基于导热增强型熔融盐复合相变材料的高温蓄热装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及高温热利用与储能技术领域，尤其涉及一种基于导热增强型熔融盐复合相变材料的高温蓄热装置；所述的装置包括装置本体、蓄热球堆积系统、输入输出系统，其中蓄热球堆积系统设置在装置本体内部，输入输出系统包括上部分和下部分，上部分安装在装置本体的上部，下部分安装在装置本体的底部；蓄热球堆积系统由若干个蓄热球组合单元构成，蓄热球内部可封装不同相变温度的熔融盐复合相变材料，蓄热球基于斜温层单罐蓄热设计理念以填充床形式堆积在罐体内腔构成蓄热球组合单元，本实用新型专利技术增强了材料的导热性能；以填充床形式堆积构成蓄热系统，提高工业适用性，可用于工业炉的蓄热器、炼铁热风炉以及聚焦式太阳能热发电的蓄热子系统等。

【技术实现步骤摘要】
基于导热增强型熔融盐复合相变材料的高温蓄热装置
本专利技术涉及高温热利用与储能
，尤其涉及一种基于导热增强型熔融盐复合相变材料的高温蓄热装置。
技术介绍
储能作为能源利用的重要环节，对工业节能和可再生能源利用具有特别重要的作用。由于可再生能源间歇性和不能稳定供应的缺陷，能源的供应和需求之间，往往存在数量上、形态上和空间上的差异，不能满足工业化大规模连续供能的要求；工业是我国最大的终端用能消费部门，占全国能源消费总量的比重一直维持在70%左右，能源利用率大大低于先进国家，主要原因之一是间歇式高品质余热没有得到有效利用，因此必须发展高效蓄热技术。蓄热技术的性能和成本，取决于传热蓄热介质材料性能以及蓄/放热过程设计和控制两方面，其主要发展思路是开发高蓄热密度、高使用温度、高蓄/放热速率、低成本、环境友好的蓄热介质材料，发展过程可控的蓄热方式，研究高性能工质的传输及蓄热机理。熔融盐具有热容量大、使用温度高、低蒸汽压、低粘度、化学稳定性好等一系列优点，兼具蓄热与传热功能，因而熔融盐传热蓄热技术将是高温热利用领域的发展重点。单一的无机熔融盐或者几种熔融盐的混合物均存在导热系数低、相变过程体积变化较大的缺点，从而影响其实际应用。材料的复合化是材料发展的必然趋势之一，复合相变蓄热材料有利于结合显热与潜热蓄热材料的优点，为中高温相变材料的微封装防腐蚀技术提供了更新的思路。结构支撑材料有利于实现复合体的定型结构，同时导热强化材料的微纳米掺杂易于实现中高温蓄热材料的传热过程可调，提高蓄热材料的蓄/放热速率。材料的多尺度范围内的复合制备有利于平衡复合结构蓄热材料的结构特性、导热性能、蓄热性能三者之间的关系，开发高性能纳微复合结构蓄热材料对中高温蓄热领域，尤其是太阳能热发电、工业余热回收等领域有着重要意义。虽然，专利号为01119014.0，专利名称为用于蓄热或蓄冷的蓄能复合材料的制备方法，公开了一种通过采用相变材料（PCM）对压缩的膨胀石墨基体进行真空浸渍，制备石墨基体和浸渍于所述基体中的PCM的用于蓄热或蓄冷的蓄能复合材料的方法，该方法主要是处于大气压力下且部分或完全浸渍在熔融PCM或者盐溶液中的基体被固定在浸渍容器内部，之后抽空浸渍容器直至基体中填充的PCM达到所要求的加入量，该方法虽然简单且廉价，但石墨残存的孔隙率太小，导致蓄热蓄冷效果不佳。同时，申请号为02133310.6的专利公开了一种金属基复合熔融盐蓄热材料的制备方法，该方法旨在提供一种孔隙率达到25-85%的显热蓄热材料，但从公开的文件来看，该技术方案是非常不完整的，我们并未从中得到任何实质性的技术启示如何获得孔隙率达到25-85%的显热蓄热材料。