一种以陶瓷为储热材料的高温储热装置及储热方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于储热技术领域，尤其涉及一种以陶瓷为储热材料的高温储热装置及储热方法，高温储热装置包括罐体，所述罐体内设有盘管式换热器，所述罐体与盘管换热器之间填充有陶瓷球，所述陶瓷球内包裹有铝丝，所述罐体内还填充有铝，所述罐体外面套有保温层，所述保温层包括第一抗热传导保温层、抗热辐射保温层、第二抗热传导保温层、物理保护层，所述抗热辐射保温层位于第一抗热传导保温层、第二抗热传导保温层之间，所述物理保护层位于第二抗热传导保温层的外面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于储热
，尤其涉及一种以陶瓷为储热材料的高温储热装置及储热方法。
技术介绍
能源问题一直以来是困扰我国乃至全世界的重大难题，化石能源经过多年的采集和使用，已经日渐枯竭，地球的生态环境也不堪重负，因此我们迫切需要找到新型的能源以替代化石燃料。于是可再生能源概念应运而生，主要是指太阳能、风能、生物质能和潮汐能等，而其中又以太阳能为主。太阳能具有资源量大，分布范围广，清洁无污染，技术可靠等优点。太阳能发电技术日益成为我国乃至国际可再生能源技术发展的重点。我国太阳能资源丰富，全国总面积2/3以上的地区年日照时长大2000小时以上，我国太阳能资源的年理论储量可达17000亿吨煤。自20世纪80年代以来，美国、法国、西班牙、以色列、澳大利亚等国相继建立起不同类型的试验示范装置和商业化聚光太阳能热发电站（Concentrating solar power ,CSP）,促进了CSP技术的发展和商业化进程。储热系统在CSP系统中起到很大作用。储热系统能够在电力调峰和工业级民用节能领域实现能量在时间和空间上的大容量转转移，可以补偿太阳能在阴雨天气或晚上出现的间歇性缺点。目前，CSP储热系统中主要有三类高温储热材料，分别为熔盐、相变合金、高温混凝土，这三种材料均存在很多不足：其中熔盐储热尽管温度极限为600℃，但是其凝固点太高，在130℃至230℃之间，造成了整个系统的维护成本的上升，且腐蚀性很强，罐体必须采用高品质合金，进一步增加了成本，而且如果不甚将若熔盐泄露，还会对环境造成污染。相变合金技术还不够完善，成本居高不下，且储热能量会逐年衰减，弊端较多。高温混凝土尽管价格便宜，但换热效率不高，高温下混凝土使用不稳定，容易开裂。
技术实现思路
本专利技术提供一种以陶瓷为储热材料的高温储热装置及储热方法，以解决上述
技术介绍
中提出的储热系统不完善的问题。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种以陶瓷为储热材料的高温储热装置，其特征在于：包括罐体，所述罐体内设有盘管式换热器，所述罐体与盘管换热器之间填充有陶瓷球，所述陶瓷球内包裹有铝丝，所述罐体内还填充有铝，所述罐体外面套有保温层，所述保温层包括第一抗热传导保温层、抗热辐射保温层、第二抗热传导保温层、物理保护层，所述抗热辐射保温层位于第一抗热传导保温层、第二抗热传导保温层之间，所述物理保护层位于第二抗热传导保温层的外面。所述陶瓷球的密度为3600 Kg/m³，比热容为850J/(Kg·K)，导热系数为41.6W/(m·K)。所述第一抗热传导保温层、第二抗热传导保温层均为岩棉，所述抗热辐射保温层为氧化铝薄膜，所述物理保护层为不锈钢外壳。所述盘管式换热器的管间距为300mm。一种以陶瓷为储热材料的高温储热方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，首先将氧化铝粉末及添加剂混合，再加入水进行搅拌；第二步，然后将丝状铝加入第一步中的混合物搅拌混合（铝与混合物的质量分数为1:9），一起倒入模具中，挤出成型，并通过旋切工艺成球状，其中含有从球体中间穿过的铝丝；第三步，然后通过工业隧道窑，烧制成夹有铝丝的陶瓷球，制成陶瓷球的密度为3600 Kg/m³，比热容为850J/(Kg·K)，导热系数为41.6W/(m·K)；第四步，将储热罐内布置好盘管式换热器，再放入陶瓷球；第五步，然后将融化的铝水浇注到罐体内；第六步，然后将储热罐密封，在储热罐的外面加装保温层。所述添加剂为CaCO3、MgO、TiO2、BaCO3 的混合物。所述保温层包括第一抗热传导保温层、抗热辐射保温层、第二抗热传导保温层、物理保护层，所述抗热辐射保温层位于第一抗热传导保温层、第二抗热传导保温层之间，所述物理保护层位于第二抗热传导保温层的外面。所述第一抗热传导保温层、第二抗热传导保温层均为岩棉，所述抗热辐射保温层为氧化铝薄膜，所述物理保护层为不锈钢外壳。本专利技术的有益效果为：1本技术方案以陶瓷为基材，铝作为导热和连接材料，从而实现高温导热功能，陶瓷球的密度为3600 Kg/m³，比热容为850J/(Kg·K)，导热系数为41.6W/(m·K)，其导热系数远大于熔盐和混凝土的导热系数0.5-2W/(m·K)。