交互式固體粒塊換熱蓄熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱能利用，特別是利用固體粒塊及流體實(shí)現(xiàn)熱能交換、儲(chǔ)存和利用。
【背景技術(shù)】
[0002]換熱器是對(duì)熱能進(jìn)行儲(chǔ)存的設(shè)備，現(xiàn)有的換熱器為蒸汽型和液體等換熱器；此種熱交換工作介質(zhì)采用流體，因而稱為流體換熱器。
[0003]在工業(yè)節(jié)能領(lǐng)域，將余熱進(jìn)行回收并儲(chǔ)存，通常采用相變技術(shù)進(jìn)行蓄熱，在低溫領(lǐng)域采用蓄冰技術(shù)實(shí)現(xiàn)蓄熱；
在太陽能領(lǐng)域，采用熔融鹽蓄熱，雖然熔融鹽可以實(shí)現(xiàn)高溫的儲(chǔ)存，但是由于其需要從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，因而需要熱能將其加熱，同時(shí)熔融鹽的毒性、經(jīng)濟(jì)型、安全性也存在問題，因而熔融鹽蓄熱的使用受到限制。但其換熱器，本質(zhì)上還是采用液-液或者液-氣換熱器。
[0004]蓄能電站采用電能進(jìn)行儲(chǔ)存，特別是風(fēng)電及光伏組成的電能，由于其無法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存，因而不得不大量的拋棄，造成大量的浪費(fèi)。如果采用熱能進(jìn)行儲(chǔ)存，需要具備大功率的存儲(chǔ)能力的儲(chǔ)存器。、
本發(fā)明人發(fā)明了固體粒塊實(shí)現(xiàn)高溫的換熱，本發(fā)明就是固體粒塊換熱技術(shù)的一種設(shè)備和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供交互式固體粒塊換熱蓄熱系統(tǒng)，包括至少一個(gè)高溫固體粒塊換熱器以及一個(gè)低溫流體換熱器、至少一個(gè)固體粒塊交互式蓄熱器；高溫固體粒塊換熱器與固體粒塊交互式蓄熱器相互連接，高溫固體粒塊換熱器為固體粒塊交互式蓄熱器提供熱能并通過高溫固體粒塊或熱流體將熱能儲(chǔ)存在固體粒塊交互式蓄熱器的蓄熱材料中，低溫流體換熱器與固體粒塊交互式蓄熱器相互連接，并通過低溫?zé)崃黧w與固體粒塊交互式蓄熱器進(jìn)行換熱，將固體粒塊交互式蓄熱器蓄熱材料中的熱能交換到低溫?zé)崃黧w中加以利用，高溫?zé)崃黧w與低溫?zé)崃黧w交互的在固體粒塊交互式蓄熱器中進(jìn)行充熱和放熱過程，實(shí)現(xiàn)熱能的儲(chǔ)存和利用；高溫流體溫度為400-1500度，低溫流體為10-600度。這樣通過固體粒塊實(shí)現(xiàn)了高溫的傳熱、蓄熱、換熱。
[0006]具體
【發(fā)明內(nèi)容】
如下:
交互式固體粒塊換熱蓄熱系統(tǒng)，包括固體粒塊，保溫材料，殼體，保溫材料等，其特征是:包括至少一個(gè)高溫固體粒塊換熱器以及一個(gè)低溫流體換熱器、至少一個(gè)固體粒塊交互式蓄熱器；高溫固體粒塊換熱器與固體粒塊交互式蓄熱器相互連接，高溫固體粒塊換熱器為固體粒塊交互式蓄熱器提供熱能并通過高溫固體粒塊或熱流體將熱能儲(chǔ)存在固體粒塊交互式蓄熱器的蓄熱材料中，低溫流體換熱器與固體粒塊交互式蓄熱器相互連接，并通過低溫?zé)崃黧w與固體粒塊交互式蓄熱器進(jìn)行換熱，將固體粒塊交互式蓄熱器蓄熱材料中的熱能交換到低溫?zé)崃黧w中加以利用，高溫?zé)崃黧w與低溫?zé)崃黧w交互的在固體粒塊交互式蓄熱器中進(jìn)行充熱和放熱過程，實(shí)現(xiàn)熱能的儲(chǔ)存和利用； 固體粒塊換熱器由至少含有一個(gè)腔體的容器，容器上還是至少兩組進(jìn)口和出口，一組為固體粒塊的進(jìn)口與出口，另外一組為流體的進(jìn)口和出口，在容器設(shè)置有固體粒塊與流體的流動(dòng)通道，固體粒塊的流動(dòng)通道連接容器內(nèi)固體粒塊的進(jìn)口和出口，固體粒塊可以從進(jìn)口進(jìn)入到容器內(nèi)，然后從經(jīng)固體粒塊流動(dòng)通道后從出口流出，同時(shí)流體的流動(dòng)通道連接容器內(nèi)流體的進(jìn)口和出口，流體可以從進(jìn)口進(jìn)入到容器內(nèi)，然后從經(jīng)流體的流動(dòng)通道后從出口流出，固體粒塊與流體通過流動(dòng)通道時(shí)實(shí)現(xiàn)相互的換熱，從而實(shí)現(xiàn)固體粒塊與流體的換執(zhí).，
