CN104654856A - 可组合分割固体粒块蓄热器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种可组合及分隔的固态粒块蓄热器，可以实现高温、超大规模、低成本、高效率的蓄热，并适合于10-1500度的温度，蓄热能力达到或超过500GJ-1000GJ蓄热，本发明采用固体粒块作为蓄热材料，采用一对公用的充热管道以及一对公用的放热管道，同时将充热进口管道与放热出口管道进行连接，以及将充热出口管道与放热进口管道进行连接，将多个高温蓄热器与充热管道进行连接，同时将多个低温蓄热器与公用放热管道进行连接，通过流体循环实现可分割和可组合的热能存储和利用。本发明可以将蓄热器进行移动，到一个热能的区域，然后再进行利用。

Description

可组合分割固体粒块蓄热器

技术领域

本发明涉及热能利用，特别是利用固体粒块实现热能储存、交换和利用。

背景技术

蓄热器是对热能进行储存的设备，现有的蓄热器为蒸汽型和液体蓄热器；

在工业节能领域，将余热进行回收并储存，通常采用相变技术进行蓄热，在低温领域采用蓄冰技术实现蓄热；

在太阳能领域，采用熔融盐蓄热，虽然熔融盐可以实现高温的储存，但是由于其需要从固态转变为液体，因而需要热能将其加热，同时熔融盐的毒性、经济型、安全性也存在问题，因而熔融盐蓄热的使用受到限制。

在太阳能领域，也采用空气或其他气体进行蓄热，但其热熔小，无法实现大规模的热能存储。

蓄能电站采用电能进行储存，特别是风电及光伏组成的电能，由于其无法实现储存，因而不得不大量的抛弃，造成大量的浪费。如果采用热能进行储存，需要具备大功率的存储能力的储存器。

在电站及蓄热式供暖应用中，需要大规模的蓄热器，通常达到500GJ-1000GJ，这样大的蓄热器时多个采集***及换热器实现的蓄热，因而需要实现大规模的蓄热技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种可组合及分隔的固态粒块蓄热器，可以实现高温、超大规模、低成本、高效率的蓄热，并适合于10-1500度的温度，蓄热能力达到或超过500GJ-1000GJ蓄热，本发明采用固体粒块作为蓄热材料，采用一对公用的充热管道以及一对公用的放热管道，同时将充热进口管道与放热出口管道进行连接，以及将充热出口管道与放热进口管道进行连接，将多个高温蓄热器与充热管道进行连接，同时将多个低温蓄热器与公用放热管道进行连接，通过流体循环实现可分割和可组合的热能存储和利用。

本发明的另外目的是提供一种具备移动功能的蓄热器，可以将蓄热器进行移动，到一个热能的区域，然后再进行利用；可以应用蓄热利用以及太阳能采集，将余热或太阳能储存在蓄热器后将蓄热器进行移动，实现移动蓄热。

具体发明内容如下：

可组合分割固体粒块蓄热器，包括固体粒块，保温材料，循环泵，流体箱，壳体，保温材料等，其特征是：设置有一对公用的蓄热器充热进口管道与蓄热器充热出口管道，以及有一对公用的蓄热器放热进口管道与蓄热器放热出口管道，蓄热器可以通过流体换热与蓄热器充热或者放热进口管道及出口管道进行连接，在公用的蓄热器充热进口管道与蓄热器充热出口管道上，以及公用的蓄热器放热进口管道与蓄热器放热出口管道上，设置有开关阀门，通过设置的不同的阀门的开关，实现蓄热器的组合和分隔；将公用的充热管道进出口管道与公用的放热出口管道进行连接，同时将公用的放热管道进出口管道与公用的充热出口管道进行连接；循环泵和换热流体箱连接在公用的管道上；

至少有一个充热蓄热器以及至少一个放热蓄热器，充热蓄热器的温度高于放热蓄热器，充热蓄热器与公用的蓄热器充热进口管道与蓄热器充热出口管道进行连接，一个放热蓄热器与公用的蓄热器放热进口管道与蓄热器放热出口管道进行连接；

充热蓄热器或者放热蓄热器为至少包含一个腔体的容器，腔体上设置有一个进口与一个出口，腔体内包含有固体粒块蓄热材料； 

当一个充热蓄热器进行充热时，打开其上的充热管道进出口的阀门，同时打开放热管道上的蓄热器的阀门，换热流体由循环泵驱动，从充热蓄热器中流过将流体加热，后流入到放热蓄热器中，将热能提供给放热蓄热器，实现热能的充放；

将多个充热蓄热器与公用的充热管道进行连接，同时多个放热蓄热器与公用的放热管道的进口与出口进行连接，同时打开不同的蓄热器的开关阀门，就可以实现蓄热器的组合和分割的进行充放的蓄热和使用热能。

