[發明專利]一種改良式混合蓄熱單罐

在審

• 申請號: 201710609585.0
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN109297335A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 程友良;王月坤;原輝
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種改良式混合蓄熱單罐，包括相變蓄熱器，斜溫層蓄熱單罐，熔融鹽，相變蓄熱材料，殼管式換熱器管道，多孔介質填料，上側散流器和下側散流器。所述相變蓄熱器與斜溫層蓄熱單罐上下緊密連接，所述斜溫層蓄熱單罐內填充大量的多孔介質填料，所述殼管式換熱器管道和相變蓄熱材料均布置在相變蓄熱器中，殼管式換熱器管道內部為波節管結構，所述上側散流器安裝在相變蓄熱器上部且外接罐體頂部入口，下側散流器安裝在斜溫層蓄熱單罐下部且外接罐體底部出口。本發明提高了蓄熱罐的蓄熱和放熱效率，并增加了蓄熱罐的有效蓄熱和放熱量，同時，相比于雙罐蓄熱系統，具有結構簡單，投資成本低的特點。

技術領域

本發明涉及換熱器和蓄熱罐技術領域，具體是一種改良式混合蓄熱單罐。

背景技術

蓄熱技術目前主要包括顯熱蓄熱、潛熱蓄熱、化學反應蓄熱和相變蓄熱。由于物質的潛熱要比顯熱大很多，且相變材料在發生相變時保持溫度恒定，所以相變蓄熱技術具有儲能密度高、放熱過程溫度波動范圍小等優點。對于太陽能熱電站來說，相變蓄熱是太陽能熱利用的最主要應用形式，其中，應用最為廣泛的蓄熱系統便是雙罐蓄熱系統，但雙罐蓄熱系統在工作過程中，罐體散熱量較大，并且結構設計復雜，投資成本高。為克服以上缺點，便產生了單罐斜溫層蓄熱系統，但有效蓄熱和放熱量較低。目前，已有學者提出一種混合蓄熱裝置，且其中間段為斜溫層顯熱蓄熱罐，上段為高溫相變換熱器，下段為低溫相變換熱器，但該混合蓄熱裝置未對相變換熱器進行優化，因此，蓄熱罐的蓄熱和放熱效率往往會比較低；另外，相比于雙罐蓄熱系統，其裝置設計中在單罐上下側增加兩個相變換熱器，無疑增加了蓄熱罐的投資成本，甚至可能超過相同設計工況下雙罐蓄熱系統的投資成本。因此，在蓄熱罐的技術研究與工程應用中，蓄熱罐的蓄熱和放熱效率低，有效蓄熱和放熱量差，以及投資成本高一直是制約著蓄熱罐應用與發展的關鍵因素。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種改良式混合蓄熱單罐。本發明所要解決的技術問題是：通過增加波節管結構-殼管式換熱器來提高蓄熱罐的蓄熱和放熱效率；另外，通過增加相變換熱器，并與斜溫層蓄熱單罐上下組合，盡可能的將儲存在斜溫層內的熱量最大程度的利用起來，提高了斜溫層蓄熱單罐中熱量的利用率，增加了蓄熱罐的有效蓄熱和放熱量，同時，相比于雙罐蓄熱系統，結構設計簡單，投資成本低。

為了解決上述問題，本發明采用的技術方案是：

一種改良式混合蓄熱單罐，包括相變蓄熱器，斜溫層蓄熱單罐，熔融鹽，相變蓄熱材料，殼管式換熱器管道，多孔介質填料，上側散流器和下側散流器。所述相變蓄熱器與斜溫層蓄熱單罐上下緊密連接，所述斜溫層蓄熱單罐內填充大量的多孔介質填料，所述殼管式換熱器管道和相變蓄熱材料均布置在相變蓄熱器中，所述上側散流器安裝在相變蓄熱器上部且外接罐體頂部入口，下側散流器安裝在斜溫層蓄熱單罐下部且外接罐體底部出口。

所述相變換熱器由數量眾多(幾百根)的殼管式換熱器管道豎直平行排列組成。

所述熔融鹽材料選擇三元硝酸鹽(53％KNO₃-40％NaNO₂-7％NaNO₃)。

所述相變蓄熱材料采用無機硝酸鹽KNO₃。

所述多孔介質填料采用石灰石。

所述高溫熔融鹽首先從罐體頂部入口經上側散流器流入相變蓄熱器中的殼管式換熱器管道內，高溫熔融鹽將熱量傳遞給固態相變蓄熱材料，固態相變蓄熱材料吸收熱量后轉化為液態，然后高溫熔融鹽從殼管式換熱器管道向下流入斜溫層蓄熱單罐內的多孔介質填料孔隙之中，并將熱量傳給多孔介質填料，從而，高溫熔融鹽流體從上至下溫度逐漸降低，最后，從下側散流器經罐體底部出口流出，完成整個蓄熱過程。