固體粒塊交互式蓄熱器由蓄熱材料和殼體組成，蓄熱材料采用固體粒塊，固體粒塊之間形成多個(gè)通道，有多個(gè)通道可以使流體(高溫或低溫)在其通道內(nèi)進(jìn)行流動(dòng)，高溫?zé)崃黧w在多個(gè)通道內(nèi)流體為蓄熱材料充熱，低溫?zé)崃黧w在多個(gè)通道內(nèi)流體實(shí)現(xiàn)放熱，高溫?zé)崃黧w與低溫?zé)崃黧w交互的在固體粒塊交互式蓄熱器中進(jìn)行充熱和放熱過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄熱材料的充熱或放熱；
高溫流體溫度為400-1500度，低溫流體為10-600度。
[0007]所述的固體粒塊為由金屬或非金屬或其混合物組成的顆?；蛘?和磚塊，或者自然界存在的沙粒、鵝卵石、小石塊，固體粒塊的形狀為圓形、多邊形、菱形、扇形、不規(guī)則現(xiàn)狀；在固體粒塊上加工有凹或/和凸部位，或者在固體粒塊上設(shè)置有用于相互連接或者與其他器件連接的連接裝置；兩個(gè)固體粒塊之間的凹或/和凸部位可以構(gòu)成一個(gè)通道；用于流體進(jìn)行流通，在固體粒塊內(nèi)設(shè)置有空腔，在空腔內(nèi)設(shè)置有蓄熱材料。
[0008]所構(gòu)成的流體通道為柱體、多面體、菱形、拋物線體、旋轉(zhuǎn)拋物線體的一種或其組合，流體可以在流道內(nèi)流動(dòng)并被壓縮或膨脹。
[0009]固體粒塊為多孔磚，皇砌在固體粒塊交互式蓄熱器中，多孔磚的皇砌過程中，保證多孔磚之間的孔相互連接為一個(gè)通道，使得流體可以從其中通過，實(shí)現(xiàn)熱能的交換。
[0010]固體粒塊換熱器或者固體粒塊交互式蓄熱器中，換熱結(jié)構(gòu)選自下列一種:
A、固體粒塊流動(dòng)管道:垂直或者平行與水平面或者組成0-180度夾角進(jìn)行布局，多個(gè)流動(dòng)通道之間并行布置，固體粒塊可以在通道內(nèi)流動(dòng)，固體粒塊從高處頂部進(jìn)口進(jìn)入到容器內(nèi)，依靠重力在流動(dòng)通道運(yùn)動(dòng)；
流體流動(dòng)通道:由容器內(nèi)除了固體粒塊流動(dòng)管道剩余的空間組成，流體經(jīng)進(jìn)口進(jìn)入后，從固體粒塊流動(dòng)管道的外部經(jīng)過時(shí)與固體粒塊實(shí)現(xiàn)換熱，后從出口流出；
B、固體粒塊流動(dòng)管道:由容器內(nèi)除了流體流動(dòng)管道剩余的空間組成，固體粒塊經(jīng)進(jìn)口進(jìn)入后，從固體粒塊流動(dòng)管道的外部經(jīng)過時(shí)與固體粒塊實(shí)現(xiàn)換；
流體流動(dòng)通道:垂直或者平行與水平面或者組成0-180度夾角進(jìn)行布局，多個(gè)流動(dòng)通道之間并排布置，流體可以在通道內(nèi)流動(dòng)，流體從進(jìn)口進(jìn)入到容器內(nèi)，依靠壓力差在管道內(nèi)流動(dòng)，從出口流出。
[0011]固體粒塊蓄熱器或固體粒塊交互蓄熱器中，流動(dòng)的通道選自下列一種或者其組合:
A、金屬或非金屬管，或者金屬復(fù)合管、非金屬復(fù)合管；
B、管道的內(nèi)部或者和外壁設(shè)置有換熱翅片；
C、彎曲的管道；
D、其直徑可以變化的管道； E、管道的外壁上設(shè)置有可以與固體粒塊相互連接的凹凸結(jié)構(gòu)；
當(dāng)流動(dòng)的通道選自上述一種或者其組合時(shí)流體可以為固體粒塊。
[0012]在固體粒塊換熱器、固體粒塊交互式蓄熱器、其間的連接管道外部設(shè)置有保溫材料，保溫材料選自下列一種或多種:納米微珠、硅微粉、真空層、聚氨酯、聚苯、珍珠巖、玻璃纖維、保溫水泥的交互式固體粒塊換熱蓄熱系統(tǒng)或多種。
[0013]流體為液體、氣體(包括空氣)、等離子、超臨界體、液態(tài)金屬中的一種或混合物。
[0014]采用固體粒塊栗為固體粒塊提供動(dòng)力使得固體粒塊進(jìn)行流動(dòng)，采用栗、電機(jī)、風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)為流體提供動(dòng)力，使得流體可以流動(dòng)，該裝置設(shè)置在固體粒塊換熱器或者流體換熱器或者固體粒塊交互式蓄熱器中，或者設(shè)置在其相互連接的管道中。
