一種熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱換熱器、儲(chǔ)熱系統(tǒng)及儲(chǔ)熱方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)熱換熱器，具體涉及一種熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱換熱器、儲(chǔ)熱系統(tǒng)及儲(chǔ)熱方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著常規(guī)能源的短缺以及人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的提高，可再生能源，特別是太陽(yáng)能，越來(lái)越受到人們的青睞；同時(shí)，工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的大量余熱也是今后能源綜合利用的重點(diǎn)。
[0003]無(wú)論是太陽(yáng)能還是工業(yè)余熱，其最大的不足就是能量供應(yīng)的不穩(wěn)定性。將太陽(yáng)能熱發(fā)電以及工業(yè)余熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，可增加太陽(yáng)能和工業(yè)余熱輸出的穩(wěn)定性以及可用性。
[0004]然而，現(xiàn)有的儲(chǔ)熱換熱系統(tǒng)，具有熱能輸出的穩(wěn)定性有限、成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及運(yùn)行調(diào)度不靈活等問(wèn)題，從而限制了大型太陽(yáng)能熱發(fā)電以及工業(yè)余熱的廣泛利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱換熱器、儲(chǔ)熱系統(tǒng)及儲(chǔ)熱方法，可有效解決上述問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明提供一種熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱換熱器，包括:高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)、至少一個(gè)換熱管道⑴、第I聯(lián)箱⑶、第2聯(lián)箱(4)、進(jìn)口管(5)、出口管(6)、排氣閥和放鹽閥；
[0008]其中，各個(gè)所述換熱管道(I)等距平行鑲嵌于所述高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)的內(nèi)部；并且，各個(gè)所述換熱管道(I)的進(jìn)口均位于所述高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)的上方，且分別密封連接到所述第I聯(lián)箱(3)的各個(gè)支管接口，所述第I聯(lián)箱(3)的總管與所述進(jìn)口管(5)連接，在所述第I聯(lián)箱(3)設(shè)置所述排氣閥；
[0009]各個(gè)所述換熱管道(I)的出口均位于所述高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)的下方，且分別密封連接到所述第2聯(lián)箱(4)的各個(gè)支管接口，所述第2聯(lián)箱(4)的總管與所述出口管(6)連接，在所述第2聯(lián)箱(4)的總管與所述出口管￠)的連接管道上，設(shè)置所述放鹽閥。
[0010]優(yōu)選的，所述換熱管道(I)中流通介質(zhì)為高溫熔鹽；在流體流動(dòng)方向，所述換熱管道(I)向下傾斜。
[0011]優(yōu)選的，所述換熱管道(I)向下傾斜的坡度為3%。
[0012]優(yōu)選的，所述換熱管道(I)為管道式蛇形管道。
[0013]優(yōu)選的，還包括保溫層；所述保溫層包覆在所述高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)的外部。
[0014]優(yōu)選的，所述保溫層的材料為高溫硅酸鋁和玻璃纖維形成的復(fù)合層材料。
[0015]優(yōu)選的，還包括:第I溫度測(cè)點(diǎn)(7)和第2溫度測(cè)點(diǎn)⑶；所述第I溫度測(cè)點(diǎn)(7)設(shè)置于所述高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)的內(nèi)部且靠近所述換熱管道(I)的進(jìn)口，用于測(cè)量所述高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)的進(jìn)口側(cè)溫度；
[0016]所述第2溫度測(cè)點(diǎn)(8)設(shè)置于所述高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)的內(nèi)部且靠近所述換熱管道(I)的出口，用于測(cè)量所述高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)的出口側(cè)溫度。
[0017]優(yōu)選的，所述第I溫度測(cè)點(diǎn)(7)和所述第2溫度測(cè)點(diǎn)⑶為熱電偶溫度測(cè)點(diǎn)。
