[發明專利]一種填充床蓄熱裝置

在審

• 申請號: 201811023037.0
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109059594A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 謝寧寧;王亮;陳海生;林曦鵬;林霖;于東
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F28F9/00;F28F9/22;F28F9/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種填充床蓄熱裝置，適用于中高溫的熱能存儲領域。是一種采用氣態或液態或氣液混合流體為傳熱流體，固體材料為蓄熱介質，通過分流裝置，傳熱流體可以均勻噴淋在固體蓄熱介質表面，該填充床內部采用正排列式或交錯排列式的單元格通道，當傳熱流體流入填充床內部通過單元格通道時，可以提高填充床內部傳熱流體的分布均勻性，從而提高傳熱流體與填充床內部蓄熱介質之間的熱交換強度與均勻性，提升填充床蓄熱裝置的蓄熱效率。本發明的填充床蓄熱裝置具有熱交換能力強、成本低、工作壽命長、溫域廣、蓄熱效率高、熱能品位高等優點，特別適用于中高溫太陽能熱發電系統、工業余熱利用及壓縮空氣儲能系統等領域。

技術領域

本發明涉及中高溫熱能儲存領域，是一種利用分流裝置同時在填充床內部采用正排列式或交錯排列式的單元格通道，當傳熱流體流入填充床內部通過單元格通道時，可以進一步提高填充床內部傳熱流體的分布均勻性，增強傳熱流體與填充床內部蓄熱介質的熱交換能力，提高蓄熱/釋熱效率的填充床蓄熱裝置。

背景技術

面對能源危機，世界各國正在積極開展水能、風能、生物質能、太陽能等清潔可再生能源的研究工作。太陽能光伏發電技術中電池板的生產過程能耗高CO₂排放量大，發電效率低是制約該技術發展的瓶頸問題。而太陽能熱發電是除光伏發電技術之外的另一個有很大發展潛力的太陽能發電技術，它也是除風電以外最具經濟競爭力的可再生能源發電技術，太陽能集熱器把收集到的太陽輻射能經熱交換器轉變為過熱蒸汽，用傳統的電力循環來產生電能，具有技術成熟，發電成本低和容易與化石燃料形成混合發電系統的優點。但是由于太陽能的晝夜間斷性以及由于多云陰雨而造成的不穩定性能量等一系列問題，對太陽能光熱發電系統電力的平穩輸出產生了很大的影響。因此在太陽能熱發電系統中設置蓄熱裝置是最有效的方法之一。

除了太陽能光熱發電外，目前儲能領域如壓縮空氣儲能也發展十分迅猛，壓縮空氣儲能系統包含了壓縮機、膨脹機、儲熱水罐、換熱器等關鍵部件，它是利用低谷電力通過壓縮機把空氣壓縮到一定壓力儲存在儲氣罐中，并在用電高峰期間高壓空氣通過膨脹機進行發電。為了能進一步提高系統的效率，可以將壓縮熱通過換熱器置換給循環水并儲存起來，待發電時通過換熱器把熱量置換給高壓空氣，提高膨脹機入口溫度，從而提高效率。此過程中需要對蓄熱裝置的蓄熱性能具有很高的要求，需要充分利用壓縮空氣過程中的壓縮熱并傳遞給進入膨脹機前的壓縮空氣。因此，需要從蓄熱裝置內部結構優化方面來提高整體的蓄熱性能。

發明內容

針對現有技術的缺點和不足，本發明公開了一種填充床蓄熱裝置，適用于中高溫的熱能存儲領域。是一種采用液態流體為傳熱流體，固體材料為蓄熱介質，通過分流裝置，傳熱流體可以均勻噴淋在固體蓄熱介質表面，該填充床內部采用正排列式或交錯排列式的單元格通道，當傳熱流體流入填充床內部通過單元格通道時，可以提高填充床內部傳熱流體的分布均勻性，從而提高傳熱流體與填充床內部蓄熱介質之間的熱交換強度與均勻性，提升填充床蓄熱裝置的蓄熱效率。本發明的填充床蓄熱裝置具有熱交換能力強、成本低、工作壽命長、溫域廣、蓄熱效率高、熱能品位高等優點，特別適用于容量大、溫度范圍大、中高溫太陽能熱發電系統、工業余熱利用及壓縮空氣儲能系統等領域中，具有十分重要的工程意義。

本發明為解決其技術問題所采用的技術解決方案是：

一種填充床蓄熱裝置，包括填充床外殼，所述填充床外殼的外壁面包覆有殼外保溫層，所述填充床外殼的頂部設有傳熱流體進口，底部設有填充床出口，其特征在于，

所述傳熱流體進口為一管狀部件，其底部至少部分伸入所述填充床外殼的內腔中，

所述傳熱流體進口的底部下方一定距離處吊設固定一入口擾流部件，所述入口擾流部件使得所述傳熱流體從入口進入后能夠減緩對分流裝置的沖擊力，

所述入口擾流部件的下方一定距離處設置一多孔分流部件，所述多孔分流部件的直徑與所述填充床外殼的內徑相當，

所述多孔分流部件的下方直至所述填充床外殼的底部為所述填充床，