包括用于防治能量损耗的系统的隔热管状塔式太阳能接收器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于提高管状塔式太阳能接收器的产量，通过对流和辐射来减小损耗和/或防治所述损耗的不同的设计。术语管状接收器用于表示使用液体或液体/蒸汽混合型的传热流体的接收器，该传热流体通常通过用作吸收器的圆形导管或管流动，其中，传热流体可以是具有适于接收器的工作条件的物理特性的任何流体(水、油、熔盐等)。
【背景技术】
[0002]可被认为现有技术状况的当前太阳能塔式发电站是由太阳能辐射产生电能的发电站。它们基本由位于被日光反射装置(hel1stat)的场完全或部分围绕的塔的顶部处的接收器(可以在腔体内部或整体暴露于外部)组成。
[0003]在塔的顶部处存在接收器，该接收器可以是圆形或非圆形的，在接收器是圆形的情况下，接收器被所有面上的日光反射装置围绕，并且在接收器是非圆形的情况下，接收器优选地由在一个面上的日光反射装置围绕。
[0004]日光反射装置是反射太阳辐射，将太阳辐射聚集在接收器上的镜子。传热流体在接收器内部循环，这种流体可以是空气(在容积(volumetric)接收器的情况下)，或者是液体和/或液体蒸汽混合(在管状接收器的情况下)，这种流体通过太阳射线加热，并且由此获得的热能被用于生成电能。
[0005]专利US3924604包括首次描述的太阳能塔式发电站中的一个。目前已经建立了具有不同的和非常多样的设计的太阳能塔式发电站(具有外部接收器或位于腔体内部。所有的发电站都具有使用不同的传热流体等的、在日光反射装置场的中心或到一侧的塔)，但是它们全部都共享在该专利中提到的相同的基本特性(日光反射装置的场和位于塔中的接收器)。
[0006]为了实现传统太阳能塔式发电站的最大性能，需要最大化它的每个元件。本发明旨在使用液体和/或液体/蒸汽混合作为传热流体来提高管状接收器的效率。影响接收器的最重要的热损耗是，通过由接收器与外侧空气的接触引起的对流造成的损耗，通过由在接收器和处于其视野中(接收器空腔的壁、天空等)的表面之间的温度差和反射的热引起的辐射造成的损耗，该反射的热是由于不是落在接收器上的所有的太阳辐射被吸收的事实导致的。
[0007]不同的专利可以发现这个目的，例如，专利EP0399381(A1)，其描述如何使用气帘可以减小在使用空气作为传热液体的容积热接收器中的热损耗，或者专利ES2365286A1，其通过与接收器空腔内部的空气对流来恢复热损耗。
[0008]发明范围
[0009]本发明旨在提高具有管状接收器的太阳能塔式接收器的性能，并且减少由对流和辐射导致的损耗和/或利用这些损耗，管状接收器吸收从日光反射装置的场聚集的太阳能，并且将太阳能转换为高温热能。
[0010]针对这个目的，提出不同元件/设计/技术:在接收器的顶部处的护罩；利用气流和/或风扇而自然创建的气帘；对具有或不具有不同区域中的选择表面的接收器管进行策略定位，充分使用太阳能和热辐射并最小化损耗；连接管的鳍，其目的是使组件的性能均匀，并且使由对流和/或辐射导致的损耗最小化，并且传递由对流产生的上升流，以加热传热流体和/或移动空气涡轮机，以产生能量。
【发明内容】
[0011]本发明包括不同元件/设计/技术，其目的是提高管状太阳能塔式接收器的效率。为了这个目的，应用不同的策略，从而减少以热的形式或对流或辐来射减小能量损耗，同时提出不同的方式来使用能量。
[0012]减小对流损耗的策略如下:
[0013]籲在太阳能塔式接收器的顶部处添加倾斜的护罩，由此减小了上升空气的流动，上升空气的流动在空气通过与接收器管接触而获得热时发生。热空气流到大气中的流动减少，这是因为护罩强制再循环，再循环增加接收器的腔体中的空气的持久性，这继而减小了由自然对流导致的损耗，这是出于如下两个原因:因为空气以更低速度流动，所以传热系数降低，并且接收器中的空气的温度较高，因为它不能自由流到外部。
