基于沉降颗粒的塔式太阳能吸热器换热特性数值模拟分析文献综述
2020-08-04 21:40:13
一、塔式太阳能热发电系统 塔式太阳能热发电系统(CSP)由蓄热装置、定日场和吸热器三部分组成。
配有跟踪系统的定日镜将光聚焦到集热接收器上,将聚集的太阳能辐射能转化为热能传递给传热介质(水、导热油、熔盐或空气等),传热介质进入热交换器产生蒸汽,驱动汽轮机组进行发电。
塔式太阳能镜场聚光比一般为200-1000之间,最高可以达到1500倍,运行温度可达800~1500℃[1]。
塔式太阳能热发电技术由于具有聚光倍数高、能量集中过程简便、热转化效率高等优点,多用于大规模太阳能电站[2]。
目前大型塔式热发电系统接收器多为裸露式,接收器外壁面同时为聚光接收面和大气交界面。
对于塔式太阳能热发电系统,接收器是光热转换的关键设备,在高强度辐射能流的恶劣环境下工作,热负荷通常在800KW/m2以上,局部热点可超过1000KW/m2,远远超过超临界燃煤锅炉水冷壁的热负荷(300-400KW/m2);接收器的热流密度与镜场布置方式和控制等直接相关,由于反射镜距离集热器距离较远,聚焦精度无法保证,接收器表面温度高且温度分布不均匀;当发生云遮挡时,接收器接受太阳辐射能量急剧减少,此时吸热器对外会一直散热,因此接收器壁面温度将急剧下降,严重时可导致接收器中熔盐工质的凝固,对吸热器造成致命的损伤;风引发的定日镜震动会给光斑带来周期性变动从而引发接收器表面热负荷的周期性变化,造成吸热管的热应为疲劳,影响工作寿命甚至引发爆管。
接收器作为整个系统的核心部件,其安全性直接决定了整个塔式太阳能热发电系统的安全性性能[3]。
吸热器是塔式太阳能热发电系统实现大规模、高效率发电的关键部件,是定日镜场和发电系统之间的连接桥梁,也是太阳能向热能转换效率的决定性因素。
固体颗粒吸热器是一种非常适合塔式太阳能热发电系统的吸热器,它是一种新型的直接吸收式腔式吸热器。
太阳光经过聚焦后直接照射到吸热器中,大量的颗粒从吸收器上部下落,形成颗粒幕状物来吸收太阳光,在此加热过程中,如果颗粒材料采用陶瓷,颗粒理论上能够被加热到1 000℃以上[4]。