一種噴淋式填充床蓄熱裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種噴淋式填充床蓄熱裝置，用于中高溫的熱能存儲領域。是一種采用液態(tài)流體為傳熱介質(zhì)，固體材料為蓄熱介質(zhì)，通過噴淋裝置，將液態(tài)傳熱介質(zhì)霧化成微小液滴/或分流成若干液柱，在填充床內(nèi)的持液量不超過填充床空隙的50%，只需少量液態(tài)傳熱介質(zhì)，大幅度降低成本的新型蓄熱裝置。是一種采用外殼承壓、保溫層介于外殼與內(nèi)殼之間、填充床入口為單/多個排列的噴淋裝置、殼內(nèi)承裝固體蓄熱介質(zhì)的蓄熱結(jié)構。本實用新型的噴淋式填充床蓄熱裝置具有結(jié)構簡單、成本低、工作壽命長、蓄熱效率高、熱能品位高等優(yōu)點，特別適用于容量大、溫度范圍大、中高溫太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的儲熱裝置。
【專利說明】一種噴淋式填充床蓄熱裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及中高溫熱能儲存領域，是一種利用噴淋裝置使液態(tài)流體傳熱介質(zhì)霧化成微小液滴或細液柱，與填充床式固體儲熱介質(zhì)發(fā)生熱交換而儲存/或釋放熱量的蓄熱裝置。
【背景技術】
[0002]本實用新型公開的噴淋式填充床蓄熱裝置主要適用于中高溫太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，以及工業(yè)余熱儲存等其他中高溫蓄熱的應用。
[0003]面對能源危機，世界各國正在積極開展水能、風能、生物質(zhì)能、太陽能等新型清潔可再生能源的研究工作。太陽能光伏發(fā)電技術中電池板的生產(chǎn)過程能耗高CO2排放量大，發(fā)電效率低是制約該技術發(fā)展的瓶頸問題。而太陽能熱發(fā)電是除光伏發(fā)電技術之外的另一個有很大發(fā)展?jié)摿Φ奶柲馨l(fā)電技術，它也是除風電以外最具經(jīng)濟競爭力的可再生能源發(fā)電技術，太陽能集熱器把收集到的太陽輻射能經(jīng)熱交換器轉(zhuǎn)變?yōu)檫^熱蒸汽，用傳統(tǒng)的電力循環(huán)來產(chǎn)生電能，具有技術成熟，發(fā)電成本低和容易與化石燃料形成混合發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)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(wěn)定性等一系列問題，對太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)電力的平穩(wěn)輸出產(chǎn)生了很大的影響。因此在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中設置蓄熱裝置是最有效的方法之一。
[0004]太陽能蓄熱根據(jù)儲熱機制的不同可分為顯熱蓄熱、潛熱蓄熱與化學蓄熱。顯然蓄熱技術在以上三種技術中最為成熟的一種，但是要得到更為經(jīng)濟性、可控性及高效率的蓄熱方式也面臨眾多問題，影響蓄熱裝置的因素主要有以下幾個:1)單位體積或單位質(zhì)量的蓄熱材料的蓄能密度；2)傳熱介質(zhì)與蓄熱介質(zhì)之間的熱交換能力；3)蓄熱材料的化學性能；4)充、放熱循環(huán)的次數(shù)及可逆性；5)導熱流體與換熱器或蓄熱介質(zhì)之間的兼容性；6)散熱損失。并且太陽能蓄熱系統(tǒng)的發(fā)展方向是低成本、高效率和長時間蓄熱。