CN101476789B - 一种用于太阳能集热设备的储热供热***及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于太阳能集热设备的储热供热***，其特征在于在太阳能集热设备的输出端装有连接用热端的、由储热装置和热交换装置构成的储热***，储热装置由吸热、保温、循环管路构成。正常状况下，热交换器连接用热端供热，非正常状况下，储热装置将储存的热能连接用热端，保证连续用热状态；其工作方法包括：太阳能集热设备收集太阳能，将热量传入热交换器和储热装置，热交换器产生的工质进入用热端，储热装置中的工质经固态储热工质将热量储存，在需要的时候完成非正常状况下的连续供热。本发明的优越性在于：太阳能取之不尽、用之不竭，属清洁能源，无污染，无公害，且获取廉价，投资少，回报期长，降低了用电成本。

Description

一种用于太阳能集热设备的储热供热***及其工作方法
(一)技术领域：
本发明涉及用于太阳能集热设备的储热***，特别是一种用于太阳能集热设备的储热***和供热端开发及其工作方法。
(二)背景技术：
太阳能以永不枯竭、洁净环保的独特性成为21世纪以后的人类可持续利用的重要能源途径，其被誉为是最理想的能源。目前，太阳能集热设备技术国内产业总体上处于国际先进水平，国内生产的太阳能集热设备吸收太阳辐射后可产生1100℃高温，为太阳能供热发电提供了可靠的基础，在工、农业、民用等各级领域的应用也很广泛。中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤，所以太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国有着丰富的太阳能资源，与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，因而有巨大的开发潜能。
从传统发电工艺看，火力发电是利用燃煤把水加热330℃，升高到沸点3倍以上，超过临界时会产生大量蒸气，然后推动汽轮机带动发电机发电。而太阳能热发电是利用太阳能加热导热油换热，使汽轮机带动发电机发电，还可以逆变为直流电存贮于UPS供电***，以专用电瓶(大电量)存贮电能，逆变成为方波交流电供应用户使用，其清洁环保的独特性使之成为最理想的能源，因此，太阳能能源转换是当今科研工作者的重要课题，普遍受到全社会的重视。但是，太阳能能源收集要受天气、季节等因素的制约，对能源的连续使用构成不利影响。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种用于太阳能集热设备的储热供热***及其工作方法，该***采用太阳能集热设备收集大量热能，除了在正常情况下使用以外，还可以存入储热***，供给用热端开发、应用，使太阳能集热***具有连续稳定的供热效果，该***应用于工业、农业和民用具有非常积极的意义。
本发明的技术方案：一种用于太阳能集热设备的储热供热***，包括太阳能集热设备，其特征在于在太阳能集热设备的输出端装有储热***，储热***的输出端连接用热开发端；所说的储热***是由储热装置和热交换装置构成，储热装置是由吸热结构与保温结构、循环管路构成；所说的储热***的热交换器和储热装置依调节装置控制，正常太阳能集热状况下，热交换器的输出端直接连接用热端供热，非正常太阳能集热状况下，储热装置被启动，将储存的大量热能继续连接用热端供热，保证连续用热状态。
上述所说的用于储热***中的调节装置是市售的不同规格的温度控制自动调节阀，该阀根据工况需要，调节导热工质的流向。
