[發明專利]一種氣固兩相換熱儲熱型太陽能集熱系統及方法

有效

• 申請號: 201610364741.7
• 申請日: 2016-05-27
• 公開（公告）號: CN106052159B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 張良;張曉鵬;華蒙;王宇飛;胡亞才
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F24J2/34
• 分類號: F24J2/34;F24J2/06;F28D20/00;F28D7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 張法高,傅朝棟

1.一種氣固兩相換熱儲熱型太陽能集熱系統，其特征在于包括風機（1）、主送風道閥（2）、主送風道（3）、顆粒給料機（4）、聚光吸熱腔（5）、主熱風道（6）、主熱風道閥（7）、送風旁路管道（8）、送風旁路閥（9）、分離蓄熱器（10）、分離蓄熱器出口閥（11）、熱風連接管（12）、熱風旁路閥（13）、熱風旁路連接管（14）和主換熱器（15）；分離蓄熱器（10）包括熱風進口（16）、換熱管束（17）、風門（18）、換熱管束進口連接管（19）、蓄熱顆粒填充床（20）、旋風分離器（21）、熱風出口（22）、換熱管束出口連接管（23）、圍護結構（24）、顆粒卸料口（25）；風機（1）經主送風道（3）與聚光吸熱腔（5）相連，主熱風道（6）的進出口分別與聚光吸熱腔（5）出口和分離蓄熱器（10）的熱風進口（16）相連，熱風連接管（12）的進出口分別與分離蓄熱器（10）的熱風出口（22）和主換熱器（15）相連構成主換熱通路；主送風道（3）上安裝有主送風道閥（2），聚光吸熱腔（5）的頂端與顆粒給料機（4）相連，主熱風道（6）的末端安裝有主熱風道閥（7），分離蓄熱器（10）的出口安裝有分離蓄熱器出口閥（11）；送風旁路管道（8）的兩端分別與主熱風道（6）和分離蓄熱器（10）的換熱管束進口連接管（19）相連，熱風旁路連接管（14）的進出口分別與分離蓄熱器（10）的換熱管束出口連接管（23）和熱風連接管（12）相連構成蓄熱換熱通路；送風旁路管道（8）的末端安裝有送風旁路閥（9），熱風旁路連接管（14）的末端安裝有熱風旁路閥（13）；

分離蓄熱器（10）的主體為蓄熱顆粒填充床（20），蓄熱顆粒填充床（20）上依次設有旋風分離器（21）和熱風出口（22），熱風進口（16）經蓄熱顆粒填充床（20）與旋風分離器（21）和熱風出口（22）相通；蓄熱顆粒填充床（20）的外圍由圍護結構（24）支撐，蓄熱顆粒填充床（20）的內部布置有換熱管束（17），換熱管束（17）的兩端分別與換熱管束進口連接管（19）和換熱管束出口連接管（23）相連，換熱管束進口連接管（19）和換熱管束出口連接管（23）上分別設有風門（18）；分離蓄熱器（10）底部設有顆粒卸料口（25）。

2.根據權利要求1所述的一種氣固兩相換熱儲熱型太陽能集熱系統，其特征在于所述的顆粒給料機（4）和蓄熱顆粒填充床（20）內的顆粒為石墨、碳化硅或金屬粉末，其粒徑范圍為20~200微米。

3.一種利用權利要求1所述系統的氣固兩相換熱儲熱型太陽能集熱換熱方法，其特征在于：當太陽光輻照凈加熱功率大于主換熱器需求功率時，主送風道閥（2）、主熱風道閥（7）和分離蓄熱器出口閥（11）開啟，其他閥門關閉，風機（1）經主送風道（3）將冷風送入聚光吸熱腔（5）內與顆粒給料機（4）投入的蓄熱顆?；旌虾?，被聚焦太陽光加熱升溫后，經主熱風道（6）進入分離蓄熱器（10），氣固兩相流體通過分離蓄熱器（10）的旋風分離器（21）實現氣體與顆粒的分離，熱風氣體經熱風出口（22）流入熱風連接管（12）流入主換熱器（15）實現最終的熱交換，顆粒則落入蓄熱顆粒填充床（20）逐漸將換熱管束（17）之間的間隙填充覆蓋形成蓄熱堆，實現對多余熱能的存儲；此時，當輻照出現波動時，則通過控制顆粒給料機（4）中蓄熱顆粒的流量，調節蓄熱量實現進而保證進入主換熱器（15）的熱風的溫度和流量；當太陽能輻照凈加熱功率小于主換熱器需求功率時，關閉顆粒給料機（4），吸熱腔（5）僅加熱空氣達到設計溫度后經分離蓄熱器（10）和熱風連接管（12）流入主換熱器（15）實現最終的熱交換；當太陽能輻照凈加熱功率小于主換熱器需求功率時，空氣經聚光吸熱腔（5）加熱后已無法達到設計的溫度參數要求，顆粒給料機（4）不再投放蓄熱顆粒，同時開啟送風旁路閥（9）和熱風旁路閥（13），關閉主熱風道閥（7）和分離蓄熱器出口閥（11）并調節風門（18）的開度，使得經聚光吸熱腔（5）加熱的熱風在蓄熱顆粒填充床（20）內被進一步升溫后，再經旁路和熱風連接管（12）流入主換熱器（15）實現熱交換。