但現(xiàn)有儲熱技術在各方面存在不足:熔融鹽儲熱腐蝕性強，易凝固；過熱蒸汽儲熱壓力高，所需儲罐成本太高；導熱油儲熱成本太高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種噴淋式填充床蓄熱裝置，用于中高溫的熱能存儲領域，該蓄熱裝置是一種采用液態(tài)流體為傳熱介質(zhì)，固體材料為蓄熱介質(zhì)，通過噴淋裝置，將液態(tài)傳熱介質(zhì)霧化成微小液滴/或分流成若干液柱，在填充床內(nèi)的持液量不超過填充床空隙的50%，只需少量液態(tài)傳熱介質(zhì)，大幅度降低成本的新型蓄熱裝置；本實用新型的蓄熱裝置的另一特點是，采用外殼承壓、保溫層介于外殼與內(nèi)殼之間、填充床入口為單/多個排列的噴淋裝置、殼內(nèi)承裝固體蓄熱介質(zhì)的蓄熱結(jié)構。本實用新型提出的噴淋式填充床蓄熱裝置具有結(jié)構簡單、成本低、工作壽命長、蓄熱效率高、熱能品位高等優(yōu)點，還具有傳熱介質(zhì)與蓄熱介質(zhì)之間的熱交換能力強、成本低、效率高、可靠性高的優(yōu)勢，非常適合太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)等中高溫儲熱系統(tǒng)。[0006]本實用新型的技術解決方案是:
[0007]—種噴淋式填充床蓄熱裝置，其特征在于，所述蓄熱裝置包括殼體填充床頂部的噴淋裝置以及填充于所述殼體內(nèi)部的固體蓄熱介質(zhì)填充床，其特征在于，
[0008]所述蓄熱裝置還包括設置在所述殼體頂部的液體傳熱介質(zhì)進口及噴淋裝置，所述液體傳熱介質(zhì)進口的進口端位于所述殼體外，出口端與位于所述殼體內(nèi)的噴淋裝置連接，所述噴淋裝置包括液體傳熱介質(zhì)容納腔，其底部設置至少一個噴淋口 ；
[0009]所述殼體由外到內(nèi)依次包括厚壁外殼、保溫層、薄壁內(nèi)殼，其中，所述厚壁外殼為承壓部件，所述薄壁內(nèi)殼為非承壓部件，所述薄壁內(nèi)殼與保溫層不連通，所述薄壁內(nèi)殼和保溫層上分別設置至少一通過管路與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)連通的通壓口，所述外界穩(wěn)壓系統(tǒng)的壓力至少大于等于所述薄壁內(nèi)殼內(nèi)和保溫層內(nèi)的壓力。本實用新型的噴淋式填充床蓄熱裝置在使用時，液體傳熱介質(zhì)在所述固體蓄熱介質(zhì)填充床內(nèi)的持液量不超過所述固體蓄熱介質(zhì)填充床空隙的50%。所述固體蓄熱介質(zhì)填充床內(nèi)部的持液量是指處于液體狀態(tài)下的傳熱介質(zhì)在填充床空隙內(nèi)的存量，包括靜持液量和動持液量。
[0010]本實用新型的噴淋式填充床蓄熱裝置中，液態(tài)傳熱介質(zhì)通過噴淋裝置，將被霧化成微小液滴/或分流成若干液柱，均勻地噴淋至頂層固體蓄熱介質(zhì)表面，在重力作用下，通過固體蓄熱介質(zhì)間空隙流至填充床底部，在此過程中與固體蓄熱介質(zhì)發(fā)生熱交換；填充床內(nèi)殼不起承壓作用，保溫層通過通壓口與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)的壓力一致，使外殼起承壓作用；內(nèi)殼與保溫層無任何連通裝置，保證填充床內(nèi)的液體不會泄漏至保溫層內(nèi)。
[0011]優(yōu)選地，所述噴淋裝置安置在所述固體蓄熱介質(zhì)填充床上端。
[0012]優(yōu)選地，所述蓄熱裝置還包括至少一個固態(tài)蓄熱介質(zhì)進料口、至少一個底部液態(tài)傳熱介質(zhì)出口、至少一個固態(tài)蓄熱介質(zhì)排料口。所述底部液態(tài)傳熱介質(zhì)出口的出口端或入口端至少有一處裝有液體過濾裝置。所述外界穩(wěn)壓系統(tǒng)包括壓力源和壓力控制閥。
[0013]優(yōu)選地，所述厚壁外殼和薄壁內(nèi)殼間設內(nèi)殼支撐裝置。
[0014]優(yōu)選地，所述薄壁內(nèi)殼的壁厚小于厚壁外殼的1/2，所述保溫層的厚度范圍為IOmm-1OOOmm0
[0015]優(yōu)選地，所述殼體包括相互連接的上封頭與本體，所述裝置的上封頭與本體的連接方式為非可拆卸式焊接連接/或可拆卸式法蘭連接；下封頭與本體的連接方式也為非可拆卸式焊接連接/或可拆卸式法蘭連接。
