一种填充床储能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种填充床储能装置，适用于高温储热、深冷储冷、太阳能热发电、工业预热发电、高温化学储能等领域，特别是高效、低成本、温度变化范围大的高温储热领域和深冷储冷领域。填充床内管内安装有滑块、导气管、伸缩管和致动元件，以此实现填充床换热工质进口和出口的连续移动，实现储能和释能过程中填充床出口温度连续稳定，解决了传统填充床储能装置储能末期出口温度存在大幅非稳态变化的问题，提高系统的效率和运行稳定性。本实用新型专利技术的连续稳定填充床储能装置具有成本低、效率高、储能释能出口温度连续稳定和自适应调节灵活等特点，可以促进填充床储热储冷技术在大规模储能领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种填充床储能装置
本技术属于高温储热、深冷储冷、太阳能热发电、工业预热发电、高温化学储能等领域，特别是高效、低成本、温度变化范围大的高温储热领域和深冷储冷领域，涉及一种填充床储能装置，尤其是一种出口温度连续稳定填充床储能装置，通过填充床换热工质进口和出口的连续移动，实现储能和释能过程中填充床出口温度连续稳定，解决了传统填充床储能装置储能末期出口温度存在大幅非稳态变化的问题，提高系统的效率和运行稳定性。
技术介绍
填充床储热/储冷技术是比较常见的一种储能方式，冷热流体通过充满填充材料的填充床完成储热/冷和释热/冷。填充床具有单位体积传热面积大、传热性能好、成本较低、技术成熟和安全可靠等优点，传热流体与蓄热颗粒在填充床内直接接触换热，换热温差小，系统效率高。填充床的特点在于内部存在一斜温层，在循环储热释热过程中，斜温层来回推移扩散。在储热释热过程中，前期斜温层在填充床内部推移，出口温度稳定，然而随着储释热过程的进行，斜温层被推移出填充床，填充床进入非稳态阶段，出口温度迅速变化，且速度越来越快，将对后续的用能设备产生很大的影响，造成温度应力、热负荷不足、设备运行严重偏离设计工况等问题，造成系统效率降低和系统稳定性变差，甚至系统无法维持正常运行。填充床储能和释能过程中的非稳态阶段持续时间较长，为抑制斜温层推移扩大对出口温度非稳定性的影响，可以通过减小蓄热颗粒直径和提高长径比等方式来减小温度变化幅度，但是提高作用有限，同时还大幅增加了系统流动阻力和系统耗功。如何更加有效抑制填充床非稳态过程甚至消除非稳态过程非常重要，是将填充床蓄能技术应用范围进一步扩大和应用水平推上新高度的重要前提。填充床存在非稳态运行阶段的主要原因在于固定式填充床内蓄能颗粒固定不动，无法与传热工质形成逆流换热。虽然流化床能够流态化蓄能颗粒，但蓄能颗粒与传热工质混合均匀无法形成温度梯度，储热换热㶲效率低，且流化颗粒大大增大气动耗功。移动床颗粒在重力作用下滑落，可以有传热工质形成逆流换热，但是增大系统复杂度，颗粒也容易因为团聚等问题无法稳定滑落，此外颗粒与颗粒之间和颗粒与壁面之间磨损问题非常严重，对设备寿命造成影响，磨损产生的粉末随传热工质输出将对后续设备造成堵塞和冲击，造成严重后果。因此亟须通过新思维新方法来实现蓄能颗粒与传热工质的逆流换热，稳定出口温度，提高㶲效率。
技术实现思路
为克服现有技术的上述缺点和不足，本技术旨在提供一种填充床储能装置，通过填充床换热工质进口和出口的连续移动，实现储能和释能过程中填充床出口温度连续稳定，解决了传统填充床储能装置储能末期出口温度存在大幅非稳态变化的问题，提高系统的效率和运行稳定性。