一种储换热一体化的固体储热系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种储换热一体化的固体储热系统，包括固体储热芯、保温层和承压壳体，所述保温层设置于所述固体储热芯的外侧；所述固体储热芯为一整体结构或者由至少两个固体储热模块组合形成；所述固体储热芯内设置有若干个换热通道，充热介质通过所述换热通道向所述固体储热芯放热，吸热介质通过所述换热通道向所述固体储热芯吸热；所述固体储热芯和所述保温层均设置于所述承压壳体内；或者，所述固体储热芯设置于所述承压壳体内，所述保温层设置于所述承压壳体外侧。本实用新型专利技术采用固体储热芯进行储热，能够有效降低成本，同时，通过在固体储热芯中设置换热管道，能够实现整个系统的储换热一体化，简化了整个系统的结构。简化了整个系统的结构。简化了整个系统的结构。

【技术实现步骤摘要】
一种储换热一体化的固体储热系统


[0001]本技术属于高温热储能
，尤其涉及一种储换热一体化的固体储热系统。

技术介绍

[0002]人类不断扩大的活动使得不可再生能源日渐枯竭，环境问题日益突出，从而影响到了许多工业(如石化、采矿、冶金)的进一步发展，甚至造成了许多企业的倒闭，给人们的日常生活带来许多不便。为改善这一现状，迫切地需要开发新的能源及其储存和转化方式。然而不论是光伏、光热、煤电还是电热技术，常常存在着供需在时间和空间上的不匹配问题，造成能量的利用率低和损失严重等问题，因此需要开发出一种经济、安全可靠的热能储存技术，实现能量的储存，待到有需求时转变为各种形式的能量输出，从而高效地解决能量在时间和空间上的供需矛盾，保护生态环境。
[0003]近年来，用于显热储热的固体介质因具有较大比热、密度和储放热过程中无相变等复杂反应的优点，受到越来越多的关注。但固体储热材料受其导热系数较低、无法流动等性质的影响，导致充、放热过程困难，虽然储热系统成本降下来了，但是充、放热代价高。
[0004]目前固体储热的应用主要集中在采暖、供热领域，整体经济性甚至比目前主流的光热储能的太阳盐储能系统解决方案成本更高，因此也未曾在光热储能发电领域得到大规模推广应用。

