一种储热装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种储热装置，包括储热空间、置于所述的储热空间内的储热介质、传热输入装置、换热输出装置和位于所述储热空间外部的保温结构，所述储热空间由多层串联的储热空间单元和每层储热空间单元之间布置的隔热层组成；所述传热输入装置和换热输出装置在所述的储热空间内完成热传和热换，在储热装置的顶部和底部实施分层输入输出控制。本实用新型专利技术的储热装置由于取材于混凝土、镁砂、陶瓷、金属板等低成本材料，故本装置造价低，且性能稳定，具有较好的行价比，尤其适合于大规模推广太阳能利用所需要的储热装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种储热装置，特别涉及一种太阳能光热利用系统中的储热装置。
技术介绍
太阳能是比较理想的新能源，但利用上却存在时效性问题，日照期间所接受的能量超过所需，日落之后却无法发挥作用。因而如何把日照时多余的能量储存起来，以用于日落后系统的持续运行，即取有余以补不足，成为实现太阳能热利用装置连续运行的关键问题。现有的太阳能储存技术中，有报道或使用过多种储热介质。近年有报道在实验室中获得以特定材料作基体支撑的复合相变材料(定形相变材料)，用以储存热量，但其存在导热系数低的缺点，而且相变材料在储热过程中发生相变，由于体积的变化，容易发生漏露的隐患。另外，工业上也有使用三元铝合金用以作为储存材料，其对于储热性能(如相变储热等参数)有负面作用，储热材料本身在工作过程中进行反复的固液相变，杂质元素将会影响其使用性能和使用寿命。目前现有的已经工业化的太阳能热发电机组多利用无机盐做储热材料，但无机盐在相变过程中存在过冷和相分离的缺点，影响了储热能力，并且其凝固温度过高，造成夜间为保证其不凝固而进行的保温循环热损失较大，一旦系统出现凝固点后处置困难，存在安全隐患；熔盐系统管路中使用的泵、阀价格昂贵且使用寿命也比较短， 而且无机盐具有毒性，容易泄漏发生火灾，且泄漏会对环境造成的污染。目前国际太阳能光热利用储存系统主要有双罐直接蓄热、双罐间接蓄热及单罐斜温层蓄热等类型装置双罐直接能源存储系统(Two-tankDirect Energy Storage System)如图 1 所示，传热介质在太阳能聚光场受热，同时也直接作为存储介质储存在热罐内。受热后的热传介质受泵驱动，经过蒸汽发生器，而获得热蒸汽发电。当太阳能聚光场没有热量输入时，例如夜晚，储热罐因白天接受太阳能聚光场热量的输入，已储存一定的热量，一定时间内仍然可以作用蒸汽发生器，产生蒸汽而发电；经过蒸汽发生器后的传热介质冷却后，流回冷罐； 当太阳能聚光场向热罐提供热量时，例如天晴的白天，冷罐内的传热介质流经光场受热后流入热罐内，完成能量吸收和储存。该系统结构复杂，所需求的双热罐成本较高，且因传热介质的温度上限较低，其储热能力也受到限制。双罐间接能源储存系统(Two-tankIndirect Energy Storage System)如图 2 所示，相对冷的熔融盐在熔融盐泵的驱动下从冷盐罐到达换热器中，与来自太阳能光场的传热介质换热获得热量，变成热的熔融盐；冷的熔融盐在热交换器内流动的方向与太阳能聚光场受热后的传热介质流过的方向相反；受热后的热熔融盐在熔盐泵的驱动下储存于热罐内。当储热介质进行发电时，热熔融盐从热罐流出，经过蒸汽发生器，热熔融盐变成冷熔融盐，流入冷罐。相比较双罐直接储热系统，该系统可以储存更多的热量；其缺点是仍然需要两个昂贵的储热罐，且需要驱动腐蚀性的高温熔融盐，且当凝固后需要对储热盐进行预加热，使其变成熔融盐状态，以便驱动；整体结构复杂，运行成本高。以上两种方式理论上均可以使大部分储存热能获得高品位利用，最后流出热罐的储热介质也能保持高温状态，因此能够自始至终获得高温度的蒸汽，从而具有持续高效的发电效率。单罐斜温层能量储存系统(Single-tankThermocline Energy Storage System) 如图3所示，单罐的上部为高温介质，底部为相对低温介质；当储热时，底部的低温介质流入换热器，与接受了太阳能热的高温传热介质发生热交换，获得与其相近的温度，之后流入单罐的顶部区域，完成储热过程；当放热时，高温介质从单罐顶部流出，经过热交换器，将热量换给传热介质如蒸汽，推动汽轮机发电，高温介质温度降低，从热交换器流入单罐底部， 完成放热。该储热罐具有垂直温度梯度，可以尽量高品质的进行热利用，但即使商业化或工业化后，整体成本仍然昂贵，且系统仍然无法避免高温熔融盐的腐蚀性和固化后的加热融化过程。以上描述的是目前国际上使用比较普遍的储热系统，为了获得热能储存及高品位利用的目标，均使用了具有流动性，可进行空间位置转移的储热介质，所以现有系统的整体结构均比较复杂，制造及运行成本高昂；另外，上述储热介质大多有毒且具有强烈的腐蚀性，存在泄露后容易产生火灾、污染环境等问题。