所述的固体粒块为由金属或非金属或其混合物组成的颗粒或者/和砖块，或者自然界存在额度沙粒、鹅卵石、小石块，固体粒块的形状为圆形、多边形、菱形、扇形、不规则现状。

在固体粒块上加工有凹或/和凸部位，或者在固体粒块上设置有用于相互连接或者与其他器件连接的连接装置；

两个固体粒块之间的凹或/和凸部位可以构成一个通道；用于流体进行流通；所构成的通道为柱体、多面体、菱形、抛物线体、旋转抛物线体的一种或其组合，流体可以在流道内流动并被压缩或膨胀。

在固体粒块内设置有空腔，在空腔内设置有蓄热材料。

保温材料选择些列可组合分割固体粒块蓄热器：纳米微珠、硅微粉、真空层、聚氨酯、聚苯、珍珠岩、玻璃纤维、保温水泥的可组合分割固体粒块蓄热器或多种；在外部保温材料外部还设置有另外的外部壳体。

在容器上还是只有可以使固体粒块进入的进口以及出口，或者设置有一个可以开启的盖子，可以将固体粒块放入后容器后，再将盖子对容器进行密闭。

流体为气体、液体、超临界体、熔融盐、等离子体中的一种或多种。

在容器内部流体的进口与流体的出口之间还设置有多个管道，将流体的进口与出口通过管道相互连通，使得流体可以在管道内流动。

所述的管道选自下列可组合分割固体粒块蓄热器或组合：

A、螺旋管；

B、管道的内部或者和外壁设置有换热翅片；

C、弯曲的管道；

D、其直径可以变化的管道；

E、管道的外壁上设置有可以与固体粒块相互连接的凹凸结构；

F、由不同的金属复合而成的管道；

G、管道的内或者外壁上设置有防腐涂层。

 

采用本发明的技术方案可产生如下的有益效果：

1、                           本发明采用固体粒块实现高温蓄热，可以实现10-1500度的热能储存，安全可靠；

2、                           本发明可以实现可组合及分隔的蓄热，实现大规模的组合及分隔的蓄热站的组建。

3、本发明可以应用于工业余热、太阳能、地热、生物质等多种应用。

附图说明

图1是可分割组合的蓄热器。

图2是半圆形固体粒块图。

图3是固体粒块蓄热器。

 

图中标号含义：

1：进口，2：出口，3：容器，4：固体粒块，5：固体粒块内部设置的槽道  6：固体粒块外部设置的凹结构，7：充热公用出口管道，8：充热公用进口管道，9：放热公用进口管道，10：放热公用出口管道，11：阀门，12：流体箱，13：循环泵，14：容器内部连接管道，15：充热蓄热器，16：放热蓄热器。

具体实施方式

实施例1、可分割组合的蓄热器

图1所示的可分割组合的蓄热器，由三个充热蓄热器15以及三个放热蓄热器16组成，三个充热蓄热器15的进口与公用的充热进口管道8进行连接，三个充热蓄热器15的出口与公用的充热出口管道7进行连接，三个放热蓄热器16的进口与公用的放热进口管道9进行连接，三个放热蓄热器的进口与公用的放热进口管道10进行连接，同时公用的充热进口8管道与公用的放热进口管道10进行连接，公用的充热出口7管道与公用的放热进口管道9进行连接；

充热蓄热器15与公用管道连接后，打开充热蓄热器15进出口阀门，同时打开流体箱的阀门，通过循环泵提供动力，将流体进行循环，当流体进入到高温充热蓄热器后，低温流体与高温蓄热器内的固体粒块进行换热，使得流体升温，升温后的流体进入到放热管道的放热蓄热器16，与放热蓄热器内的固体粒块进行换热，流体释放热能温度降低，流体再循环进入到高温充热蓄热器内进行加热，这样反复直到充热蓄热器与放热蓄热器之间温度平衡。

如果希望得到三个都是温度一样的蓄热温度，可以将三个充热蓄热器与三个放热蓄热器同时打开进行流体循环。

如果将三个充热蓄热器同时打开，开始打开一个放热蓄热器，将第一个放热蓄热器放满热能之后，再对第二个进行放热，再第三个，这样的顺序使得三个被发放的蓄热器的温度由差别，第一最高、第二个其次，第三个最低，这样可以充分的将蓄热器的热能进行释放。

也可以将充热蓄热器分别开始充热，直到第一个充热蓄热器无法再充热，依次加入第二个及第三个充热蓄热器，这样可以将三个放热蓄热器内的温度相同，但是充热蓄热器的热能不能被充分的释放，特别是第三个还剩余更多的热能。