[0016]優(yōu)選地，所述殼體還包括與本體連接的下封頭，所述下封頭與本體的連接方式為非可拆卸式焊接連接/或可拆卸式法蘭連接。
[0017]優(yōu)選地，所述噴淋裝置為固定/或可拆卸的噴淋裝置，安置在所述上封頭中，或與所述上封頭一體設計；對于可拆卸的噴淋裝置，使用時，根據(jù)實際需要選擇安裝或拆卸掉噴淋裝置，拆卸掉噴淋裝置后，液體傳熱介質(zhì)通過所述液體傳熱介質(zhì)進口直接噴到所述固體蓄熱介質(zhì)填充床上的固體蓄熱介質(zhì)上。
[0018]優(yōu)選地，所述噴淋裝置與液態(tài)傳熱介質(zhì)進口 一體成型，或，所述噴淋裝置與液態(tài)傳熱介質(zhì)進口為兩個相互連接的部件。
[0019]優(yōu)選地，工作時，所述薄壁內(nèi)殼和保溫層通過各自的通壓口與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)連通，所述外界穩(wěn)壓系統(tǒng)的壓力至少大于等于所述薄壁內(nèi)殼內(nèi)和保溫層內(nèi)的壓力；非工作時，所述薄壁內(nèi)殼和保溫層的通壓口均斷開與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)的連通，而與外界環(huán)境連通，所述薄壁內(nèi)殼和保溫層內(nèi)的與外界環(huán)境壓力保持一致。
[0020]優(yōu)選地，所述外殼為承壓裝置，其承壓范圍為0.1至40.0MPa0
[0021]優(yōu)選地，所述薄壁內(nèi)殼的材料為不銹鋼、鋁、鈦等金屬材料，或陶瓷等耐熱耐腐蝕的非金屬材料；所述承壓外殼材料為金屬材料，如不銹鋼、碳鋼、鋁合金，或無機非金屬材料如陶瓷、高溫混凝土中的一種或至少兩種的組合。
[0022]優(yōu)選地，所述保溫層為巖棉、珠光砂和玻璃纖維氈中的一種或多種的混合物。
[0023]優(yōu)選地，所述固體蓄熱介質(zhì)填充床空隙中填充介質(zhì)為預先填充的穩(wěn)壓氣體與液態(tài)或氣態(tài)傳熱介質(zhì)的混合物。
[0024]優(yōu)選地，所述穩(wěn)壓氣體為空氣、氮氣、氦氣、氬氣等其中一種或者至少兩種的混合，所述液態(tài)傳熱介質(zhì)為導熱油、水、甲醇、乙醇、液態(tài)金屬等其中一種或者至少兩種的混合。
[0025]優(yōu)選地，所述噴淋裝置為孔板式結(jié)構，當所述噴淋裝置只設置單個噴淋口時，該單個噴淋口位于板式結(jié)構的中心位置，設置多個噴淋口時，該多個噴淋口為間隔均勻排列結(jié)構，各所述噴淋口與水平面所成夾角在30°至90°范圍內(nèi)。
[0026]優(yōu)選地,所述噴淋口噴出傳熱流體的形狀為細小水柱/或細小液滴/或霧化液滴。
[0027]優(yōu)選地，所述噴淋裝置為孔板式結(jié)構，使用的材料如不銹鋼、碳鋼、鋁合金，或無機非金屬材料如陶瓷、高溫混凝土中的一種或至少兩種的組合。
[0028]優(yōu)選地，所述蓄熱裝置為圓柱體或球體，所述殼體為密封的壓力容器。
[0029]優(yōu)選地，所述固體儲熱介質(zhì)為顆粒狀或多孔狀，為巖石，礦石，礦渣，混凝土，耐火磚，陶瓷球，金屬，封裝的相變材料等其中一種或至少兩種的混合物。
[0030]優(yōu)選地，所述蓄熱裝置上的各所述進/出口、各所述通壓口上均設置閥門部件。
[0031]優(yōu)選地，本實用新型的噴淋式填充床蓄熱裝置的使用流程為:
[0032]預先，關閉填充床蓄熱裝置底部的液態(tài)傳熱介質(zhì)排出口，移開填充床蓄熱裝置的上封頭，將固體蓄熱介質(zhì)填充進填充床內(nèi)，至預定高度。安裝上封頭，以法蘭密封或焊接密封。同時將填充床內(nèi)部的通壓口、保溫層內(nèi)的通壓口與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)相通，使填充床蓄熱裝置的內(nèi)部、保溫層內(nèi)部都與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)中的壓力相一致。
