[發明專利]一種固體儲熱換熱器、固體儲熱系統及固體儲熱方法

在審

• 申請號: 201410740068.3
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN105716462A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 孟凡騰;荊汝林;姜欣;李明;邱和梅
• 申請（專利權）人: 中廣核太陽能開發有限公司;中國廣東核電集團有限公司
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

技術領域

本發明涉及一種固體儲熱換熱器，具體涉及一種固體儲熱換熱器、固體儲熱系統及固體儲熱方法。

背景技術

隨著常規能源的短缺以及人們對環境質量要求的提高，可再生能源，特別是太陽能，越來越受到人們的青睞；同時，工業生產產生的大量余熱也是今后能源綜合利用的重點。

無論是太陽能還是工業余熱，其最大的不足就是能量供應的不穩定性。將太陽能熱發電以及工業余熱與儲熱系統結合起來，可增加太陽能和工業余熱輸出的穩定性以及可用性。

然而，現有的儲熱換熱系統，具有熱能輸出的穩定性有限、成本高、結構復雜以及運行調度不靈活等問題，從而限制了大型太陽能熱發電以及工業余熱的廣泛利用。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種固體儲熱換熱器、固體儲熱系統及固體儲熱方法，可有效解決上述問題。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種固體儲熱換熱器，包括：固體儲熱主體(7)、至少一個換熱管道(5)、第1聯箱(3)、第2聯箱(9)、第1接口管(1)、第2接口管(11)、第1連接件(2)、第2連接件(10)和保溫層(6)；

其中，各個所述換熱管道(5)等距平行鑲嵌于所述固體儲熱主體(7)的內部；并且，各個所述換熱管道(5)的第1端口均位于所述固體儲熱主體(7)的上方，且分別密封連接到所述第1聯箱(3)的各個支管接口，所述第1聯箱(3)的總管通過所述第1連接件(2)與所述第1接口管(1)連接；各個所述換熱管道(5)的第2端口均位于所述固體儲熱主體(7)的下方，且分別密封連接到所述第2聯箱(9)的各個支管接口，所述第2聯箱(9)的總管通過所述第2連接件(10)與所述第2接口管(11)連接。

所述保溫層(6)包覆在所述固體儲熱主體(7)的外部。

優選的，所述固體儲熱主體(7)所采用的固體儲熱材料為混凝土或相變材料；和/或所述第1連接件(2)和所述第2連接件(10)均為法蘭。

優選的，所述換熱管道(5)為管道式蛇形管道。

優選的，所述管道式蛇形管道為光管或翅片管。

優選的，所述保溫層(6)的材料為高溫硅酸鋁和玻璃纖維形成的復合層材料。

優選的，還包括：第1溫度測點(4)和第2溫度測點(8)；所述第1溫度測點(4)設置于所述固體儲熱主體(7)的內部且靠近所述換熱管道(5)的第1端口，用于測量所述固體儲熱主體(7)的上側溫度；

所述第2溫度測點(8)設置于所述固體儲熱主體(7)的內部且靠近所述換熱管道(5)的第2端口，用于測量所述固體儲熱主體(7)的下側溫度。

優選的，所述第1溫度測點(4)和所述第2溫度測點(8)為熱電偶溫度測點。

本發明還提供一種固體儲熱系統，包括至少兩個上述的固體儲熱換熱器；其中，各個所述固體儲熱換熱器為串聯連接方式或并聯連接方式。

本發明還提供一種固體儲熱方法，包括以下步驟：

對于單個固體儲熱換熱器，設共設置n個換熱管道(5)，則：

對固體儲熱主體(7)充熱流程如下：

熱流體通過第1接口管(1)流入到第1聯箱(3)，在第1聯箱(3)中，將熱流體分為n個支路，分別送往n個換熱管道(5)的第1端口，各個支路的熱流體在各自的換熱管道(5)中呈蛇形曲折向下流動，并在流動過程中發生熱交換，使固體儲熱主體(7)溫度不斷上升，而熱流體溫度不斷下降而變為冷流體；各個支路的冷流體流入到第2聯箱(9)，在第2聯箱(9)中，將各個支路的冷流體匯聚后，通過第2接口管(11)向外排出；

循環上述過程，熱流體不斷注入到換熱管道(5)，在與固體儲熱主體(7)發生熱交換后，從換熱管道(5)排出；從而不斷對固體儲熱主體(7)充熱，通過第2溫度測點(8)監測固體儲熱主體(7)的吸熱情況，當監測到固體儲熱主體(7)的溫度達到設定值時充熱完成，停止向換熱管道(5)的第1端口注入熱流體；

對固體儲熱主體(7)放熱流程如下：

冷流體通過第2接口管(11)流入到第2聯箱(9)，在第2聯箱(9)中，將冷流體分為n個支路，分別送往n個換熱管道(5)，各個支路的冷流體在各自的換熱管道(5)中呈蛇形曲折向上流動，并在流動過程中發生熱交換，使固體儲熱主體(7)溫度不斷下降而放熱，而冷流體溫度不斷上升而變為熱流體；各個支路的熱流體流入到第1聯箱(3)，在第1聯箱(3)中，將各個支路的熱流體匯聚后，通過第1接口管(1)向外排出；