可以根据需要设置不同的充放方案，但是无论哪种方案，都是可以实现蓄热器的分割和组合。

如图2所示，固体粒块4加工成半圆形固体粒块，固体粒块外部设置的凹结构6形成固体粒块内部设置的槽道5，以便形成图3中的固体粒块蓄热器中的通道，达到更好的换热效果。

Claims (10)

1.可组合分割固体粒块蓄热器，包括固体粒块，保温材料，循环泵，流体箱，壳体等，其特征是：设置有一对公用的蓄热器充热进口管道与蓄热器充热出口管道，以及有一对公用的蓄热器放热进口管道与蓄热器放热出口管道，蓄热器通过流体换热与蓄热器充热或者放热进口管道及出口管道进行连接，在公用的蓄热器充热进口管道与蓄热器充热出口管道上，以及公用的蓄热器放热进口管道与蓄热器放热出口管道上，设置有开关阀门，通过设置的不同的阀门的开关，实现蓄热器的组合和分隔；将公用的充热管道进出口管道与公用的放热出口管道进行连接，同时将公用的放热管道进出口管道与公用的充热出口管道进行连接；循环泵和换热流体箱连接在公用的管道上；

至少有一个充热蓄热器以及至少一个放热蓄热器，充热蓄热器的温度高于放热蓄热器，充热蓄热器与公用的蓄热器充热进口管道与蓄热器充热出口管道进行连接，一个放热蓄热器与公用的蓄热器放热进口管道与蓄热器放热出口管道进行连接；

充热蓄热器或者放热蓄热器为至少包含一个腔体的容器，腔体上设置有一个进口与一个出口，腔体内包含有固体粒块蓄热材料；

当一个充热蓄热器进行充热时，打开其上的充热管道进出口的阀门，同时打开放热管道上的蓄热器的阀门，换热流体由循环泵驱动，从充热蓄热器中流过将流体加热，后流入到放热蓄热器中，将热能提供给放热蓄热器，实现热能的充放；

将多个充热蓄热器与公用的充热管道进行连接，同时多个放热蓄热器与公用的放热管道的进口与出口进行连接，同时打开不同的蓄热器的开关阀门，就可以实现蓄热器的组合和分割的进行充放的蓄热和使用热能。

2.根据权利要求1所述的可组合分割固体粒块蓄热器，其特征是：所述的固体粒块为由金属或非金属或其混合物组成的颗粒或者/和砖块，或者自然界存在的沙粒、鹅卵石、小石块，固体粒块的形状为圆形、多边形、菱形、扇形、不规则现状。

3.根据权利要求1所述的可组合分割固体粒块蓄热器，其特征是：在固体粒块上加工有凹或/和凸部位，或者在固体粒块上设置有用于相互连接或者与其他器件连接的连接装置。

4.根据权利要求3所述的可组合分割固体粒块蓄热器，其特征是：两个固体粒块之间的凹或/和凸部位可以构成一个通道；用于流体进行流通；所构成的通道为柱体、多面体、菱形、抛物线体、旋转抛物线体的一种或其组合，流体可以在流道内流动并被压缩或膨胀。

5.根据权利要求1所述的可组合分割固体粒块蓄热器，其特征是：在固体粒块内设置有空腔，在空腔内设置有蓄热材料。

6.根据权利要求1所述的可组合分割固体粒块蓄热器，其特征是：保温材料选择些列可组合分割固体粒块蓄热器：纳米微珠、硅微粉、真空层、聚氨酯、聚苯、珍珠岩、玻璃纤维、保温水泥的可组合分割固体粒块蓄热器或多种；在外部保温材料外部还设置有另外的外部壳体。

7.根据权利要求1所述的可组合分割固体粒块蓄热器，其特征是：在容器上还是只有可以使固体粒块进入的进口以及出口，或者设置有一个可以开启的盖子，可以将固体粒块放入后容器后，再将盖子对容器进行密闭。

8.根据权利要求1所述的可组合分割固体粒块蓄热器，其特征是：流体为气体、液体、超临界体、熔融盐、等离子体中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的可组合分割固体粒块蓄热器，其特征是：在容器内部流体的进口与流体的出口之间还设置有多个管道，将流体的进口与出口通过管道相互连通，使得流体可以在管道内流动。

10.根据权利要求9所述的可组合分割固体粒块蓄热器，其特征是：所述的管道选自下列可组合分割固体粒块蓄热器或组合：

A、螺旋管；

B、管道的内部或者和外壁设置有换热翅片；

C、弯曲的管道；

D、其直径可以变化的管道；

E、管道的外壁上设置有可以与固体粒块相互连接的凹凸结构；

F、由不同的金属复合而成的管道；

G、管道的内或者外壁上设置有防腐涂层。