本技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种填充床储能装置，包括筒体，所述筒体包括第一筒体端部、第二筒体端部以及位于所述第一筒体端部与第二筒体端部之间的筒体直管段，其中，所述第一筒体端部、第二筒体端部上分别开设有用于传热工质输入或输出所述筒体内部空间的第一端口、第二端口；所述筒体直管段的两端分别固定设置一第一管板和一第二管板，所述第一管板与第一筒体端部之间形成第一空间，所述第二管板与第二筒体端部之间形成第二空间；所述筒体直管段与其两端的第一管板和第二管板之间围成的空间内形成为填充有储能颗粒的填充床；其特征在于，所述筒体直管段内平行布置有若干内管，每一所述内管的第一端、第二端分别固定在所述第一管板、第二管板上，且每一所述内管的壁面上沿轴向和周向开设有多个通孔；每一所述内管内设置一滑块、位于所述滑块第一侧的第一导气管和第一伸缩管、位于所述滑块第二侧的第二导气管和第二伸缩管，其中，所述滑块与所述内管的内壁面紧密贴合并可沿内管的轴向移动；所述第一伸缩管的一端固定设置在所述内管的第一端、另一端固定设置在所述第一导气管的一端，所述第一导气管的另一端固定设置在所述滑块的第一侧；所述第二伸缩管的一端固定设置在所述内管的第二端、另一端固定设置在所述第二导气管的一端，所述第二导气管的另一端固定设置在所述滑块的第二侧；所述第一导气管、第二导气管的壁面上沿轴向和周向开设有多个导气孔，所述第一空间依次通过所述第一伸缩管、开设在所述第一导气管上的导气孔、开设在所述内管上的通孔与所述填充床连通，所述第二空间依次通过所述第二伸缩管、开设在所述第二导气管上的导气孔、开设在所述内管上的通孔与所述填充床连通。优选地，所述筒体的外壁面上包覆有保温层。优选地，每一所述滑块均与一致动元件传动连接，所述致动元件用以驱动并控制所述滑块沿内管轴向连续来回移动。进一步地，所述致动元件为一丝杠，所述滑块上设有与所述丝杠配合的内螺纹，在所述丝杠的驱动下，所述滑块沿内管轴向连续来回移动；所述丝杠的两端分别转动支撑在所述第一筒体端部、第二筒体端部上，且所述丝杠与所述第一筒体端部、第二筒体端部分别形成为密封结构；每一所述丝杠均与一动力源传动连接，所述动力源用以驱动所述丝杠转动，所述动力源为可正反向转动的变频调速电机。进一步地，所述动力源通过一齿轮箱与各所述丝杠传动连接。进一步地，所述致动元件为一液压缸、气缸、电动推杆或直线电机。优选地，所述滑块与内管壁面之间设置有用以限制所述滑块转动的防转结构，且所述滑块与内管壁面及其致动元件紧密贴合，使得传热工质不直接在滑块内部或四周沿轴向流通。优选地，所述第一伸缩管和第二伸缩管为波纹管。优选地，所述第一导气管、第二导气管内均设有用以引导传热工质流动的导流片。本技术的填充床储能装置，其工作原理及使用流程为：储能阶段，所述滑块以一定速度沿轴向正向运动，拉伸所述第一伸缩管并压缩第二伸缩管，高品位的传热工质依次经所述筒体的第一端口、第一伸缩管、第一导气管进入所述填充床内并向其中的储能颗粒传递能量，将高品位的热能或冷能储存在储能颗粒内，交换能量后的传热工质依次经所述第二导气管、第二伸缩管从所述筒体的第二端口排出。保温阶段，所述滑块停止运动，传热工质停止输入填充床，热能或冷能保持在填充床内。释能阶段，所述滑块以一定速度沿轴向反向运动，拉伸所述第二伸缩管并压缩第一伸缩管，低品位的传热工质依次经所述筒体的第二端口、第二伸缩管、第二导气管进入所述填充床内并与其中的储能颗粒交换能量，交换能量后的传热工质依次经所述第一导气管、第一伸缩管从所述筒体的第一端口排出。第一伸缩管和第二伸缩管在拉伸或压缩过程中，管内流道保持畅通，管壁面密封良好。所述滑块的运动通过动力源带动丝杠转动并驱动滑块来实现，滑块的正向运动或反向运动通过丝杠的正向或反向转动来实现，滑块运动速度通过调节丝杠转速来实现。所述滑块运动还可以通过动力源驱动齿轮箱主轴转动，进而带动齿轮箱上连接的各内管的传动机构的导杆转动并驱动滑块来实现，滑块的正向运动或反向运动通过电机正向或反向转动来实现，滑块运动速度通过调节电机转速来实现。