[0033]在噴淋式填充床蓄熱裝置蓄熱時，中高溫液態(tài)傳熱介質(zhì)由填充床蓄熱裝置頂端入口進入，在壓力差的作用下通過噴淋裝置，使液態(tài)傳熱介質(zhì)霧化成微細液滴/或形成若干細液柱，均勻的噴淋至頂層的固體蓄熱介質(zhì)的表面。在重力作用下，液態(tài)傳熱介質(zhì)通過固體蓄熱介質(zhì)之間的空隙，均勻向下，經(jīng)過固體蓄熱介質(zhì)表面并與之換熱，將高溫熱能傳給固體蓄熱介質(zhì)；液態(tài)傳熱流體被冷卻，經(jīng)填充床蓄熱裝置底部的液態(tài)傳熱介質(zhì)出口排出，同時控制填充床蓄熱裝置底部液態(tài)傳熱流體流出口的閥門開度，使填充床內(nèi)部的液態(tài)傳熱介質(zhì)的持液量在填充床空隙的50%以下。當液態(tài)傳熱介質(zhì)的排出溫度達到某一設定溫度時，認為噴淋式填充床蓄熱裝置已經(jīng)蓄滿，關閉液態(tài)傳熱介質(zhì)的進入，結(jié)束蓄熱。
[0034]噴淋式填充床蓄熱裝置若已經(jīng)儲存一定熱量并開始保溫階段時，關閉該蓄熱裝置頂部和底部的傳熱流體入/或出口。
[0035]作為噴淋式填充床蓄熱裝置釋熱時，低溫液態(tài)傳熱介質(zhì)由填充床蓄熱裝置頂端入口進入，在壓力差的作用下通過噴淋裝置，使液態(tài)傳熱介質(zhì)霧化成微細液滴/或形成若干細液柱，均勻的噴淋至頂層的固體蓄熱介質(zhì)的表面。在重力作用下，液態(tài)傳熱介質(zhì)通過固體蓄熱介質(zhì)之間的空隙，均勻流下，經(jīng)過固體蓄熱介質(zhì)表面并與之換熱，固體蓄熱介質(zhì)通過對流換熱將儲存的高品位熱能傳遞給液態(tài)流體傳熱介質(zhì)；傳熱流體被加熱后，由填充床底部的液態(tài)傳熱介質(zhì)出口排出。當液態(tài)傳熱介質(zhì)的排出溫度達到某一設定溫度時，認為噴淋式填充床蓄熱裝置所儲存的熱能已釋完。關閉液態(tài)傳熱介質(zhì)的進入，結(jié)束釋熱。
[0036]本實用新型的噴淋式填充床蓄熱裝置具有結(jié)構簡單、成本低、工作壽命長、蓄熱效率高、熱能品位高等優(yōu)點，特別適用于容量大、溫度范圍大、中高溫太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的儲熱裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本實用新型實施例1的結(jié)構示意圖；
[0038]圖2為本實用新型實施例2的結(jié)構示意圖；
[0039]圖3為本實用新型實施例3的結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0040]為使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點描述地更加清楚，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型進一步詳細說明。
[0041]實施例1
[0042]如圖1所示，為本實用新型的噴淋式填充床蓄熱裝置實施例1。噴淋式填充床蓄熱裝置包括殼體以及填充于殼體內(nèi)部的固體蓄熱介質(zhì)填充床5，還包括設置在所述殼體頂部的液體傳熱介質(zhì)進口 I及板式結(jié)構噴淋裝置3，液體傳熱介質(zhì)進口 I的進口端位于所述殼體外，出口端與位于所述殼體內(nèi)的噴淋裝置3連接，所述噴淋裝置3包括液體傳熱介質(zhì)容納腔，其底部設置至少一個噴淋口 9 ;所述殼體由外到內(nèi)依次包括厚壁外殼10、保溫層6、薄壁內(nèi)殼11，其中，所述厚壁外殼10為承壓部件，所述薄壁內(nèi)殼11為非承壓部件，所述薄壁內(nèi)殼11與保溫層6不連通，所述薄壁內(nèi)殼11和保溫層6上分別設置至少一通過管路與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)連通的通壓口，所述外界穩(wěn)壓系統(tǒng)的壓力至少大于等于所述薄壁內(nèi)殼11內(nèi)和保溫層6內(nèi)的壓力。所述外界穩(wěn)壓系統(tǒng)可以為本領域中所常見的各種穩(wěn)壓系統(tǒng)。液體傳熱介質(zhì)4在所述固體蓄熱介質(zhì)填充床5內(nèi)的持液量不超過所述固體蓄熱介質(zhì)填充床空隙的50%。
