述抽真空裝置包括玻璃管、玻璃二通閥、抽氣口和安裝口，其中所述抽真空裝置通過(guò)所述安裝口安裝在所述外管上并與所述保溫管內(nèi)外管和內(nèi)管之間的空間連通，所述抽真空裝置能夠通過(guò)抽氣口可將所述空間抽成真空，且抽真空過(guò)程完成之后所述玻璃二通閥可被關(guān)閉以防止環(huán)境中氣體進(jìn)入所述空間。
[0017]較佳地，所述抽真空裝置的所述玻璃管內(nèi)填置有蒸散型和非蒸散型吸氣劑以維持所述真空保溫管內(nèi)的真空度。
[0018]較佳地，所述內(nèi)管和外管由金屬管(例如不銹鋼管)或玻璃管制成。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，提供了一種制造并安裝前述熱能傳輸管網(wǎng)的方法，所述方法包括下列步驟:
[0020](I)制造用于組裝所述真空保溫管和所述連接結(jié)構(gòu)的構(gòu)件；
[0021](2)將所述構(gòu)件運(yùn)輸至所述熱能傳輸官網(wǎng)的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)；
[0022](3)在現(xiàn)場(chǎng)組裝所述真空保溫管；
[0023](4)通過(guò)所述連接結(jié)構(gòu)將所述真空保溫管連接。
[0024]本實(shí)用新型的低能耗熱能傳輸管網(wǎng)所包括的保溫管和連接結(jié)構(gòu)皆可以在現(xiàn)場(chǎng)被安裝或連接，也就是說(shuō)，可以避免運(yùn)輸安裝完整的保溫管所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)和包裝成本，且現(xiàn)場(chǎng)安裝增加了施工的靈活性，使得保溫管的用量和連接形式都更加貼近用戶的需求，從而縮短施工周期、降低物料損耗。
[0025]本實(shí)用新型的低能耗熱能傳輸管網(wǎng)中的保溫管和連接結(jié)構(gòu)皆設(shè)有高反射的屏蔽層，可以大幅降低傳輸網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)熱系數(shù)，使其成為真正的低能耗熱能傳輸管網(wǎng)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的保溫管的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是圖1中的保溫管的抽真空裝置的放大圖；
[0028]圖3是圖1中的保溫管的局部立體剖視示意圖；
[0029]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三通管段的局部立體剖視示意圖；
[0030]圖5a_5i是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的保溫管的安裝過(guò)程的示意圖；以及
[0031]圖6a_6g是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三通管段的安裝過(guò)程的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以便更清楚理解本實(shí)用新型的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)理解的是，附圖所示的實(shí)施例并不是對(duì)本實(shí)用新型范圍的限制，而只是為了說(shuō)明本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)精神。
[0033]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的真空保溫管的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該保溫管包括內(nèi)管1、端蓋2、外管3、外屏蔽層4、內(nèi)屏蔽層5、波紋管膨脹節(jié)6和抽真空裝置7。其中，內(nèi)管通過(guò)可伐環(huán)與端蓋2連接，且內(nèi)管I可包括通過(guò)波紋管膨脹節(jié)6串聯(lián)的多段管道組成，波紋管膨脹節(jié)6可用于緩解熱應(yīng)力造成的損傷，避免保溫管長(zhǎng)期熱沖擊條件下出現(xiàn)的變形或炸裂現(xiàn)象。內(nèi)管I和外管3之間可形成密閉的真空空間。
[0034]保溫管內(nèi)設(shè)有具有高反射性的外屏蔽層4和內(nèi)屏蔽層5，屏蔽層由玻璃管或不銹鋼管制成且玻璃管或不銹鋼管表面涂覆有高反射性的鋁膜，或者屏蔽層直接由高性能鋁管制成，用于大幅度降低真空保溫管內(nèi)的輻射導(dǎo)熱損失。如圖所示，在內(nèi)管I和內(nèi)屏蔽層5之間、內(nèi)屏蔽層5和外屏蔽層4、外屏蔽層4和外管3之間分別設(shè)有用于支撐各個(gè)管狀構(gòu)件的第一支架8、第二支架9和第三支架10。值得注意的是，所述第一支架8、第二支架9和第三支架10相互之間位置相互交錯(cuò)地布置(以避免三個(gè)支架和內(nèi)管、外管以及兩個(gè)屏蔽層在保溫管的徑向方向相互緊挨)，從而減少導(dǎo)熱損失。較佳地，所述各個(gè)支架可由不銹鋼材料制作而成(保溫管內(nèi)部真空，各支架之間不會(huì)導(dǎo)熱)。
[0035]在本實(shí)施例中，內(nèi)管和外管皆為不銹鋼管。實(shí)際上，內(nèi)管和外管也可由玻璃或其他任何合適的金屬材料制作而成。應(yīng)理解，內(nèi)管可根據(jù)實(shí)際需要而包括任何合適數(shù)量的管道段。在本實(shí)施例中，保溫管包括兩個(gè)屏蔽層，實(shí)際上保溫管可根據(jù)實(shí)際需要而設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)以上的屏蔽層，且每個(gè)屏蔽層也可以根據(jù)需要由兩個(gè)或兩個(gè)以上的屏蔽段組成(同樣可由波紋管膨脹節(jié)連接)
[0036]圖2示出了圖1中的保溫管的抽真空裝置的放大圖。如圖2所示，抽真空裝置7的底部開(kāi)口通過(guò)可伐管14與保溫管的外管3相連并與保溫管內(nèi)部空間連通。所述抽真空裝置包括玻璃管、玻璃二通閥12、抽氣口 13和吸氣劑11。保溫管內(nèi)的氣體從抽氣口 13處被抽出，使得保溫管內(nèi)部空間保持一定的真空度，從而降低氣體導(dǎo)熱損失。