2另外铝作为优良的导热材料，在常用金属中，其导热系数仅次于铜和银，λ=236W/(m·K)，将铝注入装有陶瓷球并布好换热器的罐体内，整体的换热效率会有很大提高，铝的耐腐蚀性很好，可以避免使用熔盐储热体系中的高品质合金罐体，节约成本，铝和陶瓷的热性能和力性能稳定，不会出现混凝土和相变合金的损坏和性能衰减。3整体技术方案为固态显热储热，一次浇筑成型，施工简单，没有安全隐患，长远角度看也不会产生环境污染，由于罐体温度在600℃，所以在罐体外加装保温层，实际中应根据罐体温度对保温层的厚度进行计算，罐体温度越高，保温层的厚度则越大，保温层中的抗热辐射保温层为氧化铝薄膜，红外热辐射反射率在90%以上，物理保护层为不锈钢外壳，对罐体及保温层进行保护，避免外力的损坏。4盘管式换热器的管间距为300mm，管间距的确定是经过严格的仿真模拟计算以及实验验证，可以有效地减少相邻两管间的热干扰，并达到最佳传热效率。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图中：1-罐体，2-盘管换热器，3-陶瓷球，4-铝丝，5-铝，6-第一抗热传导保温层，7-抗热辐射保温层，8-第二抗热传导保温层，9-物理保护层，10-保温层。具体实施方式一种以陶瓷为储热材料的高温储热装置，包括罐体1，罐体1内设有盘管式换热器2，罐体1与盘管换热器2之间填充有陶瓷球3，陶瓷球3内包裹有铝丝4，罐体1内还填充有铝，罐体1外面套有保温层10，保温层10包括第一抗热传导保温层6、抗热辐射保温层7、第二抗热传导保温层8、物理保护层9，抗热辐射保温层7位于第一抗热传导保温层6、第二抗热传导保温层8之间，物理保护层9位于第二抗热传导保温层8的外面。陶瓷球的密度为3600 Kg/m³，比热容为850J/(Kg·K)，导热系数为41.6W/(m·K)。第一抗热传导保温层6、第二抗热传导保温层8均为岩棉，抗热辐射保温层7为氧化铝薄膜，物理保护层9为不锈钢外壳。盘管式换热器2的管间距为300mm。一种以陶瓷为储热材料的高温储热方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，首先将氧化铝粉末及添加剂混合，再加入水进行搅拌；第二步，然后将丝状铝加入第一步中的混合物搅拌混合（铝与混合物的质量分数为1:9），一起倒入模具中，挤出成型，并通过旋切工艺成球状，其中含有从球体中间穿过的铝丝；第三步，然后通过工业隧道窑，烧制成夹有铝丝的陶瓷球，制成陶瓷球的密度为3600 Kg/m³，比热容为850J/(Kg·K)，导热系数为41.6W/(m·K)；第四步，将储热罐内布置好盘管式换热器，再放入陶瓷球；第五步，然后将融化的铝水浇注到罐体内；第六步，然后将储热罐密封，在储热罐的外面加装保温层。添加剂为CaCO3、MgO、TiO2、BaCO3 的混合物。保温层包括第一抗热传导保温层、抗热辐射保温层、第二抗热传导保温层、物理保护层，抗热辐射保温层位于第一抗热传导保温层、第二抗热传导保温层之间，物理保护层位于第二抗热传导保温层的外面。第一抗热传导保温层、第二抗热传导保温层均为岩棉，抗热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以陶瓷为储热材料的高温储热装置，其特征在于：包括罐体，所述罐体内设有盘管式换热器，所述罐体与盘管换热器之间填充有陶瓷球，所述陶瓷球内包裹有铝丝，所述罐体内还填充有铝，所述罐体外面套有保温层，所述保温层包括第一抗热传导保温层、抗热辐射保温层、第二抗热传导保温层、物理保护层，所述抗热辐射保温层位于第一抗热传导保温层、第二抗热传导保温层之间，所述物理保护层位于第二抗热传导保温层的外面。

【技术特征摘要】
1.一种以陶瓷为储热材料的高温储热装置，其特征在于：包括罐体，所述罐体内设有盘管式换热器，所述罐体与盘管换热器之间填充有陶瓷球，所述陶瓷球内包裹有铝丝，所述罐体内还填充有铝，所述罐体外面套有保温层，所述保温层包括第一抗热传导保温层、抗热辐射保温层、第二抗热传导保温层、物理保护层，所述抗热辐射保温层位于第一抗热传导保温层、第二抗热传导保温层之间，所述物理保护层位于第二抗热传导保温层的外面。2.根据权利要求1所述的一种以陶瓷为储热材料的高温储热装置，其特征在于：所述陶瓷球的密度为3600 Kg/m³，比热容为850J/(Kg·K)，导热系数为41.6W/(m·K)。3.根据权利要求1所述的一种以陶瓷为储热材料的高温储热装置，其特征在于：所述第一抗热传导保温层、第二抗热传导保温层均为岩棉，所述抗热辐射保温层为氧化铝薄膜，所述物理保护层为不锈钢外壳。4.根据权利要求1所述的一种以陶瓷为储热材料的高温储热装置，其特征在于：所述盘管式换热器的管间距为300mm。5.一种以陶瓷为储热材料的高温储热方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，首先将氧化铝粉末及添加剂混合，再加入水进行搅拌；第二步，然后将丝状铝加入第一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱凤华，晏强，任科文，
申请(专利权)人：九格能源科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12