一种低成本固体颗粒储热装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低成本固体颗粒储热装置和方法，通过热源将热量输入炉壁的换热面，储存在冷仓的冷态固体储热颗粒送入炉壁内进行热交换，风机将输送风经风室均匀布风后送入炉壁内，使得固体储热颗粒在炉壁内呈流化态，强化传热，吸热后固体储热颗粒被分离器分离后进入热仓储存下来，完成储热过程；当有热量需求时，热仓内热态固体储热颗粒进入换热器，释放热量来满足需要；本发明专利技术具有投资小、运行成本低，适用范围广的优点，可满足太阳能光热、工业余热、地热、风能、电网调峰等多温度范围的储热要求。

A low cost solid particle heat storage device and method

The invention discloses a low cost solid heat storage device and method, through the heat source heat input and heat transfer area of the furnace wall, the heat exchange in the cold storage of solid particles into the cold heat storage chamber inside the furnace wall, the fan will transport air through the air chamber uniform wind into the furnace wall. Solid heat storage particles are fluidized in the furnace wall, enhanced heat transfer, heat absorption after solid heat storage of particles by the separator after entering the hot storage bin down, complete the storage process; when the heat demand, heat heat heat storage bin solid particles into the heat exchanger, the heat release to meet the needs; the invention has low investment, low operation cost, wide application range, can meet the heat storage of solar energy, industrial waste heat, geothermal, wind and other power peaking temperature range requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种低成本固体颗粒储热装置和方法
本专利技术属于储热
，具体涉及一种低成本固体颗粒储热装置和方法。
技术介绍
近年来清洁能源太阳能在我国得到快速发展，太阳能光热利用尤其是热发电技术已经成为未来能源发展的重要方向之一。太阳能利用技术在发展过程中出现了一些急需我们解决的问题，如：太阳能发电周期和用电需求周期不匹配、太阳辐射能流密度的突然变化导致系统热应力剧烈变化以及没有太阳辐射能量时的持续能源需求等，这些问题制约着太阳能光热发电技术的发展，导致太阳能光热发电效率低、发电成本高。因此急需储热技术解决这些太阳能光热发电系统热量收支不平衡的问题。在传统能源利用领域，热力锅炉在运行过程中，经常出现负荷不匹配的问题，导致锅炉效率下降，能源浪费。另外，一些工业生产过程中产生大量多余的热量。这些锅炉余热和工业余热若得到储存，将有效提高锅炉效率和大幅降低企业成本。储热技术是以储热材料为媒介将太阳能光热、地热、工业余热、低品味废热等热能储存起来，在需要的时候释放，有效解决能量供给与需求不匹配所带来的问题。储热技术的开发和利用能够大幅提高能源综合利用水平，是一项节约资源、环境友好且具有广泛前景的技术。近年来，储热技术正在成为能源利用领域研究的热点。