优选地，本技术的填充床储能装置包括储能模式、保温模式和释能模式，其中，当所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种填充床储能装置，包括筒体，所述筒体包括第一筒体端部、第二筒体端部以及位于所述第一筒体端部与第二筒体端部之间的筒体直管段，其中，所述第一筒体端部、第二筒体端部上分别开设有用于传热工质输入或输出所述筒体内部空间的第一端口、第二端口；所述筒体直管段的两端分别固定设置一第一管板和一第二管板，所述第一管板与第一筒体端部之间形成第一空间，所述第二管板与第二筒体端部之间形成第二空间；所述筒体直管段与其两端的第一管板和第二管板之间围成的空间内形成为填充有储能颗粒的填充床；其特征在于，/n所述筒体直管段内平行布置有若干内管，每一所述内管的第一端、第二端分别固定在所述第一管板、第二管板上，且每一所述内管的壁面上沿轴向和周向开设有多个通孔；/n每一所述内管内设置一滑块、位于所述滑块第一侧的第一导气管和第一伸缩管、位于所述滑块第二侧的第二导气管和第二伸缩管，其中，/n所述滑块与所述内管的内壁面紧密贴合并可沿内管的轴向移动；/n所述第一伸缩管的一端固定设置在所述内管的第一端、另一端固定设置在所述第一导气管的一端，所述第一导气管的另一端固定设置在所述滑块的第一侧；/n所述第二伸缩管的一端固定设置在所述内管的第二端、另一端固定设置在所述第二导气管的一端，所述第二导气管的另一端固定设置在所述滑块的第二侧；/n所述第一导气管、第二导气管的壁面上沿轴向和周向开设有多个导气孔，/n所述第一空间依次通过所述第一伸缩管、开设在所述第一导气管上的导气孔、开设在所述内管上的通孔与所述填充床连通，/n所述第二空间依次通过所述第二伸缩管、开设在所述第二导气管上的导气孔、开设在所述内管上的通孔与所述填充床连通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种填充床储能装置，包括筒体，所述筒体包括第一筒体端部、第二筒体端部以及位于所述第一筒体端部与第二筒体端部之间的筒体直管段，其中，所述第一筒体端部、第二筒体端部上分别开设有用于传热工质输入或输出所述筒体内部空间的第一端口、第二端口；所述筒体直管段的两端分别固定设置一第一管板和一第二管板，所述第一管板与第一筒体端部之间形成第一空间，所述第二管板与第二筒体端部之间形成第二空间；所述筒体直管段与其两端的第一管板和第二管板之间围成的空间内形成为填充有储能颗粒的填充床；其特征在于，
所述筒体直管段内平行布置有若干内管，每一所述内管的第一端、第二端分别固定在所述第一管板、第二管板上，且每一所述内管的壁面上沿轴向和周向开设有多个通孔；
每一所述内管内设置一滑块、位于所述滑块第一侧的第一导气管和第一伸缩管、位于所述滑块第二侧的第二导气管和第二伸缩管，其中，
所述滑块与所述内管的内壁面紧密贴合并可沿内管的轴向移动；
所述第一伸缩管的一端固定设置在所述内管的第一端、另一端固定设置在所述第一导气管的一端，所述第一导气管的另一端固定设置在所述滑块的第一侧；
所述第二伸缩管的一端固定设置在所述内管的第二端、另一端固定设置在所述第二导气管的一端，所述第二导气管的另一端固定设置在所述滑块的第二侧；
所述第一导气管、第二导气管的壁面上沿轴向和周向开设有多个导气孔，
所述第一空间依次通过所述第一伸缩管、开设在所述第一导气管上的导气孔、开设在所述内管上的通孔与所述填充床连通，
所述第二空间依次通过所述第二伸缩管、开设在所述第二导气管上的导气孔、开设在所述内管上的通孔与所述填充床连通...

【专利技术属性】
技术研发人员：林曦鹏，陈海生，王亮，凌浩恕，李国跃，王艺斐，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11