相变储热换热器及其系统技术方案

本实用新型专利技术涉及太阳能光热发电技术领域，公开了一种相变储热换热器及其系统，包括：立式的储热换热器罐体；多个储热材料封装体，用于封装相变储热介质并且立式密排于储热罐罐体内部，相变储热介质为相变温度180℃的熔盐，用于储热或放热；多孔密排喷淋装置，布置于所述储热材料封装体上方并用于将相变换热介质向所述储热材料封装体喷洒；以及相变换热装置，布置于所述多孔密排喷淋装置上方，用于产生蒸汽。本实用新型专利技术储热材料封装管立式密排，增大了储热罐的填充率，采用180℃熔盐作为储热介质，提高储热效率的同时降低了制作成本。将蒸汽发生器/换热器排布于储热罐内部，形成储热换热一体系统，大幅减少了蒸汽发生器的换热管及罐体设备投入。

Phase change heat storage heat exchanger and its system

The utility model relates to a solar thermal power generation technology field, discloses a phase-change heat exchanger and heat storage system, including: vertical heat exchanger tank; a plurality of heat storage material package, package for phase-change heat storage medium and closely arranged in vertical thermal storage tank inside the tank, the molten salt phase change thermal storage medium for the phase transition temperature of 180 DEG C, for heat storage or release; dense spray discharge device arranged on the upper part of the porous heat storage material and package for phase change heat transfer medium spraying body to the heat storage material package; and phase change heat transfer device arranged on the porous dense spray device above used to produce steam. The utility model has the advantages that the heat storage material packaging tube is vertically and tightly arranged, the filling rate of the heat storage tank is increased, the molten salt of 180 DEG C is used as the heat storage medium, the heat storage efficiency is improved, and the production cost is reduced. The steam generator / heat exchanger is arranged in the heat storage tank, and the heat storage and heat exchange integrated system is formed.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能光热发电系统
，特别涉及一种采用180℃相变熔盐的储热换热器及其系统。
技术介绍
太阳能是巨大的能源宝库，但到达地球表面的太阳辐射能量密度却很低，而且受地理、昼夜和季节等规律变化的影响，以及阴、晴、云、雨等随机因素的制约，其辐射强度也不断发生变化，具有显著的稀薄性、间断性和不稳定性。为了更好地成为一种优质的替代能源，提高系统发电效率，提高系统发电的稳定性和可靠性，降低发电成本，在太阳能热发电中，需要设置高效的太阳热集热器和热能存储(TES,thermalenergystorage)装置，在太阳能充足时，集热器吸收太阳能热量，将热能存储于储热装置中，在太阳能不足时将储存的热能释放出来以满足发电需求。良好的集热系统和储热系统可以在太阳辐射正常时吸热储热，而在辐射不足时放出热来供给用户，起到功率缓冲的作用；另一方面，一天之中，中午日照强，早晚日照弱，在夜晚则不能用太阳能，而储热系统可以把白天太阳辐射的能量以热能的形式储存起来，到了晚上释放出来进行工作，这样可以起到削峰填谷的作用。熔融盐储热技术在太阳能热发电系统中占有十分重要的地位，它关系着系统运行的稳定性和可靠性。熔融盐与导热油相比，可在相近的工作压力下获得更高的使用温度，且耐热稳定性好，其传热系数是其他有机载体的两倍，而且使用温度在600℃以下时，几乎不产生蒸汽。因此，稳定性好、价格低廉、熔点合适的熔融盐是储热技术发展的重点。相变蓄热技术具有相变温区窄、相变潜热大、储热能量密度高，制作成本低等特点。但相变储热技术换热困难以及相变过程中的材料体积变化所造成的应力问题一直难以解决。国际上均采用导热流体强迫对流换热，这一技术存在换热温度不均，充放热时传热流体的流量变化大，控制难，传热过程复杂，难于建模等缺点。相变储热和相变换热相结合的新型技术，可彻底突破上述显热储热和相变储热的换热瓶颈，适于太阳能光热发电储热需求。将相变换热和相变储热技术相结合，利用传热媒介的液-气两相的蒸发-冷凝过程换热，解决了充放热中的均匀传热和充放热过程中的控制难题，同时利用相变储热材料的固-液相变过程实现窄温区、高密度的储热。为了进一步降低成本，高效率、低成本的储热罐结构不可或缺，因此，目前我们迫切需要一种高密度、高填充率、高效率、低成本的储热换热器。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种采用180℃相变熔盐的储热换热器。具有更稳定的结构、更高的填充率和更低的制作成本。为解决上述技术问题，本技术的实施方式提供了一种相变储热换热器，包括：立式的储热换热器罐体；多个储热材料封装体，所述储热材料封装体用于封装相变储热介质并且立式密排于所述储热罐罐体内部，所述相变储热介质为相变温度180℃的熔盐，用于储热或放热；多孔密排喷淋装置，布置于所述储热材料封装体上方并用于将相变换热介质向所述储热材料封装体喷洒；以及相变换热装置，布置于所述多孔密排喷淋装置上方，用于产生相变换热介质。在另一优选例中，所述相变温度180℃熔盐由NaNO3:Ca(NO3)2:Mg(NO3)2按51.58％:17.63％:30.79％比例配置而成，相变焓为176KJ/Kg。在另一优选例中，所述相变温度180℃熔盐由36.8％的Ca(NO3)2和63.2％的NaNO3，按比例配置而成。在另一优选例中，所述相变储热罐还包括储热材料封装体孔板，该储热材料封装体孔板具有多个孔，用于布置所述储热材料封装体。在另一优选例中，所述相变温度180℃熔盐由36.8％的Ca(NO3)2和63.2％的NaNO3，按比例配置而成。在另一优选例中，所述相变储热罐还包括储热材料封装体孔板，该储热材料封装体孔板具有多个孔，用于布置所述储热材料封装体。可选的，所述储热材料封装体孔板为圆形。在另一优选例中，所述相变换热装置为蒸汽发生器或相变换热管，所述相变换热管为管内蒸发、管外冷凝结构并采用液汽潜热换热。在另一优选例中，所述多孔密排喷淋装置包括换热介质管路和链接在所述换热介质管路上的小型喷头，所述换热介质管路平行排布并通过汇流管并联连接，所述汇流管与包含进气口的主管路流体连通，所述汇流管中的相变换热介质通过该进气口提供。可选的，所述相变换热介质为水或油。在另一优选例中，所述储热罐罐体具有用于密封所述相变储热罐的上、下封头；所述上、下封头为椭圆封头。可选的，所述储热罐罐体通过底板固定。在另一优选例中，所述的密排是指储热材料封装体的填充率≥70％。本技术实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：新型相变储热换热器采用熔点为180℃的熔盐作为储热材料，成本优势显著，同等容量规模下，成本仅为传统双罐熔盐法的1/6，同时提高了该储热换热器的能源利用率。克服了传统卧式储热设备的储热管支撑结构容易发生形变，导致储热管发生泄漏的弊端，同时简化设备结构，利于生产，降低了罐体成本。储热材料封装管立式密排，增大了储热罐的填充率，从而降低了制作成本。为进一步降低储热成本，将导热油蒸汽与水的换热管排布于储热罐内部，直接产生蒸汽，形成储热换热一体系统，该结构提高了导热油蒸汽和水的换热效果，大幅减少了蒸汽发生器的换热管及罐体设备投入。此外，本技术新型相变储热换热器采用多孔密排喷淋结构以配合高填充率的储热材料封装管。本技术还提供了上述储热换热器的系统，所述相变储热换热器与溴化锂双效吸收式空调连接，作为所述溴化锂双效吸收式空调的热源。可选的，储热时，油蒸汽将潜热传递给设备内熔盐后，冷凝为液态油；设备内熔盐吸收油蒸汽潜热，在180℃由固态转化为液态，以此利用相变储热；放热时，使用放热油泵，将液态油喷淋在熔盐管表面，通过压力控制，使液态油在180℃时，吸收熔盐相变释放的热能汽化为油蒸汽；换热时，油蒸汽加热设备内蒸发/换热管程内介质，使系统产出170℃饱和蒸汽。在另一优选例中，上述储热换热器，可在冬季用于直接对给水进行加热，产出符合供暖标准的95℃热水。本技术实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：上述储热换热器与溴化锂双效吸收式空调连接，形成太阳能空调系统，在太阳能释放过程中，储热换热器内熔盐温度，需高于170℃；在太阳能存储过程中，相变储热换热器内熔盐的相变温度，需低于181℃。因此，选择采用熔点为180℃的相变熔盐，具有更小的换热温差，大幅提高了系统能源的利用率，该太阳能空调系统的COP值高达1.4，在功能性与经济性方面，均是可用于太阳能空调系统储能的最佳选择。附图说明图1是本技术的新型相变储热换热器实施例的结构示意图；图2是本技术的新型相变储热换热器实施例储热材料孔板结构示意图；图3是本技术的新型相变储热换热器实施例喷淋装置结构示意图。图4是本技术的新型相变储热换热器系统的实施例示意图。具体实施方式在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的实施方式作进一步地详细描述。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。参见图1，为该新型相变储热换热器实施例的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变储热换热器，其特征在于，包括：立式的储热换热器罐体；多个储热材料封装体，所述储热材料封装体用于封装相变储热介质并且立式密排于所述储热罐罐体内部，所述相变储热介质为相变温度180℃的熔盐，用于储热或放热；多孔密排喷淋装置，布置于所述储热材料封装体上方并用于将相变换热介质向所述储热材料封装体喷洒；以及相变换热装置，布置于所述多孔密排喷淋装置上方，用于产生相变换热介质。