技术实现思路

[0005]针对
技术介绍
中的问题，本技术的目的是提供一种储换热一体化的固体储热系统，包括固体储热芯和保温层，所述保温层设置于所述固体储热芯的外侧；
[0006]所述固体储热芯为一整体结构或者由至少两个固体储热模块组合形成；
[0007]所述固体储热芯内设置有若干个换热通道，充热介质通过所述换热通道向所述固体储热芯放热，吸热介质通过所述换热通道向所述固体储热芯吸热。
[0008]较佳的，所述换热通道为在所述固体储热芯中直接开设的孔道，并且，不同所述换热通道之间在其延伸方向相互独立或者部分连通；或者，
[0009]所述换热通道为设置在所述固体储热芯中的换热管；或者，
[0010]所述换热通道为相邻两个或多个所述固体储热模块之间形成的间隙。
[0011]较佳的，所述固体储热系统还包括充热介质输入部、充热介质输出部、吸热介质输入部和吸热介质输出部；所述充热介质输入部和所述充热介质输出部通过所述换热通道连通，所述吸热介质输入部和所述吸热介质输出部通过所述换热通道连通。
[0012]较佳的，所述充热介质输入部和所述吸热介质输出部为同一构件，所述充热介质输出部和所述吸热介质输入部为同一构件。
[0013]较佳的，还包括承压壳体，所述充热介质输入部、所述充热介质输出部、所述吸热介质输入部和所述吸热介质输出部均设置于所述承压壳体上；
[0014]所述固体储热芯和所述保温层均设置于所述承压壳体内；或者，所述固体储热芯设置于所述承压壳体内，所述保温层设置于所述承压壳体外侧。
[0015]较佳的，所述承压壳体包括截面为圆形的容置腔，所述保温层和所述固体储热芯均设于所述容置腔内。
[0016]较佳的，所述保温层与所述固体储热芯组合形成的整体结构的径向截面为圆形；
[0017]当所述固体储热芯的径向截面为圆形时，所述保温层的径向截面为圆环形；
[0018]当所述固体储热芯的径向截面为非圆形时，所述保温层的内表面与所述固体储热芯的外表面形状相匹配，使得所述保温层与所述固体储热芯组合形成的整体结构的径向截面为圆形。
[0019]较佳的，所述固体储热模块至少包括主体模块和填充模块两种类型，所述主体模块用于组合形成所述固体储热芯的主体，所述填充模块用于填充所述固体储热芯主体中的第一空隙和/或所述固体储热芯主体与所述保温层内表面之间的第二空隙。
[0020]较佳的，所述主体模块的形状为长方体、立方体、球体或多面体中的至少一种，所述填充模块的形状与所述第二空隙的形状相匹配。
[0021]较佳的，所述换热通道沿所述固体储热芯长度方向贯穿设置。
[0022]较佳的，所述固体储热芯的材质为耐高温混凝土。
[0023]较佳的，所述保温层位于所述固体储热芯上方的部分为由轻质保温材料制成的轻质保温层，位于所述固体储热芯下方的部分为由硬质保温材料制成的硬质保温层。
[0024]较佳的，所述固体储热芯上的所述换热通道呈阵列排布或者交错排布或者水平和竖直方向均对齐的阵列排布；所述换热通道的截面选自圆形、三角形、矩形或多边形中的至少一种。
[0025]较佳的，所述充热介质和/或所述吸热介质为压缩气体。
[0026]较佳的，所述压缩气体为二氧化碳或者空气。
[0027]较佳的，所述固体储热模块的形状选自长方体、立方体、球体或多面体中的至少一种。
[0028]本技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0029]1、本技术采用固体储热芯进行储热，能够有效降低成本，同时，通过在固体储热芯中设置换热管道，能够实现整个系统的储换热一体化，简化了整个系统的结构。
[0030]2、本技术通过在固体储热芯上直接开设孔道作为换热通道，或者将间隔设置的两个固体储热模块之间的间隙作为换热通道，无需额外在固体储热芯中设置单独的换热管(如金属管)，从而能够节省换热管的成本，同时，充热介质和吸热介质能够直接与固体储热芯接触，从而能够有效提高换热效率，此外，还能够简化系统结构，降低系统的建设难度。
[0031]3、本技术采用压缩气体作为充热介质和/或吸热介质，具有良好的流动性和热力学性质，解决了传统充热介质和换热介质具有腐蚀性、安全性和高温使用限制性的问题。
[0032]4、本技术通过在固体储热芯外侧设置承压壳体，这样设置，当压缩气体进入储热系统后，整个系统内部的压力由承压壳体进行承担，位于承压壳体内部的固体储热芯不用承压，进而可提高整个系统的安全性，同时可降低成本，此外，本技术在固体储热
芯和承压壳体之间设置有保温层，保温层可起到保温和隔热的作用，一方面能够有效减少热量的散失，另一方面能够有效降低对承压壳体的耐高温要求，进而使系统成本得到进一步降低。
[0033]5、本技术将承压壳体的径向截面设置为圆形，可保证承压壳体各处承压能力的均匀性，进而提升承压壳体的承压能力，进一步提升整个储热系统的安全性，同时也可降低对承压壳体本身材料厚度和强度的要求，也对系统成本的降低有重要作用。并且，本技术中还将固体储热芯和保温层都设置为圆形结构，从而可提升固体储热芯本身结构的稳定性，并且，可以保证各位置温度的均匀性，可防止固体储热芯、保温层、承压壳体因温度分布部均匀发生形变。
[0034]6、本技术中的固体储热芯由至少两个固体储热模块组合形成，可以降低固体储热芯的制造难度、简化制造工艺，同时，也便于实现对固体储热芯中的固体储热模块进行更换或维修，进而可简化储热系统的维护过程和降低维护成本。
[0035]7、在本技术中，固体储热模块采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储换热一体化的固体储热系统，其特征在于，包括固体储热芯、保温层和承压壳体，所述保温层设置于所述固体储热芯的外侧；所述固体储热芯为一整体结构或者由至少两个固体储热模块组合形成；所述固体储热芯内设置有若干个换热通道，充热介质通过所述换热通道向所述固体储热芯放热，吸热介质通过所述换热通道向所述固体储热芯吸热；所述固体储热芯和所述保温层均设置于所述承压壳体内；或者，所述固体储热芯设置于所述承压壳体内，所述保温层设置于所述承压壳体外侧。2.根据权利要求1所述的一种储换热一体化的固体储热系统，其特征在于，所述换热通道为在所述固体储热芯中直接开设的孔道，并且，不同所述换热通道之间在其延伸方向相互独立或者部分连通；或者，所述换热通道为设置在所述固体储热芯中的换热管；或者，所述换热通道为相邻两个或多个所述固体储热模块之间形成的间隙。3.根据权利要求1所述的一种储换热一体化的固体储热系统，其特征在于，所述固体储热系统还包括充热介质输入部、充热介质输出部、吸热介质输入部和吸热介质输出部；所述充热介质输入部和所述充热介质输出部通过所述换热通道连通，所述吸热介质输入部和所述吸热介质输出部通过所述换热通道连通。4.根据权利要求3所述的一种储换热一体化的固体储热系统，其特征在于，所述充热介质输入部和所述吸热介质输出部为同一构件，所述充热介质输出部和所述吸热介质输入部为同一构件。5.根据权利要求3所述的一种储换热一体化的固体储热系统，其特征在于，所述充热介质输入部、所述充热介质输出部、所述吸热介质输入部和所述吸热介质输出部均设置于所述承压壳体上。6.根据权利要求5所述的一种储换热一体化的固体储热系统，其特征在于，所述承压壳体包括截面为圆形的容置腔，所述保温层和所述固体储热芯均设于所述容置腔内。7.根据权利要求6所述的一种储换热一体化的固体储热系统，其特征在于，所述保温层与所述固体储热芯组合形成的整体结构的径向截面为圆形；当所述固体储热芯的径向截面为圆形时，所述保温层的径向截...

【专利技术属性】
技术研发人员：余志勇，徐能，李芬，孙峰，唐娟，陈明强，
申请(专利权)人：浙江可胜技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：