[0018]本發(fā)明還提供一種熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)上述的熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱換熱器；其中，各個(gè)所述熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱換熱器為串聯(lián)連接方式或并聯(lián)連接方式。
[0019]本發(fā)明還提供一種熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱方法，包括以下步驟:
[0020]對(duì)于單個(gè)熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱換熱器，設(shè)共設(shè)置η個(gè)換熱管道(I)，則:
[0021]對(duì)高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)充熱流程如下:
[0022]首先，打開(kāi)排氣閥，排放各個(gè)換熱管道(I)的高壓空氣；
[0023]然后，關(guān)閉排氣閥，高溫熔鹽通過(guò)進(jìn)口管(5)流入到第I聯(lián)箱(3)，在第I聯(lián)箱(3)中，將高溫熔鹽分為η個(gè)支路，分別送往η個(gè)換熱管道(5)的進(jìn)口，各個(gè)支路的高溫熔鹽在各自的換熱管道(I)中呈蛇形曲折向下流動(dòng)，并在流動(dòng)過(guò)程中發(fā)生熱交換，使高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)溫度不斷上升，而高溫熔鹽溫度不斷下降而變?yōu)榈蜏厝埯}；各個(gè)支路的低溫熔鹽流入到第2聯(lián)箱(4)，在第2聯(lián)箱(4)中，將各個(gè)支路的低溫熔鹽匯聚后，打開(kāi)放鹽閥，通過(guò)出口管(6)向外排出；
[0024]循環(huán)上述過(guò)程，高溫熔鹽不斷注入到換熱管道(I)，在與高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)發(fā)生熱交換后，從換熱管道(I)排出；從而不斷對(duì)高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)充熱，通過(guò)第2溫度測(cè)點(diǎn)(8)監(jiān)測(cè)高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)的吸熱情況，當(dāng)監(jiān)測(cè)到高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)的溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)充熱完成，停止向換熱管道(I)的進(jìn)口注入高溫熔鹽，并通過(guò)放鹽閥，將換熱管道⑴的殘留熔鹽排出；
[0025]對(duì)高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)放熱流程如下:
[0026]首先，打開(kāi)排氣閥，排放各個(gè)換熱管道(I)的高壓空氣；
[0027]然后，關(guān)閉排氣閥，低溫熔鹽通過(guò)進(jìn)口管(5)流入到第I聯(lián)箱(3)，在第I聯(lián)箱(3)中，將低溫熔鹽分為η個(gè)支路，分別送往η個(gè)換熱管道(I)，各個(gè)支路的低溫熔鹽在各自的換熱管道(I)中呈蛇形曲折向下流動(dòng)，并在流動(dòng)過(guò)程中發(fā)生熱交換，使高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)溫度不斷下降而放熱，而低溫熔鹽溫度不斷上升而變?yōu)楦邷厝埯}；各個(gè)支路的高溫熔鹽流入到第2聯(lián)箱(4)，在第2聯(lián)箱(4)中，將各個(gè)支路的高溫熔鹽匯聚后，打開(kāi)放鹽閥，通過(guò)出口管(6)向外排出；
[0028]循環(huán)上述過(guò)程，低溫熔鹽不斷注入到換熱管道(I)，在與高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)發(fā)生熱交換后，從換熱管道(I)排出；從而不斷對(duì)高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)放熱，通過(guò)第2溫度測(cè)點(diǎn)(8)監(jiān)測(cè)高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)的放熱情況，當(dāng)監(jiān)測(cè)到高溫混凝土儲(chǔ)熱體(2)的溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)充熱完成，停止向換熱管道(I)注入低溫熔鹽，并通過(guò)放鹽閥，將換熱管道
(I)的殘留熔鹽排出。
[0029]本發(fā)明的有益效果如下:
[0030]本發(fā)明提供一種熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱換熱器、儲(chǔ)熱系統(tǒng)及儲(chǔ)熱方法，為一種價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單、安全、穩(wěn)定的儲(chǔ)熱系統(tǒng)，既適應(yīng)于大型太陽(yáng)能熱電站儲(chǔ)熱系統(tǒng)的儲(chǔ)熱與換熱，又適應(yīng)于不穩(wěn)定工業(yè)余熱回收的熱存儲(chǔ)，對(duì)于可再生能源以及余熱的充分利用具有重要意義。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本發(fā)明提供的熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱換熱器的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0033]如圖1所示，本發(fā)明提供一種熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱換熱器，包括:高溫混凝土儲(chǔ)熱體