[0043]此實施例中填充床頂部的液態(tài)傳熱介質(zhì)進口 I與板式結(jié)構噴淋裝置3為一體式，板式結(jié)構噴淋裝置上具有若干個噴淋口 9，其噴淋口與水平面的夾角為90° ;噴淋口 9的排列方式為以平板中心為圓心的若干個同心圓排列，噴淋口在同心圓上均勻排列；且最外圓即與填充床內(nèi)壁最接近的同心圓上的噴淋口所噴射的軌跡為噴射角度為30°至120°的霧化液滴，其余的噴淋口所噴射的軌跡為液柱，如圖1中所示。其中，蓄熱裝置還包括內(nèi)殼支撐裝置12、底座7,固態(tài)蓄熱介質(zhì)排料口 14,液態(tài)傳熱介質(zhì)出口 13及液態(tài)傳熱介質(zhì)過濾裝置15。
[0044]預先，關閉填充床底部的固體蓄熱介質(zhì)排料口 14及液態(tài)傳熱介質(zhì)出口 13，填充固體蓄熱介質(zhì)5，并使固體蓄熱介質(zhì)的最頂端與噴淋裝置3具有一定的高度。同時將填充床保溫層6內(nèi)的通壓口 2以及填充床內(nèi)殼11內(nèi)的通壓口 8與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)相連接，外界穩(wěn)壓系統(tǒng)中的壓力大于等于保溫層6和內(nèi)殼11內(nèi)的壓力，保證保溫層6和內(nèi)殼11內(nèi)的氣體或液體不會進入外界穩(wěn)壓系統(tǒng)中。
[0045]在噴淋式填充床蓄熱裝置蓄熱時，中高溫液態(tài)傳熱介質(zhì)由填充床頂端進口 I進入，在壓力差的作用下通過噴淋裝置3，使液態(tài)傳熱介質(zhì)霧化成微細液滴/或形成若干細液柱，均勻的與填充床內(nèi)部的固體蓄熱介質(zhì)5的頂端接觸進行熱交換。同時在重力作用下，液態(tài)傳熱介質(zhì)通過固體蓄熱介質(zhì)5之間的空隙4,均勻向下,經(jīng)過固體蓄熱介質(zhì)5表面并與之換熱，將高溫熱能傳給固體蓄熱介質(zhì)5 ;液態(tài)傳熱介質(zhì)被冷卻，并通過填充床底部的過濾裝置15從出口 13排出，同時控制填充床底部出口 13的閥門開度，使填充床內(nèi)部的液態(tài)傳熱介質(zhì)的持液量在填充床空隙的50%以下。當液態(tài)傳熱介質(zhì)的排出溫度達到某一設定溫度時，認為噴淋式填充床蓄熱裝置已經(jīng)蓄滿，關閉液態(tài)傳熱介質(zhì)的進入，結(jié)束蓄熱。
[0046]噴淋式填充床蓄熱裝置若已經(jīng)儲存一定熱量并開始保溫階段時，關閉該蓄熱裝置頂部和底部的傳熱流體進口 I和出口 13。
[0047]作為噴淋式填充床蓄熱裝置釋熱時，低溫液態(tài)傳熱介質(zhì)由填充床頂端進口 I進入，在壓力差的作用下通過噴淋裝置3，使液態(tài)傳熱介質(zhì)霧化成微細液滴/或若干細液柱，均勻的與填充床內(nèi)部的固體蓄熱介質(zhì)5的頂端接觸進行熱交換。同時在重力作用下，液態(tài)傳熱介質(zhì)通過固體蓄熱介質(zhì)之間的空隙4,均勻向下,經(jīng)過固體蓄熱介質(zhì)5表面并與之換熱，固體蓄熱介質(zhì)5將儲存的高品位熱能傳遞給液態(tài)傳熱介質(zhì)；傳熱流體被加熱后，并通過填充床底部的過濾裝置15從出口 13排出。當液態(tài)傳熱介質(zhì)的排出溫度達到某一設定溫度時，認為噴淋式填充床蓄熱裝置所儲存的熱能已釋完。關閉液態(tài)傳熱介質(zhì)的進口 1，結(jié)束釋熱。
[0048]需要排出或更換填充床固體蓄熱介質(zhì)時，關閉液態(tài)傳熱介質(zhì)的進口 I，通過液態(tài)傳熱介質(zhì)的出口 13排出傳熱介質(zhì)后，打開排料口 14將固體蓄熱介質(zhì)排出。