上述所说的储热***中的储热装置的吸热结构是由导热固体工质、循环流动的导热工质构成，所说的储热装置的循环管路由导热工质循环管路和导热工质进出口构成，所说的储热装置的保温结构是由外防水层、钢筋混凝土墙体、混凝土保温墙体、保温填料层、储热固体工质及储热材料墙体构成，外防水层置于整个***的最外层，外防水层与和混凝土保温墙体之间为钢筋混凝土墙体，混凝土保温墙体与储热材料墙体之间为保温填料层，储热材料墙体内有依导热工质循环管道循环流动的导热工质，导热工质循环管道外有导热固体工质，导热工质循环管道分别有进出口相连接。
上述所说的储热装置的循环管路采用金属管循环钢管。
上述所说的储热装置中的储热固体工质采用：
锆英砂(ZrSIO4)、铝土矿(Al(OH)3)、石墨(C)、
硅灰石(CaSiO3)、重晶石(BaSO4)、结晶石英(SiO4)、
天青石(SrSO4)；以上材料具有高导热性能和储热性能，在***中采用单体使用。
上述所说的太阳能集热设备采用幕墙或矩阵，每一个集热单元间可并联使用。
上述所说的用热端包括热力发电、工、农业、民用供暖、制冷、加热、烘干等装置用热。
上述所说的用热端中的热力发电可经蒸汽轮机作用于发电机发电，热交换器产生蒸汽或过热水，推动蒸汽轮机转动，带动发电机工作。
一种用于太阳能集热设备的储热供热***的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)太阳能集热设备收集太阳辐射能量；
(2)将太阳能集热设备收集到的太阳辐射能量依工质传导进入储热***，经传热工质将热量传入热交换器中的工质，多余热量存入储热装置；
(3)热交换器产生的被加热的工质直接进入用热端；
(4)进入储热装置中的被加热的工质，经储热装置中固态储热工质将其热量吸收、储存；
(5)储存的被加热的工质在需要的时候完成非正常太阳能集热状况下的连续供热；
(6)储热***中的被加热的工质由步骤(3)和步骤(5)提供给用热端，即用热端获得连续供热。
上述所说的步骤(2)中的传热工质采用导热油。
本发明的优越性在于：(1)太阳光照能源取之不尽、用之不竭，无枯竭的危险；(2)太阳光照能源属于清洁能源，无污染，无公害；(3)获取能源廉价；(4)人类能够自由利用，可在需用热源处就近取用，节约取用成本；(5)投资少，回报期长，一次性投入，回收期3-5年，寿命期可长达20年，当用于太阳能发电时，则平均电价比现有其他热力发电电价低50％，大大降低了用电成本；(6)***中的传热工质采用导热油，便于***维护，使维护成本大大降低。
(四)附图说明：
附图1为本发明所涉及的一种用于太阳能集热设备的储热供热***及其工作方法的***结构示意图；
附图2为本发明所涉及的一种用于太阳能集热设备的储热供热***及其工作方法中储热装置的结构示意图；
其中：1为太阳能集热设备组成的并联矩阵，2为储热装置，3为热交换器I，4为蒸汽轮机，5为发电机，6为UPS储电装置，7为热交换器II，8为调节装置；2-1为外防水层，2-2为导热工质进口，2-3为钢筋混凝土墙体，2-4为混凝土保温墙体，2-5为保温填料层，2-6为储热固体工质，2-7为导热固体工质，2-8为导热工质循环管道，2-9为循环流动的导热工质，2-10为储热材料墙体，2-11为导热工质出口。
(五)具体实施方式：
实施例：一种用于太阳能集热设备的储热供热***(见图1-2)，包括太阳能集热设备1，其特征在于在太阳能集热设备1的输出端装有储热***，储热***的输出端连接用热开发端；所说的储热***是由储热装置2和热交换装置I、II构成，储热装置2是由吸热结构与保温结构、循环管路构成；所说的储热***的热交换器和储热装置2依调节装置8控制，正常太阳能集热状况下，热交换器I、II的输出端直接连接用热端供热，非正常太阳能集热状况下，储热装置2被启动，将储存的大量热能继续连接用热端供热，保证连续用热状态。
上述所说的用于储热***中的调节装置8是市售的不同规格的温度控制自动调节阀，该阀根据工况需要，调节导热工质的流向。