2、至少一個(gè)換熱管道1、第I聯(lián)箱3、第2聯(lián)箱4、進(jìn)口管5、出口管6、排氣閥和放鹽閥；
[0034]其中，各個(gè)換熱管道I等距平行鑲嵌于高溫混凝土儲(chǔ)熱體2的內(nèi)部，制作過(guò)程中，直接將換熱管道澆筑在高溫混凝土儲(chǔ)熱體內(nèi)部，使換熱管道和高溫混凝土儲(chǔ)熱體之間不存在間隙，提高換熱效率；并且，各個(gè)換熱管道I的進(jìn)口均位于高溫混凝土儲(chǔ)熱體2的上方，且分別密封連接到第I聯(lián)箱3的各個(gè)支管接口，第I聯(lián)箱3的總管與進(jìn)口管5連接，在第I聯(lián)箱3設(shè)置排氣閥；
[0035]各個(gè)換熱管道I的出口均位于高溫混凝土儲(chǔ)熱體2的下方，且分別密封連接到第2聯(lián)箱4的各個(gè)支管接口，第2聯(lián)箱4的總管與出口管6連接，在第2聯(lián)箱4的總管與出口管6的連接管道上，設(shè)置放鹽閥。
[0036]本發(fā)明中，換熱管道為管道式蛇形管道，例如，光管或翅片管，采用管道式蛇形管道，可有效提高高溫混凝土儲(chǔ)熱體中換熱管道的長(zhǎng)度，增強(qiáng)換熱效果。本發(fā)明提供的熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱換熱器，為專門(mén)針對(duì)流通介質(zhì)為高溫熔鹽的換熱器，考慮到熔鹽的高熔點(diǎn)特性，為實(shí)現(xiàn)熔鹽的有效排放，保證換熱器內(nèi)部不會(huì)出現(xiàn)熔鹽凝固現(xiàn)象，采用以下兩種措施:(I)放鹽閥設(shè)置在低位排放點(diǎn)；(2)在流體流動(dòng)方向，換熱管道I向下傾斜。其中，向下傾斜的角度設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，如果向下傾斜的角度過(guò)大，則熔鹽在換熱管道中的流動(dòng)速度過(guò)大，從而降低換熱效率；如果向下傾斜的角度過(guò)小，則熔鹽在換熱管道中的流動(dòng)速度緩慢，易發(fā)生熔鹽無(wú)法從換熱管道排盡的問(wèn)題。本發(fā)明人經(jīng)過(guò)多年試驗(yàn)，反復(fù)嘗試，最終設(shè)計(jì)得到向下傾斜坡度為3%，參考圖1，當(dāng)換熱管道為蛇形管道時(shí)，可以看出，無(wú)論是流體從左側(cè)向右側(cè)流動(dòng)的管道，還是流體從右側(cè)彎回向左流動(dòng)的管道，均為向下傾斜結(jié)構(gòu)。
[0037]此外，還可以設(shè)置保溫層，保溫層包覆在高溫混凝土儲(chǔ)熱體的外部，降低高溫混凝土儲(chǔ)熱體所存儲(chǔ)能量的散發(fā)，保溫層的材料可采用高溫硅酸鋁和玻璃纖維形成的復(fù)合層材料，其厚度根據(jù)散熱要求靈活選定。
[0038]為實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫混凝土儲(chǔ)熱體充放熱過(guò)程的自動(dòng)控制，防止出現(xiàn)過(guò)熱或過(guò)放現(xiàn)象而降低高溫混凝土儲(chǔ)熱體的使用壽命等，本發(fā)明中，還包括:第I溫度測(cè)點(diǎn)7和第2溫度測(cè)點(diǎn)
8;第I溫度測(cè)點(diǎn)7設(shè)置于高溫混凝土儲(chǔ)熱體的內(nèi)部且靠近換熱管道的進(jìn)口端，用于測(cè)量高溫混凝土儲(chǔ)熱體的進(jìn)口側(cè)溫度；第2溫度測(cè)點(diǎn)8設(shè)置于高溫混凝土儲(chǔ)熱體的內(nèi)部且靠近換熱管道的出口端，用于測(cè)量高溫混凝土儲(chǔ)熱體的出口側(cè)溫度。其中，第I溫度測(cè)點(diǎn)7和第2溫度測(cè)點(diǎn)8為熱電偶溫度測(cè)點(diǎn)。
[0039]上述的各個(gè)熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱換熱器采用模塊化設(shè)計(jì)，可采用串聯(lián)連接方式或并聯(lián)連接方式，從而組成熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱系統(tǒng)，達(dá)到擴(kuò)大儲(chǔ)熱容量以及提高儲(chǔ)熱最高溫度的目的。
[0040]本發(fā)明還提供一種熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱方法，包括以下步驟:
[0041]對(duì)于單個(gè)熔鹽/混凝土儲(chǔ)熱換熱器，設(shè)共設(shè)置η個(gè)換熱管道1，則:
[0042]對(duì)高溫混凝土儲(chǔ)熱體2充熱流程如下:
[0043]首先，打開(kāi)排氣閥，排放各個(gè)換熱管道I的高壓空氣；
[0044]然后，關(guān)閉排氣閥，高溫熔鹽通過(guò)進(jìn)口管5流入到第I聯(lián)箱3，在