[發明專利]一種新型光熱電站儲熱裝置

無效

• 申請號: 201310317359.7
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN104344756A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 錢弢;徐忠;鄧平;王皓天;陸志平
• 申請（專利權）人: 國電新能源技術研究院;國電光伏有限公司
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

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技術領域

本發明涉及一種儲熱裝置，特別是一種新型光熱電站儲熱裝置。

背景技術

太陽能光熱電站是繼太陽能光伏電站后的一種新的太陽能利用形式，它是通過集熱器將太陽光中的熱量聚集起來，然后用導熱介質將熱量置換出來并產生高溫高壓水蒸氣，推動汽輪機發電。

儲熱裝置是光熱電站中重要組成部分，它是將白天集熱器聚集的過多熱量存儲起來，在陰雨天或晚上無太陽能熱時將熱量釋放出來，保證高溫高壓水蒸氣連續供應，汽輪機24小時工作發電。?

????目前，太陽能儲熱有三種形式，顯熱儲熱、相變儲熱、化學反應儲熱，且都處于試驗階段。顯熱儲熱是利用材料本身的比熱進行儲熱，材料熱容大、成本低、熱導率高、化學性能穩定，但放熱過程溫度不溫度；相變儲熱是利用材料相變時的熱效應進行儲熱，材料儲熱密度大、溫度高、熱溫度性好，但導熱率低、成本高、有毒、對容器有腐蝕、容器難加工；化學反應儲熱是利用材料化學反應時的熱效應進行儲熱，熱循環效率低、運行和維護費用高、難以形成大規模的儲熱系統。

發明內容

發明目的：提供一種新型光熱電站儲熱裝置，結構簡單模塊化、成本低、無毒無污染、易制造成大規模的儲熱系統，熱容量大、熱導率高、化學性能穩定、放熱性能穩定。

技術方案：本發明提供以下技術方案：一種新型光熱電站儲熱裝置，包括儲熱裝置和換熱裝置；儲熱裝置包括高溫混凝土、保溫板和保溫箱；換熱裝置包括進口閥、進口管、換熱管、出口管和出口閥。

作為優化，所述高溫混凝土為條狀，長度可以隨意模塊化變化。

作為優化，所述換熱管采用獨特的蛇形肋片和六邊形模塊布置設計。

工作原理：當光熱電站熱富余時，閥門打開，傳熱介質如導熱油流經光熱電站儲熱裝置中換熱管，將高溫熱量傳遞到高溫混凝土存儲起來，高溫混凝土熱飽和閥門自動關閉；當在晚上或陰雨等需要熱量的時，閥門再次打開，冷的導熱油流經換熱管將高溫混凝土存儲的高熱量置換出來產生高溫高壓水蒸氣，供汽輪機工作發電。

有益效果：本發明與現有技術相比：采用高溫混凝土作為儲熱材料，有著儲熱量大、傳熱率高、造價低、溫度性能穩定、無腐蝕和凝固結凍等特點；采用換熱管作為換熱裝置，是高溫混凝土和導熱介質的交換裝置，其采用獨特的蛇形肋片和六邊形模塊布置設計，具有高的熱置換能力；采用保溫箱是對高溫混凝土進行保溫，減少其與環境熱輻射。本發明整個結構簡單模塊化、成本低、無毒無污染、易制造成大規模的儲熱系統，熱容量大、熱導率高、儲熱速度快、化學性能穩定、放熱性能穩定。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明換熱管的結構詳圖及儲熱裝置的斷面結構詳圖。

具體實施方式

如附圖1和附圖2所示一種新型光熱電站儲熱裝置，包括儲熱裝置和換熱裝置；儲熱裝置包括高溫混凝土、保溫板和保溫箱；換熱裝置包括進口閥、進口管、換熱管、出口管和出口閥。

整個工作過程如下，當太陽能光熱電站熱富余時，控制器進口閥21、出口閥25打開，高溫傳熱介質如導熱油流進進口管22，進口管22為一總管，它通過法蘭或焊接一端與進口閥21連接、另一端與換熱管23連接；再流經每根換熱管23，它采用鋼管，管內外壁面保持光滑，表面焊有薄壁金屬蛇形肋片，金屬蛇形肋片起加強換熱效率和加強混凝土強度的作用，整根管埋在高溫混凝土中；高溫導熱油將熱量傳遞給高溫混凝土，達到熱平衡后流出出口管24、出口閥25；高溫混凝土主要采用礦渣水泥（密度2960kg/m3,350°C時比熱為980J/kg.K，熱導率為1.5W/m.k),里面均勻添加5%的石墨或鋁基金屬微粒，經模擬得高溫混凝土的熱導率提高至2.5W/m.k，350°C時比熱為1700J/kg.K，耐火度1000°C，存儲溫度達到400°C以上，這是由于石墨或鋁基金屬微粒是以彌散態存在，可大致認為此時的混凝土熱導各向同向，而在傳熱中可認為熱導各向異性，在半徑方向熱導率最大，與儲熱熱流方向一致，石墨或鋁基金屬微粒導熱性能得到充分利用；高溫混凝土11外面覆蓋有保溫板12、保溫箱13，減少高溫混凝土11與環境的熱輻射，保溫板12采用硅酸鋁板等保溫材料，保溫箱13為雙層真空保溫薄壁箱，內壁有加強筋支撐；出口管24通過法蘭或焊接一端與換熱管23連接、另一端與出口閥25連接。當在晚上或陰雨等需要熱量的時，進口閥21、出口閥25打開再次打開，低溫導熱油流經換熱管23，將存儲在高溫混凝土11中的熱量置換出來，變成高溫導熱油，然后換熱成高溫高壓水蒸氣，驅動汽輪機工作發電。