[0049]實施例2
[0050]如圖2所示，為本實用新型的噴淋式填充床蓄熱裝置實施例2，此實施例中填充床頂部的液態(tài)傳熱介質(zhì)進口 I通過螺紋連接形式與可拆卸噴淋裝置3連接，可拆卸噴淋裝置3中只有處于平板結(jié)構中心的一個噴淋口 9，與水平面的夾角為90°，噴射軌跡為噴射角度為30°至120°的霧化液滴，如圖2所示。其中，包括填充床內(nèi)殼11、內(nèi)殼支撐裝置12、填充床外殼10、介于填充床內(nèi)殼與外殼間的保溫層6、填充床保溫層內(nèi)的通壓口 2、填充床內(nèi)殼內(nèi)通壓口 8,固體蓄熱介質(zhì)5,底座7,固態(tài)蓄熱介質(zhì)排料口 14,液態(tài)傳熱介質(zhì)出口 13及液態(tài)傳熱介質(zhì)過濾裝置15。
[0051]預先，關閉填充床底部的固體蓄熱介質(zhì)排料口 14及液態(tài)傳熱介質(zhì)出口 13，填充固體蓄熱介質(zhì)5，并使固體蓄熱介質(zhì)的最頂端與噴淋裝置3具有一定的高度。同時將填充床保溫層內(nèi)的通壓口 2以及填充床內(nèi)殼內(nèi)的通壓口 8與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)相連接，與穩(wěn)壓系統(tǒng)中的壓力保持一致。
[0052]在噴淋式填充床蓄熱裝置蓄熱時，中高溫液態(tài)傳熱介質(zhì)由填充床頂端進口 I進入，在壓力差的作用下通過噴淋裝置3，使液態(tài)傳熱介質(zhì)霧化成微細液滴，均勻噴淋至填充床內(nèi)部的固體蓄熱介質(zhì)5頂部并與之換熱。同時在重力作用下，液態(tài)傳熱介質(zhì)通過固體蓄熱介質(zhì)5之間的空隙4，均勻向下，經(jīng)過固體蓄熱介質(zhì)5表面并與之換熱，將高溫熱能傳給固體蓄熱介質(zhì)5 ;液態(tài)傳熱介質(zhì)被冷卻，并通過填充床底部的過濾裝置15從出口 13排出，同時控制填充床底部出口 13的閥門開度，使填充床內(nèi)部的液態(tài)傳熱介質(zhì)的持液量在填充床空隙的50%以下。當液態(tài)傳熱介質(zhì)的排出溫度達到某一設定溫度時，認為噴淋式填充床蓄熱裝置已經(jīng)蓄滿，關閉液態(tài)傳熱介質(zhì)的進入，結(jié)束蓄熱。[0053]噴淋式填充床蓄熱裝置若已經(jīng)儲存一定熱量并開始保溫階段時，關閉該蓄熱裝置頂部和底部的傳熱流體進口 I和出口 13。
[0054]作為噴淋式填充床蓄熱裝置釋熱時，低溫傳熱介質(zhì)由填充床頂端進口 I進入，在壓力差的作用下通過噴淋裝置3，使液態(tài)傳熱介質(zhì)霧化成微細液滴，均勻的與填充床內(nèi)部的固體蓄熱介質(zhì)5的頂部并與之換熱。同時在重力作用下，液態(tài)傳熱介質(zhì)通過固體蓄熱介質(zhì)之間的空隙4，均勻向下，經(jīng)過固體蓄熱介質(zhì)5表面并與之換熱，固體蓄熱介質(zhì)5將儲存的高品位熱能傳遞給液態(tài)傳熱介質(zhì)；傳熱流體被加熱后，并通過填充床底部的過濾裝置15從出口 13排出。當傳熱介質(zhì)的排出溫度達到某一設定溫度時，認為噴淋式填充床蓄熱裝置所儲存的熱能已釋完。關閉液態(tài)傳熱介質(zhì)的進口 I，結(jié)束釋熱。
[0055]需要排出或更換填充床固體蓄熱介質(zhì)時，關閉液態(tài)傳熱介質(zhì)的進口 I，通過液態(tài)傳熱介質(zhì)的出口 13排出傳熱介質(zhì)后，打開排料口 14將固體蓄熱介質(zhì)排出。
[0056]實施例3