【技术特征摘要】
1.一种相变储热换热器，其特征在于，包括：立式的储热换热器罐体；多个储热材料封装体，所述储热材料封装体用于封装相变储热介质并且立式密排于所述储热罐罐体内部，所述相变储热介质为相变温度180℃的熔盐，用于储热或放热；多孔密排喷淋装置，布置于所述储热材料封装体上方并用于将相变换热介质向所述储热材料封装体喷洒；以及相变换热装置，布置于所述多孔密排喷淋装置上方，用于产生相变换热介质。2.根据权利要求1所述的相变储热换热器，其特征在于，所述相变温度180℃熔盐由NaNO3:Ca(NO3)2:Mg(NO3)2＝51.58％:17.63％:30.79％，按比例配置而成，相变焓为176KJ/Kg。3.根据权利要求1所述的相变储热换热器，其特征在于，所述相变温度180℃熔盐由36.8％的Ca(NO3)2和63.2％的NaNO3，按比例配置而成。4.根据权利要求2或3所述的相变储热换热器，其特征在于，所述相变储热罐还包括储热材料封装体孔板，该储热材料封装体孔板具有多个孔，用于布置所述储热材料封装体，所述储热材料封装体孔板为圆形。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：项晓东，
申请(专利权)人：蓝瑚能源科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31