[發明專利]立式相變儲熱罐

在審

• 申請號: 201410251113.9
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN105318763A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 吳露;項曉東
• 申請（專利權）人: 益科博能源科技（上海）有限公司
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;F24J2/34
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 翁霞;蔡繼清

技術領域

本發明涉及太陽能光熱發電系統的技術領域，特別涉及一種立式相變儲熱罐。

背景技術

在地球上任意地點,由于云層遮擋或在夜間，太陽能的供給是不連續的。為了保證在有云層遮擋或夜間時太陽能發電系統不對電網造成沖擊，將輻射強度在一天中變化很大的太陽能轉變為恒定的電能，并使太陽能發電系統像傳統發電系統一樣成為可調度能源，儲能技術是至關重要的。

按照熱能存儲方式不同，目前國際上太陽能高溫儲熱技術主要可分為顯熱蓄熱和潛熱蓄熱兩種方式。其中雙罐融鹽儲熱是目前相對成熟且具有商業可行性的顯熱儲熱方式，但此技術所用儲熱設備成本較高，儲熱能量密度較低，儲熱溫差較大，實施風險大。相變蓄熱技術具有相變溫區窄、相變潛熱大、儲熱能量密度高，制作成本低等特點。但相變儲熱技術換熱困難以及相變過程中的材料體積變化所造成的應力問題一直難以解決。國際上均采用導熱流體強迫對流換熱，這一技術存在換熱溫度不均，充放熱時傳熱流體的流量變化大，控制難，傳熱過程復雜，難于建模等缺點。

相變儲熱和相變換熱相結合的新型技術，可徹底突破上述顯熱儲熱和相變儲熱的換熱瓶頸，適于太陽能光熱發電儲熱需求。將相變換熱和相變儲熱技術相結合，利用傳熱媒介的液-氣兩相的蒸發-冷凝過程換熱，解決了充放熱中的均勻傳熱和充放熱過程中的控制難題，同時利用相變儲熱材料的固-液相變過程實現窄溫區、高密度的儲熱。為了進一步降低成本，高填充率的儲熱罐結構不可或缺，因此，目前我們迫切需要一種高密度的儲熱、高填充率和低成本的儲熱罐。

發明內容

本發明的目的在于提供一種立式相變儲熱罐。具有更穩定的結構、更高的填充率和更低的制作成本。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種立式相變儲熱罐。該立式相變儲熱罐包括立式的儲熱罐罐體、多個儲熱材料封裝體、多孔密排噴淋裝置和相變換熱裝置。所述儲熱材料封裝體用于封裝相變儲熱介質并且立式密排于所述儲熱罐罐體內部，所述相變儲熱介質用于儲熱或放熱；所述多孔密排噴淋裝置布置于所述儲熱材料封裝體上方并用于將相變換熱介質向所述儲熱材料封裝體噴灑；所述相變換熱裝置布置于所述多孔密排噴淋裝置上方。

在另一優選例中，所述的密排是指儲熱材料封裝體的填充率≥70％，較佳地為70-85％。

在另一優選例中，所述儲熱材料封裝體的填充率是指儲熱材料封裝體所占儲熱罐罐體的體積百分比。

可選地，所述儲熱材料封裝體由多種尺寸組成；

可選地，所述儲熱材料封裝體為圓柱體或棱柱體。

可選地，所述相變儲熱介質為水、油或其他可用于相變儲熱的介質。

可選地，所述相變儲熱罐還包括儲熱材料封裝體孔板，該儲熱材料封裝體孔板具有多個孔，用于布置所述儲熱材料封裝體。

可選地，所述儲熱材料封裝體孔板為圓形、長方形、菱形或其他適合的形狀。

可選地，所述儲熱材料封裝體孔板可以為一塊或多塊，布置于儲熱罐罐體的各部位以固定多個儲熱材料封裝體。較佳地，在所述儲熱材料封裝體中部偏上布置一塊儲熱材料封裝體孔板，并在所述儲熱材料封裝體下端布置一塊儲熱材料封裝體孔板。

可選地，所述相變換熱裝置為相變換熱管，所述相變換熱管為管內蒸發、管外冷凝結構并采用液汽潛熱換熱。

可選地，所述多孔密排噴淋裝置包括換熱介質管路和鏈接在所述換熱介質管路上的小型噴頭，所述換熱介質管路平行排布并通過匯流管并聯連接，所述匯流管與包含進液口的主管路流體連通，所述匯流管中的相變換熱介質通過該進液口提供。較佳地，所述相變換熱介質為水、油或其他可用于相變換熱的介質。

可選地，所述儲熱罐罐體具有用于密封所述相變儲熱罐的上、下封頭。

可選地，所述上、下封頭為橢圓封頭、圓形封頭、菱形封頭或其他形狀的封頭。

可選地，所述相變儲熱罐通過底板固定。

本發明實施方式與現有技術相比，主要區別及其效果在于：立式相變儲熱罐克服了傳統臥式儲熱設備的儲熱管支撐結構容易發生形變、導致儲熱管發生泄漏的弊端，同時簡化設備結構，利于生產，降低了罐體成本。儲熱材料封裝體立式密排，增大了儲熱罐的填充率，從而降低了制作成本。為進一步降低儲熱成本，將導熱油蒸汽與水的相變換熱管排布于儲熱罐內部，直接產生水蒸汽，形成儲熱換熱一體系統，該結構提高了導熱油蒸汽和水的換熱效果，大幅減少了蒸汽發生器的換熱管及罐體設備投入。此外，本發明立式相變儲熱罐采用多孔密排噴淋結構以配合高填充率的儲熱材料封裝體，可以獲得更佳的換熱效果。

附圖說明