[0057]如圖3所示，為本實用新型的噴淋式填充床蓄熱裝置實施例3，此實施例中填充床頂部的液態(tài)傳熱介質(zhì)進口 I通過螺紋連接形式與可拆卸噴淋裝置的板式結(jié)構3連接，可拆卸噴淋裝置中具有若干個噴淋口 9 ;排列方式為以平板中心為圓心的若干個同心圓排列，噴淋口在同心圓上均勻排列；且平板結(jié)構3中心的噴淋口所噴射的軌跡為噴射角度為30°至120°的霧化液滴，且噴淋口與水平面的夾角為90°，其余的噴淋口所噴射的軌跡為液柱，噴淋口與水平面的夾角的范圍為30°至60°，如圖3中所示。其中，包括法蘭連接裝置10、填充床內(nèi)殼12、內(nèi)殼支撐裝置13、填充床外殼11、介于填充床內(nèi)殼與外殼間的保溫層6、填充床保溫層內(nèi)的通壓口 2、填充床內(nèi)殼內(nèi)通壓口 8，固體蓄熱介質(zhì)5，底座7，固態(tài)蓄熱介質(zhì)排料口 14,液態(tài)傳熱介質(zhì)出口 16及液態(tài)傳熱介質(zhì)過濾裝置15。
[0058]預先,關閉填充床底部的固態(tài)蓄熱介質(zhì)排料口 14及液態(tài)傳熱介質(zhì)出口 16,填充固體蓄熱介質(zhì)5，并使固體蓄熱介質(zhì)的最頂端與噴淋裝置3具有一定的高度。同時將填充床保溫層內(nèi)的通壓口 2以及填充床內(nèi)殼內(nèi)的通壓口 8與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)相連接，與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)中的壓力保持一致。
[0059]在噴淋式填充床蓄熱裝置蓄熱時，中高溫液態(tài)傳熱介質(zhì)由填充床頂端進口 I進入，在壓力差的作用下通過噴淋裝置3，使液態(tài)傳熱介質(zhì)霧化成微細液滴/或形成若干細液柱，均勻噴淋至填充床內(nèi)部的固體蓄熱介質(zhì)5的頂層并進行熱交換。同時在重力作用下，液態(tài)傳熱介質(zhì)通過固體蓄熱介質(zhì)5之間的空隙4,均勻向下,經(jīng)過固體蓄熱介質(zhì)5表面并與之換熱，將高溫熱能傳給固體蓄熱介質(zhì)5 ;液態(tài)傳熱介質(zhì)被冷卻，并通過填充床底部的過濾裝置15從出口 16排出，同時控制填充床底部出口 16的閥門開度，使填充床內(nèi)部的液態(tài)傳熱介質(zhì)的持液量在填充床空隙的50%以下。當液態(tài)傳熱介質(zhì)的排出溫度達到某一設定溫度時，認為噴淋式填充床蓄熱裝置已經(jīng)蓄滿，關閉液態(tài)傳熱介質(zhì)的進入，結(jié)束蓄熱。
[0060]噴淋式填充床蓄熱裝置若已經(jīng)儲存一定熱量并開始保溫階段時，關閉該蓄熱裝置頂部和底部的傳熱流體進口 I和出口 16。
[0061]作為噴淋式填充床蓄熱裝置釋熱時，低溫液態(tài)傳熱介質(zhì)由填充床頂端進口 I進入，在壓力差的作用下通過噴淋裝置3，使液態(tài)傳熱介質(zhì)霧化成微細液滴/或形成若干細液柱，均勻的與填充床內(nèi)部的固體蓄熱介質(zhì)5的頂端接觸進行熱交換。同時在重力作用下，液態(tài)傳熱介質(zhì)通過固體蓄熱介質(zhì)之間的空隙，均勻向下，經(jīng)過固體蓄熱介質(zhì)5表面并與之換熱，固體蓄熱介質(zhì)5將儲存的高品位熱能傳遞給液態(tài)傳熱介質(zhì)；傳熱流體被加熱后，并通過填充床底部的過濾裝置15從出口 16排出。當液態(tài)傳熱介質(zhì)的排出溫度達到某一設定溫度時，認為噴淋式填充床蓄熱裝置所儲存的熱能已釋完。關閉液態(tài)傳熱介質(zhì)的進口 1，結(jié)束釋熱。
[0062]需要排出或更換填充床固體蓄熱介質(zhì)時，關閉液態(tài)傳熱介質(zhì)的進口 I，通過液態(tài)傳熱介質(zhì)的出口 16排出傳熱介質(zhì)后,打開排料口 14將固體蓄熱介質(zhì)排出。
