[發明專利]一種太陽能熱發電用混凝土材料預制儲熱模塊的制備方法

有效

• 申請號: 200910272708.1
• 申請日: 2009-11-10
• 公開（公告）號: CN101876487A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 周衛兵;朱教群;郭成州;黎錦清;童雨舟
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: F24J2/46
• 分類號: F24J2/46;F28D20/00;C04B28/06;C04B14/04;C04B18/14;C04B18/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及儲熱材料模塊，特別是涉及一種太陽能熱發電用混凝土材料預制儲熱模塊的制備方法。

背景技術

用于太陽能發電中的儲熱材料應滿足如下要求：儲熱材料應有高的能量密度；儲熱材料與熱交換液體應有良好的熱傳導；儲熱材料應有良好的化學和力學穩定性；儲熱材料與熱交換器及熱交換液體之間有良好的化學相容性；在儲熱及放熱循環過程中應完全可逆；低成本。儲熱方案設計是太陽能蒸汽發電中的重要技術，儲熱材料的性能及成本是決定大型太陽能電廠的建設費用及運行成本的主要因素之一。目前儲熱的方式主要有顯熱儲熱，相變儲熱及化學反應儲熱。而在目前技術中最成熟且具有商業可行的儲熱方式是顯熱儲熱。顯熱儲熱又分為液體顯熱和固體顯熱。

目前用作太陽能蒸汽發電中的液體儲熱材料主要有熔鹽(KNO₃、NaNO₃或兩者的混合物)。文獻1(Kakiuchi；Hiroyuki；Oka；Masahiro，US?patent(No.5567346))報道了日本學者的美國專利，其中以硫酸鈉，氯化銨，溴化鈉以及硫酸銨為主要原料組成的儲熱材料。文獻2(Ross；Randy，US?patent(No.5685151))的專利則報道了用于太陽能儲熱材料，主要的成分是氯化鈉。但熔鹽存在著一個非常明顯的缺陷是其較強的腐蝕性，對熱交換管道及其它附屬設施具有非常強的腐蝕行為，由此增加了電廠的運行成本，亦降低了系統安全穩定性能。固體儲熱材料由于具有性能穩定、成本低、儲熱能力強等諸多優點，是用于太陽能蒸汽發電的理想候選儲熱材料之一。文獻3(肖立川，混凝土蓄熱器在太陽能電站中的應用，江蘇化工學院學報，1991，3(1)：17-23)報告了通過理論計算，證明了混凝土儲熱材料在太陽能電站中的可行性。文獻4(Doerte?Laing，Wolf-Dieter?Steinmann，Rainer?Tamme，Christoph?Richter.Solidmedia?thermal?storage?for?parabolic?trough?power?plants，Solar?Energy，2006，80(10)：1283-1289)和文獻5(Rainer?Tamme，Doerte?Laing，Wolf-Deter?Steinmann，Advanced?thermal?energy?storagetechnology?for?parabolic?trough，Journal?of?solar?energy?engineering，2004，126：794-800)在研究砂石混凝土和玄武巖混凝土的基礎上，研究開發耐熱混凝土和鑄造陶瓷等固體儲熱材料，耐高溫混凝土的骨料主要是氧化鐵，水泥為黏結劑；鑄造陶瓷骨料也主要是氧化鐵，黏結劑包括氧化鋁等。文獻6(Ulf?herrmann，David?Wearney.Survey?of?thermal?energy?storage?forparabolic?trough?power?plants[J]，Journal?of?solar?energy?engineering，2002，124：145-152)比較比較了幾種儲熱材料的發電成本，認為混凝土材料的成本也是最低的。

實際上，太陽能熱發電儲熱材料不僅需要優異的綜合性能，而且需要低成本，很多情況下運輸成本和制作成本也很重要，文獻4中德國航空航天中心(DLR)所采用的原料是氧化鋁和氧化鐵，其原料相對價格比較高，而且是采用現場澆注方式，在小規模的在實驗環節中是可行的，但將來工業化生產時，往往選擇在太陽光日照時間長，輻射強度大的沙漠地區，因此在很多情況下，要想采用現場澆注的情況不太現實，不僅是沙漠地區缺水，而且沒有交通電力配套設施，其后的養護成本也是非常巨大的。

發明內容

本發明的目的是提供一種太陽能熱發電用預制儲熱材料模塊的制備方法，以便從儲熱材料的選用來看，采用熱容大、熱導率較高、熱穩定較好的工業廢渣作為集料，既解決了工業廢渣的環境污染，又使改性混凝土的體積熱容及熱導率得到明顯提高；從工藝上來看，不僅成本低，操作方便，可以先在室內預制澆注完成，然后運到現場后組裝，更為重要的是能夠保證質量。

本發明解決其技術問題采用以下的技術方案：

本發明提供的太陽能熱發電用預制儲熱材料模塊，其結構是：由兩個結構相同的儲熱混凝土塊組成，每個儲熱混凝土塊的內部包含有換熱管，換熱管的外壁具有多個均勻分布的換熱不銹鋼肋片，每個儲熱混凝土設有多個貫通的凹形接槽；組裝時，兩個儲熱混凝土塊的凹形接槽通過連接桿插入后連為一體。