[發(fā)明專利]顆粒吸熱裝置及其集熱器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810051421.5
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN110057119A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖剛;謝翔宇;倪明江;楊天鋒;駱仲泱;岑可法;程樂鳴;高翔;方夢祥
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: F24S70/00
• 分類號: F24S70/00;F24S50/80;F24S20/20
• 代理公司: 上海立群專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31291
• 代理人: 楊楷;毛立群

本發(fā)明屬于吸熱及儲熱技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種用于光熱發(fā)電的顆粒吸熱裝置。本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有吸熱裝置的吸熱溫度較低且不完全可控的問題。為此，本發(fā)明的顆粒吸熱裝置能夠通過吸熱顆粒將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能儲存起來，并且所述顆粒吸熱裝置包括彼此連通的入料器、輻射加熱器與儲料器；其中，所述入料器用于投放待加熱的吸熱顆粒；所述輻射加熱器能夠利用太陽光輻射對待加熱的吸熱顆粒進行加熱；所述儲料器用于儲存加熱后的吸熱顆粒。進一步的，在本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)選方案中，所述顆粒吸熱裝置還包括入料閘閥，出口流量控制器，落料混合器，柱板顆粒流場調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，溫度檢測器和溫度反饋裝置，入光口和擋光板等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于吸熱及儲熱技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種用于光熱發(fā)電的顆粒吸熱裝置。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步以及地球資源的不斷消耗，人們開始熱衷于研究各種可再生資源的利用方法。據(jù)估算，每年到達地球表面的太陽輻射能為5.57*10¹⁸MJ，相當(dāng)于1.9*10¹⁴噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約為全球一次能源消費總量的1.56*10⁴倍。我國陸地表面每年能夠接收的太陽輻射能約為全球太陽輻射能的1％，是我國目前年能耗總量的680倍。鑒于此，太陽能作為地球上最充裕的碳中性可再生能源，一直以來都是可再生能源利用技術(shù)的研究重點。目前，太陽能發(fā)電主要包括太陽能光伏發(fā)電和太陽能光熱發(fā)電，其中，太陽能光伏發(fā)電存在諸多缺點；例如，光伏電池板在制造過程中會造成環(huán)境污染，電能儲存困難并且難以調(diào)峰，同時，光伏電池板只能生成直流電等。相比而言，太陽能光熱發(fā)電則具有生產(chǎn)過程更為環(huán)保、儲能更加方便、應(yīng)用更加廣泛等優(yōu)點，因此，太陽能光熱發(fā)電已經(jīng)成為近年來全球新能源開發(fā)的新興力量，并且在未來的能源開發(fā)道路中也展現(xiàn)出了巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

具體而言，太陽能光熱發(fā)電是指將收集的太陽能轉(zhuǎn)化為熱能并用于發(fā)電的技術(shù)。在光熱發(fā)電的過程中，可以使用顆粒作為吸熱裝置的吸熱介質(zhì)。進一步地，以顆粒作為吸熱裝置的吸熱介質(zhì)具有如下優(yōu)勢：第一、吸熱裝置內(nèi)的固體顆粒能夠直接接收太陽輻射能，并且將接收到的太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能儲存，從而完全省略中間換熱過程，進而有效提高熱效率；第二、固體顆粒具有良好的耐高溫性能，以固體顆粒為鋁礬土陶粒砂時為例，鋁礬土陶粒砂可以耐受1500℃的高溫，這樣的耐高溫性能遠遠超過硝酸熔融鹽的600℃耐熱上限，而根據(jù)卡諾循環(huán)的原理可知，高溫?zé)嵩吹臏囟仍礁?，則系統(tǒng)的效率也就越高；第三、固體顆粒不僅能夠直接作為吸熱介質(zhì)，同時還可以直接作為儲熱介質(zhì)，以便使得固體顆粒能夠直接耦合至光熱發(fā)電系統(tǒng)的吸熱儲熱模塊中，從而有效避免二次換熱，進而極大程度地提高了系統(tǒng)的熱效率，簡化了系統(tǒng)換熱流程；第四、具有高溫的固體顆粒不僅能夠用于發(fā)電，同時，還可作為高溫?zé)嵩催\用于化學(xué)重整技術(shù)或其他需要高溫?zé)嵩吹募夹g(shù)，其應(yīng)用范圍廣泛；第五、固體顆粒不存在流體所具有的局部高溫容易造成局部高壓的問題，使得系統(tǒng)的安全性能得到極大程度的提高。

目前，國際上比較常見的顆粒吸熱裝置類型有幕簾式顆粒吸熱器、阻礙流式顆粒吸熱器、離心式顆粒吸熱器、流化床式顆粒吸熱器等，其中對幕簾式顆粒吸熱器的研究較為廣泛，其結(jié)構(gòu)和原理也較為經(jīng)典，但是，幕簾式顆粒吸熱器是直接對由于重力形成的下墜固體顆粒流進行加熱，這樣形成的顆粒流層不夠致密，同時，固體顆粒的流速較快且不完全可控。因此，幕簾式顆粒吸熱器對太陽輻射的強度具有極高的要求，當(dāng)太陽輻射的強度達不到預(yù)定值時，固體顆粒的單程升溫也就達不到預(yù)定溫度吸熱。

相應(yīng)地，本領(lǐng)域需要一種新的用于光熱發(fā)電的顆粒吸熱裝置來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即為了解決現(xiàn)有吸熱裝置的吸熱溫度較低且不完全可控的問題，本發(fā)明提供了一種用于光熱發(fā)電的顆粒吸熱裝置，所述顆粒吸熱裝置能夠以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)吸熱顆粒的升溫，并且易于控制吸熱溫度，從而實現(xiàn)將太陽能轉(zhuǎn)化為高溫水平的熱能儲存。本發(fā)明的顆粒吸熱裝置包括彼此連通的入料器、輻射加熱器與儲料器；其中，所述入料器用于投放待加熱的吸熱顆粒；所述輻射加熱器能夠利用太陽光輻射對待加熱的吸熱顆粒進行加熱；所述儲料器用于儲存加熱后的吸熱顆粒。