还有，申请号为200910074633.6的专利公开了一种泡沫金属基高温相变蓄热复合材料及其制备方法，该技术主要是在泡沫金属骨架材料上附着有≥600℃时固-液相变蓄热材料，首先“附着”比较难实现，同时“附着力”难以得到保证，该方法很难适用于工业生产。另外，申请号为201010527277.1的专利公开了一种多孔材料基体的制备方法，该方法主要是将含钙原料和含硅原料按摩尔比Ca∶Si＝1∶0.4～1称料混合，按原料总重量的20～40倍添加水，搅拌并在180～320℃下保温4～12h，得到多孔材料料浆；待料浆冷却后，添加0％～5％的纳米金属粉，经干燥、成型后即制得多孔材料基体，将多孔材料基体浸入完全熔融后的无机盐相变材料中，使相变材料浸渗入多孔材料基体的孔道内；该方法造价偏高加工难度大，采用“浸入”的方法其实很难保证是否“均匀浸透”，质量难以得到保证，影响换热效果。在利用熔融盐复合相变材料进行换热储能时，采用熔融盐斜温层单罐装置进行蓄热是一种液-固联合显热蓄热方式，有机地结合了液体良好的热传输性能与固体蓄热的低成本优点，利用密度与温度冷热的关系，在罐的中间形成一个温度梯度很大的自然分层，即斜温层，它像隔离层一样，使得斜温层以上熔融盐液保持高温，斜温层以下熔融盐液保持低温，随着熔融盐液的不断抽出，斜温层会上下移动，抽出的熔融盐液能够保持恒温，当斜温层到达罐的顶部或底部时，抽出的熔融盐液的温度会发生显著变化。为了维持罐内温度梯度分层，就必须严格控制熔融盐液的注入和出料过程，在罐内合理填充固体蓄热介质以及配置合适的成层设备，如浮动进口、环壳式换热器等，研究者发现拥有合适多孔介质填料的斜温层单罐间接蓄热系统很有发展优势。在蓄热
，除了采用硅质砂、石英石、铁矿石等天然的固态蓄热介质外，合成制备的多孔功能材料、填充床由于可以有效地提高蓄/放热效率及蓄热容量，受到了研究者的广泛关注。研究表明，在斜温层单罐蓄热过程中，填料的体积热容（ρcp）是影响装置有效体积蓄热容量、斜温层厚度的重要因素。利用熔融盐类复合相变材料在一个很小的温度区间里具有较大相变潜热的特点，即具有很大的等效显热容，相当于将相变潜热折算成一个很大的显热容（cp），从而弥补传统的硅质砂、石英石、铁矿石等固态蓄热介质的不足，有效提高蓄热容量。因此，提供一种导热增强型熔融盐复合相变材料和配套的高温蓄热装置以及换热储能方法，具有重要的应用价值。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于熔融盐复合相变材料，利用高温蓄热装置进行储能的技术方案，尤指一种以斜温层蓄热单罐设计理念为基础，结合多孔基材/熔融盐复合材料的相变蓄热的导热增强型熔融盐复合相变材料和蓄热装置及储能方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于导热增强型熔融盐复合相变材料的高温蓄热装置，所述的装置包括装置本体、蓄热球堆积系统、输入输出系统，其中蓄热球堆积系统设置在装置本体内部，输入输出系统包括上部分和下部分，上部分安装在装置本体的上部，下部分安装在装置本体的底部；所述的装置本体为两端开口的罐体结构，罐体包括外壳和内腔，罐体上端口在输入输出系统上部分的下方安装有均流板，罐体下端口在输入输出系统下部分的上方安装有均流支撑架，均流支撑架包括支撑座和支撑孔板，支撑底座安装在输入输出系统下部分的盖板上，支撑孔板安装在支撑座上；所述蓄热球堆积系统由若干个蓄热球组合单元构成，蓄热球组合单元由多个封装有熔融盐复合相变材料的蓄热球组成，蓄热球内部可封装不同相变温度的熔融盐复合相变材料，蓄热球基于斜温层单罐蓄热设计理念以填充床形式堆积在罐体内腔构成蓄热球组合单元，蓄热球组合单元之间通过均流板分隔，均流板是均布开设有通孔的金属板，以内嵌的形式安装在罐体内腔，保证换热工质能水平、均匀地从通孔自上往下或自下往上流动。