目前，受困于储热介质造价高等因素，导致投资大，制约储热技术的发展。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术目的在于提供一种低成本固体颗粒储热装置和方法，提出了一种在太阳能光热利用、锅炉负荷调整和工业余热利用方面的储热装置和方法，本专利技术可有效解决太阳能光热量收支平衡、锅炉负荷深度调整和工业余热回收等问题。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种低成本固体颗粒储热装置，包括炉壁2，炉壁2下部设有风室1，炉壁2顶部入口连通热源7、顶部出口连通分离器3，分离器3出口连通热仓4，热仓4通过换热器5连接冷仓6，风机8入口连接分离器3输送风出口，风机8出口接入风室1，冷仓6出口连接炉壁2；所述风室1均匀布风保证固体储热颗粒在炉壁2内呈流化态；所述分离器3将热态固体储热颗粒和输送风分离开来，热态固体储热颗粒进入热仓4，输送风通过风机8循环使用。所述的风室1顶部设有均匀布风装置，保证炉壁2内换热区域呈流化态，同时避免固体颗粒落入风室1。所述的炉壁2设有换热面和防磨装置，热源7的热量进入换热面与固体储热颗粒进行热交换，在进行有效热交换的同时防止炉壁2的磨损。所述的分离器3为旋风分离器。所述的热仓4设有保温措施，防止热量损失。所述的换热器5连接热仓4和冷仓6，当需要热量时，热仓4向换热器5输送热固体颗粒，热量释放后冷态固体颗粒进入冷仓6。所述的冷仓6将冷态固体颗粒输送到炉壁2内，输送管道设有防返流装置，防止物料回流。所述的热源7将太阳能光热、锅炉负荷调整热量或工业余热输入到炉壁2的换热面。所述的固体颗粒，具有一定粒径范围和强度能在分离器3被完全分离下来，采用廉价的沙子、锅炉底渣或飞灰、或陶瓷颗粒。所述的一种低成本固体颗粒储热装置的储热方法，太阳能光热、锅炉负荷调整热量或工业余热通过热源7系统进入炉壁1的换热面，储存在冷仓6的冷态固体储热颗粒被输送入炉壁2内，风机8将输送风经过风室1均匀送入炉壁2内，使得固体储热颗粒在炉壁2内呈流化态，强化固体储热颗粒与设置在炉壁2的换热面进行热交换，吸热后的固体储热颗粒进入分离器3，热态的固体储热颗粒被分离器3分离后进入热仓4储存下来，分离器3分离出的热态输送风进入风机8循环运行；当有热量需求时，热仓4内热态固体储热颗粒进入换热器5释放热量满足需要。所述的换热器5，其可将热仓4的热量置换出来，需要时热量可以返回原系统或作为其它用途，大大提高了热量利用的灵活性。所述的冷仓6可接受换热器5进行过热交换的冷态固体储热颗粒，炉壁2内循环的物料不足时进行补充。所述的热源7，其来自太阳能产生的热量、工业多余的热以及锅炉负荷调整富裕的热量，进入炉壁1与冷态固体储热颗粒进行热交换。所述的风机8，其输送风来自分离器3，加压后进入风室1保证炉壁2内的流化状态。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1.本专利技术固体颗粒储热装置和方法避免了现有的熔融盐等储热系统的高温不稳定性、凝固点低、压力等级要求高等诸多缺点。2.本专利技术固体颗粒储热装置和方法有效协调了太阳能光热量收支平衡，增加了锅炉负荷深度调整能力，合理回收了工业余热，提高了能源的利用的灵活性。3.本专利技术固体颗粒储热装置和方法的容器压力等级要求低，造价便宜。储热固体颗粒原料来源广泛、成本低。4.本专利技术固体储热颗粒温度可达800℃以上，能源转换效率高达95％，与其他储热系统相比优势明显。5.系统操作简单、运行可靠、具有广泛应用前景。附图说明图1是本专利技术储热装置和方法的示意图。图中：1—风室2—炉壁3—分离器4—热仓5—换热器6—冷仓7—热源8—风机具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例一：如图所示，太阳能产生的热量通过热源7系统进入炉壁1的换热面，储存在冷仓6的冷态固体储热颗粒被输送入炉壁2内，风机8将输送风经过风室1均匀送入炉壁2内，使得固体储热颗粒在炉壁2内呈流化态，强化固体储热颗粒与设置在炉壁2的换热面进行热交换，吸热后的固体储热颗粒进入分离器3，热态的固体储热颗粒被分离器3分离进入热仓4储存下来，分离器3分离出的热态输送风进入风机8循环运行。