上述所说的储热***中的储热装置2(见图2)的吸热结构是由导热固体工质2-7、循环流动的导热工质2-9构成，所说的储热装置2的循环管路由导热工质循环管路2-8和导热工质进出口2-2与2-11构成，所说的储热装置2的保温结构是由外防水层2-1、钢筋混凝土墙体2-3、混凝土保温墙体2-4、保温填料层2-5、储热固体工质2-6及储热材料墙体2-10构成，外防水层2-1置于整个***的最外层，外防水层2-1与和混凝土保温墙体2-4之间为钢筋混凝土墙体2-3，混凝土保温墙体2-4与储热材料墙体2-10之间为保温填料层2-5，储热材料墙体2-10内有依导热工质循环管道2-8循环流动的导热工质2-9，导热工质循环管道2-8外有导热固体工质2-7，导热工质循环管道2-8分别有进出口2-2与2-11相连接。
上述所说的储热装置2的循环管路2-8采用金属管循环钢管。
上述所说的储热装置2中的储热固体工质2-6采用：
锆英砂(ZrSIO4)、铝土矿(Al(OH)3)、石墨(C)、
硅灰石(CaSiO3)、重晶石(BaSO4)、结晶石英(SiO4)、
天青石(SrSO4)；以上材料具有高导热性能和储热性能，在***中采用单体使用。
上述所说的太阳能集热设备1采用矩阵(见图1)，每一个集热单元间并联使用。
上述所说的用热端是热力发电装置，所说的用热端中的热力发电经蒸汽轮机作用于发电机发电，热交换器产生蒸汽或过热水，推动蒸汽轮机转动，带动发电机工作。
一种用于太阳能集热设备的储热供热***的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)太阳能集热设备收集太阳辐射能量；
(2)将太阳能集热设备收集到的太阳辐射能量依工质传导进入储热***，经导热油传入热交换器中的工质，多余热量存入储热装置；
(3)热交换器产生的被加热的工质直接进入用热端；
(4)进入储热装置中的被加热的工质，经储热装置中固态储热工质将其热量吸收、储存；
(5)储存的被加热的工质在需要的时候完成非正常太阳能集热状况下的连续供热；
(6)储热***中的被加热的工质由步骤(3)和步骤(5)提供给用热端，即用热端获得连续供热。

Claims (3)

1.一种用于太阳能集热设备的储热供热***，包括太阳能集热设备，其特征在于在太阳能集热设备的输出端装有储热***，储热***的输出端连接用热端；所说的储热***是由储热装置和热交换器构成，储热装置是由吸热结构与保温结构、循环管路构成；所说的储热***的热交换器和储热装置依调节装置控制，正常太阳能集热状况下，热交换器的输出端直接连接用热端供热，非正常太阳能集热状况下，储热装置被启动，将储存的大量热能继续连接用热端供热，保证连续用热状态；所说的储热***中的储热装置的吸热结构是由导热固体工质、循环流动的导热工质构成，所说的储热装置的循环管路由导热工质循环管路和导热工质进出口构成，所说的储热装置的保温结构是由外防水层、钢筋混凝土墙体、混凝土保温墙体、保温填料层、储热固体工质及储热材料墙体构成，外防水层置于储热装置的最外层，外防水层与和混凝土保温墙体之间为钢筋混凝土墙体，混凝土保温墙体与储热材料墙体之间为保温填料层，储热材料墙体内有依导热工质循环管道循环流动的导热工质，上述导热工质循环管路外有上述导热固体工质，导热工质循环管路分别与导热工质进出口相连接。
2.根据权利要求1所说的一种用于太阳能集热设备的储热供热***，其特征在于所说的储热装置的循环管路采用金属管循环钢管。
3.根据权利要求1所说的一种用于太阳能集热设备的储热供热***，其特征在于所说的储热装置中的储热固体工质采用：
锆英砂(ZrSIO4)、铝土矿(Al(OH)3)、石墨(C)、
硅灰石(CaSiO3)、重晶石(BaSO4)、结晶石英(SiO4)、
天青石(SrSO4)；以上材料具有高导热性能和储热性能，在***中采用单体使用。
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