所述输入输出系统的上部分设置有管道结构，底部设置成端盖结构，罐体的上部端口设置有上端盖结构，通过螺栓将输入系统的端盖与罐体的上端盖固定连接，换热工质从管道口输入或输出。所述的输入输出系统的下部分设置有管道结构，与罐体连接的部分设置成盖板结构，与罐体底部相匹配，采用焊接的方式将盖板与罐体底部密封固定连接。所述的高温蓄热装置外部连接安装有加热保温系统，包括保温装置和加热装置。本专利技术的有益效果是：首先本专利技术的复合相变材料采用的基材是膨胀石墨，膨胀石墨是通过控制微波膨化中的微波的频率和微波加热频率制备得到高性能高孔径率膨胀石墨，同时采用Hitec三元硝酸熔盐作为相变材料，通过控制基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于导热增强型熔融盐复合相变材料的高温蓄热装置，其特征在于，所述的装置包括装置本体、蓄热球堆积系统、输入输出系统，其中蓄热球堆积系统设置在装置本体内部，输入输出系统包括上部分和下部分，上部分安装在装置本体的上部，下部分安装在装置本体的底部；所述的装置本体为两端开口的罐体结构，罐体包括外壳和内腔，罐体上端口在输入输出系统上部分的下方安装有均流板，罐体下端口在输入输出系统下部分的上方安装有均流支撑架，均流支撑架包括支撑座和支撑孔板，支撑底座安装在输入输出系统下部分的盖板上，支撑孔板安装在支撑座上；所述蓄热球堆积系统由若干个蓄热球组合单元构成，蓄热球组合单元由多个封装有熔融盐复合相变材料的蓄热球组成，蓄热球内部可封装不同相变温度的熔融盐复合相变材料，蓄热球基于斜温层单罐蓄热设计理念以填充床形式堆积在罐体内腔构成蓄热球组合单元，蓄热球组合单元之间通过均流板分隔，均流板是均布开设有通孔的金属板，以内嵌的形式安装在罐体内腔，保证换热工质能水平、均匀地从通孔自上往下或自下往上流动。

【技术特征摘要】
1.一种基于导热增强型熔融盐复合相变材料的高温蓄热装置，其特征在于，所述的装置包括装置本体、蓄热球堆积系统、输入输出系统，其中蓄热球堆积系统设置在装置本体内部，输入输出系统包括上部分和下部分，上部分安装在装置本体的上部，下部分安装在装置本体的底部；所述的装置本体为两端开口的罐体结构，罐体包括外壳和内腔，罐体上端口在输入输出系统上部分的下方安装有均流板，罐体下端口在输入输出系统下部分的上方安装有均流支撑架，均流支撑架包括支撑座和支撑孔板，支撑底座安装在输入输出系统下部分的盖板上，支撑孔板安装在支撑座上；所述蓄热球堆积系统由若干个蓄热球组合单元构成，蓄热球组合单元由多个封装有熔融盐复合相变材料的蓄热球组成，蓄热球内部可封装不同相变温度的熔融盐复合相变材料，蓄热球基于斜温层单罐蓄热设计理念以填充床形式堆积在罐体内腔构成蓄热球组合单元，蓄热球组合单元之间通过均...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹辉斌，王文豪，刘鉴，徐勇军，左远志，翁万良，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：新型
国别省市：广东,44