[0014]籲与接收器相对设置的气帘将避免由管的面板加热的空气的大部分逸出到外部，由此减小了对流损耗。这个气帘可以使用由电动机带动的风扇、在接收器中创建的适配喷嘴来创建，所述电动机从外部和/或从风和/或从热空气自身的再循环接收它们的能量，适配喷嘴能够引导并加速外部气流和/或对流自身的气流。
[0015]籲在太阳能塔式接收器的面板的管之间的风扇的策略放置能够限制由自然对流引起的气流的速度。以这种方式，因为空气以更低速度循环，所以能够减小空气传热系数，并且由于鳍之间的停滞而提高了空气的温度。两个因素将减小自然对流的损耗。此外，这些鳍将提高组件的热性能。
[0016]减小辐射损耗的策略如下:
[0017]?前述的护罩也将减少接收器的面板暴露于天空，也减小热辐射损耗。
[0018]籲将太阳能接收器的管相对外部放置在不同的行，这能够实现由内部行的管反射的太阳能辐射会大部分终止于这些管的具有反面的后部，由此通过反射太阳能辐射来减小损耗。由内部管发射的热辐射的大部分也将以相同方式终止于这些管的相反设置的后部，由此减小了由于热辐射导致的损耗。在每个管区域中，存在根据入射辐射的主要类型(太阳能或热)，使用合适的选择表面来增强这个效果的可能性。
[0019]?关于前述鳍，必须特别注意，针对它们用于辐射的效率的鳍的选择性能，以及它们如何附接到管，使得良好的接触与接收器的不同区域之间的扩展和热梯度兼容。
[0020]用于回收能量的策略如下:
[0021 ] 考虑如下各项，使用于由空气的自然空气对流产生的空气的上升流的收集器与接收器接触:
[0022]a)高温空气被用于在热发电站的回路的某一阶段处对传热流体进行加热，或者对被用于与该发电站的电源回路不同的其它目的的回路的另一传热流体进行加热。为了这个目的，具有低负载损耗的热交换器-回收器将被使用，以不阻碍自然气流。
[0023]b)在上升气流中的大量的动能，并且当它穿过上面提到的热交换器-回收器时被部分冷却，动能能够被用于移动空气涡轮机并获得电能。气流的温度在穿过热交换器-回收器之后仍然过高，它可以通过使用文丘里效应吸入外部空气来冷却。
[0024]在下面给出的描述中，将详细描述其它细节和特征，在对应附图的帮助下，出于示例性目的而非限制的目的示出了本发明的多个示例。
[0025]下面是本发明的不同部件的列表，在附图中由它们相应号码来指示:(1)接收器腔体；(2)管状管或导管，其传热流体循环所通过并且也用作吸收表面；(3)吸收器；(4)护罩；(5)气帘产生装置；(6)空气传递元件；(7)接收器的中心区域；(8)鳍；(9)接收器；
(10)日光反射装置；(11)其中放置有接收器的塔；(12)前选择表面；(13)后选择表面；
(14)热交换器;(15)涡轮机;(16)上升流传递元件;(17)管的束;(18)太阳能塔式发电站;
(19)圆型接收器；(20)非圆型接收器；(21)文丘里管。
【附图说明】
[0026]图1是根据现有技术的当前状况的太阳能塔式发电站(18)的示意图，其中，日光反射装置(10)的场将太阳能聚集在位于塔(11)的顶部的接收器(9)上，对于具有位于场南端的塔(11)的非圆型(20)发电站(18)，日光反射装置(10)的这个场可以面向南方，或者对于圆型发电站，日光反射装置(10)的这个场围绕塔(11)分布。
[0027]图2是根据现有技术的当前状况的在具有非圆型接收器(20)的太阳能塔式发电站(18)中的接收器腔体(1)的平面的示意图，热流体通过管(2)循环，管(2)附接到吸收器(3)，不过管自身实际上也是可以具有不同构造的吸收器，如该附图的右侧示出的。
[0028]