储存在热仓4的热量可以通过换热器5释放，返回太阳能光热系统，解决了没有太阳辐射能量时的持续能源需求，提高了太阳能资源利用的灵活性。实施例二：如图所示，锅炉降负荷时过剩的高温流体通过热源7系统进入炉壁1的换热面，储存在冷仓6的冷态固体储热颗粒被输送入炉壁2内，风机8将输送风经过风室1均匀送入炉壁2内，使得固体储热颗粒在炉壁2内呈流化态，强化固体储热颗粒与设置在炉壁2的换热面进行热交换，吸热后的固体储热颗粒进入分离器3，热态的固体储热颗粒被分离器3分离后进入热仓4储存下来，分离器3分离出的热态输送风进入风机8循环运行。锅炉升负荷时，热仓4内热态固体储热颗粒进入换热器5释放热量，补充锅炉升负荷所需热量，达到灵活快速调整锅炉负荷的目的。实施例三：如图所示，工业余热通过热源7系统进入炉壁1的换热面，储存在冷仓6的冷态固体储热颗粒被输送入炉壁2内，风机8将输送风经过风室1均匀送入炉壁2内，使得固体储热颗粒在炉壁2内呈流化态，强化固体储热颗粒与设置在炉壁2的换热面进行热交换，吸热后的固体储热颗粒进入分离器3，热态的固体储热颗粒被分离器3分离后进入热仓4储存下来，分离器3分离出的热态输送风进入风机8循环运行。当有热量需求时，热仓4内热态固体储热颗粒进入换热器5释放热量满足需要。本文中所描述的具体实施例仅是对本专利技术精神做举例说明，仅列举了太阳能光热、锅炉负荷调整热量和工业余热作为热源的实施例，但本领域技术人员知晓，本专利技术同样适用于风电、地热、电网调峰等多温度范围的储热系统所用，并且可以根据实际需要选择合适的固体储热颗粒以及调整流化床换热器的运行结构，以提高系统的运行效率。尽管本文较多的使用了热仓4、冷仓6、热源7等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了方便的描述和解释本专利技术的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本专利技术精神相违背的。以上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本固体颗粒储热装置，其特征在于：包括炉壁(2)，炉壁(2)下部设有风室(1)，炉壁(2)顶部入口连通热源(7)、顶部出口连通分离器(3)，分离器3出口连通热仓(4)，热仓(4)通过换热器(5)连接冷仓(6)，风机(8)入口连接分离器(3)输送风出口，风机(8)出口接入风室(1)，冷仓(6)出口连接炉壁(2)；所述风室(1)均匀布风保证固体储热颗粒在炉壁(2)内呈流化态；所述分离器(3)将热态固体储热颗粒和输送风分离开来，热态固体储热颗粒进入热仓(4)，输送风通过风机(8)循环使用。

【技术特征摘要】
1.一种低成本固体颗粒储热装置，其特征在于：包括炉壁(2)，炉壁(2)下部设有风室(1)，炉壁(2)顶部入口连通热源(7)、顶部出口连通分离器(3)，分离器3出口连通热仓(4)，热仓(4)通过换热器(5)连接冷仓(6)，风机(8)入口连接分离器(3)输送风出口，风机(8)出口接入风室(1)，冷仓(6)出口连接炉壁(2)；所述风室(1)均匀布风保证固体储热颗粒在炉壁(2)内呈流化态；所述分离器(3)将热态固体储热颗粒和输送风分离开来，热态固体储热颗粒进入热仓(4)，输送风通过风机(8)循环使用。2.根据权利要求1所述的一种低成本固体颗粒储热装置，其特征在于：所述的风室(1)顶部设有均匀布风装置，保证炉壁(2)内换热区域呈流化态，同时避免固体颗粒落入风室(1)。3.根据权利要求1所述的一种低成本固体颗粒储热装置，其特征在于：所述的炉壁(2)设有换热面和防磨装置，热源(7)的热量进入换热面与固体储热颗粒进行热交换，在进行有效热交换的同时防止炉壁(2)的磨损。4.根据权利要求1所述的一种低成本固体颗粒储热装置，其特征在于：所述的分离器(3)为旋风分离器。5.根据权利要求1所述的一种低成本固体颗粒储热装置法，其特征在于：所述的热仓(4)设有保温措施，防止热量损失。6.根据权利要求1所述的一种低成本固体颗粒储热装置，其特征在于：所述的换热器(5)连接热仓(4)和冷仓...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩立鹏，刘冠杰，江建忠，肖平，郭涛，吕海生，李强，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11