[0063]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種噴淋式填充床蓄熱裝置，所述蓄熱裝置包括殼體以及填充于所述殼體內(nèi)部的固體蓄熱介質(zhì)填充床，其特征在于， 所述蓄熱裝置還包括設置在所述殼體頂部的液體傳熱介質(zhì)進口及噴淋裝置，所述液體傳熱介質(zhì)進口的進口端位于所述殼體外，出口端與位于所述殼體內(nèi)的噴淋裝置連接，所述噴淋裝置包括液體傳熱介質(zhì)容納腔，其底部設置至少一個噴淋口 ； 所述殼體由外到內(nèi)依次包括厚壁外殼、保溫層、薄壁內(nèi)殼，其中，所述厚壁外殼為承壓部件，所述薄壁內(nèi)殼為非承壓部件，所述薄壁內(nèi)殼與保溫層不連通，所述薄壁內(nèi)殼和保溫層上分別設置至少一通過管路與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)連通的通壓口，所述外界穩(wěn)壓系統(tǒng)的壓力至少大于等于所述薄壁內(nèi)殼內(nèi)和保溫層內(nèi)的壓力。
2.根據(jù)權利要求1所述的噴淋式填充床蓄熱裝置，其特征在于，所述蓄熱裝置還包括至少一個固態(tài)蓄熱介質(zhì)進料口、至少一個底部液態(tài)傳熱介質(zhì)出口、至少一個固態(tài)蓄熱介質(zhì)排料口，所述底部液態(tài)傳熱介質(zhì)出口的出口端或入口端至少有一處裝有液體過濾裝置；所述外界穩(wěn)壓系統(tǒng)包括壓力源和壓力控制閥。
3.根據(jù)權利要求1所述的噴淋式填充床蓄熱裝置，其特征在于，所述厚壁外殼和薄壁內(nèi)殼間設內(nèi)殼支撐裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述的噴淋式填充床蓄熱裝置，其特征在于，所述薄壁內(nèi)殼的壁厚小于厚壁外殼的1/2，所述保溫層的厚度范圍為lOmm-lOOOmm。
5.根據(jù)權利要求1所述的噴淋式填充床蓄熱裝置，其特征在于，所述殼體包括相互連接的上封頭與本體，所述上封頭與本體的連接方式為非可拆卸式焊接連接/或可拆卸式法蘭連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的噴淋式填充床蓄熱裝置，其特征在于，所述殼體還包括與本體連接的下封頭，所述下封頭與本體的連接方式為非可拆卸式焊接連接/或可拆卸式法蘭連接。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的噴淋式填充床蓄熱裝置，其特征在于，所述噴淋裝置為固定/或可拆卸的噴淋裝置，安置在所述上封頭中，或與所述上封頭一體設計；對于可拆卸的噴淋裝置，使用時，根據(jù)實際需要選擇安裝或拆卸掉噴淋裝置，拆卸掉噴淋裝置后，液體傳熱介質(zhì)通過所述液體傳熱介質(zhì)進口直接噴到所述固體蓄熱介質(zhì)填充床上的固體蓄熱介質(zhì)上。
8.根據(jù)權利要求7所述的噴淋式填充床蓄熱裝置，其特征在于，所述噴淋裝置與液態(tài)傳熱介質(zhì)進口 一體成型，或，所述噴淋裝置與液態(tài)傳熱介質(zhì)進口為兩個相互連接的部件。
9.根據(jù)權利要求1所述的噴淋式填充床蓄熱裝置，其特征在于，工作時，所述薄壁內(nèi)殼和保溫層通過各自的通壓口與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)連通，所述外界穩(wěn)壓系統(tǒng)的壓力至少大于等于所述薄壁內(nèi)殼內(nèi)和保溫層內(nèi)的壓力；非工作時，所述薄壁內(nèi)殼和保溫層的通壓口均斷開與外界穩(wěn)壓系統(tǒng)的連通，而與外界環(huán)境連通，所述薄壁內(nèi)殼和保溫層內(nèi)的與外界環(huán)境壓力保持一致。
10.根據(jù)權利要求1所述的噴淋式填充床蓄熱裝置，其特征在于，所述噴淋裝置為孔板式結(jié)構，當所述噴淋裝置只設置單個噴淋口時，該單個噴淋口位于板式結(jié)構的中心位置，設置多個噴淋口時，該多個噴淋口為間隔均勻排列結(jié)構，各所述噴淋口與水平面所成夾角在30°至90。范圍內(nèi)。
【文檔編號】F28D20/00GK203479116SQ201320368818
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權日:2013年6月25日
【發(fā)明者】謝寧寧, 王亮, 陳海生, 盛勇, 柴磊, 譚春青 申請人:中國科學院工程熱物理研究所