技术实现思路
本技术是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种低成本、环保、具有良好的自然斜温层(Thermocline)性质的储热装置，储热介质不必具有流动性，所处空间位置基本不动，高低温区域间不易发生热传递而造成均温情况，因此装置结构简单、运行可靠，而且能高效实现热能高品位利用，可应用于各种储热应用，特别是太阳能热利用系统。根据本技术，提供了一种储热装置，包括储热空间、置于所述的储热空间内的储热介质、传热输入装置、换热输出装置和位于所述储热空间外部的保温结构，其特征在于，所述储热空间由多层串联的储热空间单元和每层储热空间单元之间布置的隔热层组成，所述传热输入装置和换热输出装置在所述的储热空间内对储热介质完成热传和热换； 且所述储热空间的顶部和底部储热空间单元内实施分层控制。所述隔热层布置于各储热空间单元之间，以达到减缓各储热空间单元之间由于温差而发生的热量传递，以保证温度较高的高品位热量不会由于储热装置的内部的均温趋势而造成温度品位下降，从而实现有效热能储存和利用。在进一步的实施方式中，当储热装置立式布置时，所述隔热层具有良好的机械支撑作用，具有支撑该层所述隔热层以上储热装置的重量的能力；所述隔热层为一定厚度的隔热材料，例如硅酸钙板，厚度IOmm 300mm ；所述硅酸钙板在高温下导热效率大约为 0. 07 0. 08W/ (m. k)，具有良好的隔热性能和隔热效果，耐压0. 8MPa,使得多个储热空间单元之间具有明显的温度梯度和机械支撑稳定性能。优选的，所述储热介质为储热混凝土、镁砂、储热砖、金属、岩石、砂；进一步，在所述的各层储热介质中放置金属片、金属丝等高导热材料填充，以提高每个单元内的热传性能，提高传热换热速度。优选的，所述传热输入装置包括传热输入管路及传热输入管路内的传热介质，所述传热输入管路分布贯穿于所述储热空间；进一步，所述传热输入管路上设置翅片。优选的，所述换热输出装置包括换热输出管路及换热输出管路内的换热介质，所述换热输出管路分布贯穿于所述储热空间；进一步，在换热输出管路上设置翅片。优选的，所述储热空间单元内，所述传热输入管路与换热输出管路在储热空间内不相互接触，使输入和输出回路通过储热介质耦合，例如在太阳能热利用系统中，当光照条件发生波动时，输入功率变化带来的输入回路热参数的波动不会直接影响输出回路热参数的稳定性，从而保证热利用装置工作稳定可靠，同时使得对太阳能采光场的控制变得简单。优选的，所述传热输入管路与换热输出管路贯穿每个储热单元及隔热层；进一步， 传热输入管路的总入口与换热输出管路的总出口位于储热空间内的高温储热空间单元端， 传热输入管路的总出口与换热输出管路的总入口位于储热空间内的低温储热空间单元端。在进一步的实施方式中，所述储热空间单元由多个串联储热空间单元组成，所述每个储热空间单元内布置多个扇形混凝土储热块，每个混凝土储热块内部布置有传热和换热管路，多个的扇形混凝土储热块拼接为环形组成一个储热空间单元，这样每个储热块体积重本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种储热装置，由储热空间（２）和设置在所述储热空间（２）外的保温结构（１３）组成，其特征在于：所述储热空间（２）由储热空间单元（１５）和所述储热空间单元（１５）与储热空间单元（１５）之间设置的隔热层（６）组成，所述储热空间单元（１５）内部设置有储热介质、传热输入装置（４）和换热输出装置（５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，
申请(专利权)人：刘阳，
类型：实用新型
国别省市：11