[0015]多個(gè)高溫固體粒塊換熱器與多個(gè)固體粒塊交互式蓄熱器相互連接，多個(gè)高溫固體粒塊換熱器為多個(gè)固體粒塊交互式蓄熱器提供熱能并通過高溫固體粒塊或熱流體將熱能儲(chǔ)存在固體粒塊交互式蓄熱器的蓄熱材料中，多個(gè)低溫流體換熱器與多個(gè)固體粒塊交互式蓄熱器相互連接，并通過低溫?zé)崃黧w與多個(gè)固體粒塊交互式蓄熱器進(jìn)行換熱，將固體粒塊交互式蓄熱器蓄熱材料中的熱能交換到低溫?zé)崃黧w中加以利用；多個(gè)固體粒塊換熱器與多個(gè)固體粒塊交互式蓄熱器進(jìn)行之間通過串聯(lián)、并聯(lián)、混合連接實(shí)現(xiàn)連接。
[0016]高溫固體粒塊換熱器與太陽能聚焦光熱采集系統(tǒng)進(jìn)行換熱，將太陽能聚焦光熱采集系統(tǒng)采集的熱能與固體粒塊換熱器進(jìn)行換熱，成為高溫固體粒塊換熱器的熱源，然后再與固體粒塊交換式蓄熱器進(jìn)行換熱實(shí)現(xiàn)的儲(chǔ)存，再與低溫?zé)崃黧w換熱實(shí)現(xiàn)后進(jìn)入到能源應(yīng)用設(shè)備(包括發(fā)電機(jī)組)中，實(shí)現(xiàn)能源的利用；太陽能聚焦光熱采集系統(tǒng)采用槽式、蝶式、塔式、菲涅爾鏡式太陽能熱聚焦系統(tǒng)進(jìn)行采集。
[0017]
采用本發(fā)明的技術(shù)方案可產(chǎn)生如下的有益效果:
1、本發(fā)明采用固體粒塊實(shí)現(xiàn)高溫?fù)Q熱、蓄熱，可以實(shí)現(xiàn)10-1500度的熱能交換與儲(chǔ)存，
安全可靠；
2、本發(fā)明可以應(yīng)用于工業(yè)余熱、太陽能、地?zé)?、生物質(zhì)等多種應(yīng)用。
【附圖說明】
[0018]圖1是固體粒塊擋板式換熱器；
圖2是固體粒塊圖管道式換熱器；
圖3:太陽能聚焦采集固體粒塊交互蓄熱換熱系統(tǒng)。
[0019]附圖中標(biāo)號(hào)含義:
1:進(jìn)口，2:出口，3:容器，4:固體粒塊，5:固體粒塊流動(dòng)通道 6:流體流動(dòng)通道，7:容器，8:流體，9:擋板，10:隔板，11:固體粒塊換熱器，12:固體粒塊交互式蓄熱器，13:多孔磚、14:多孔磚通道，15:發(fā)電機(jī)組，16:太陽能聚集采集系統(tǒng)，17:流體換熱器。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1、固體粒塊擋板式換熱器
圖1所示的固體粒塊擋板式換熱器，二個(gè)三角形以及一個(gè)矩形組成的一個(gè)容器，容器上設(shè)置的垂直的進(jìn)口 1與出口2為固體粒塊進(jìn)口和出口，水平的進(jìn)口 1與出口2為流體進(jìn)口和出口，在容器內(nèi)矩形空間內(nèi)，設(shè)置有多個(gè)隔板，多個(gè)隔板將容器分為并排的區(qū)間，在不同的區(qū)域內(nèi)設(shè)置有間隔的擋板9，隔板組成了一個(gè)流動(dòng)通道，固體粒塊依靠重力在擋板上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，以此由固體粒塊進(jìn)口進(jìn)入到不同的擋板后下落到固體粒塊出口 ；流體從水平的了流體進(jìn)口進(jìn)入，經(jīng)設(shè)置在不同的區(qū)域的流體出口流入到不同的隔板之間的通道中；流體與下落的固體粒塊實(shí)現(xiàn)換熱，流體被加熱為氣體后進(jìn)入到流體的出口，從而流出容器外部。
[0021]固體粒塊可以被加熱到1200度，流體為水，可以被加熱到600度，從而實(shí)現(xiàn)高溫固體粒塊與流體水的換熱。
[0022]固體粒塊采用直徑為16麗的氧化鋁球。
[0023]當(dāng)需要將固體粒塊的熱能進(jìn)行儲(chǔ)存時(shí)，將固體粒塊儲(chǔ)存在容器內(nèi)，但需要熱能時(shí)，將流體從流體流動(dòng)通道進(jìn)入到容器與固體粒塊進(jìn)行換熱，從而實(shí)現(xiàn)蓄熱換熱。
[0024]
實(shí)施例2、固體粒塊圖管道式換熱器
圖2是二個(gè)三角形以及一個(gè)矩形組成的一個(gè)容器，容器上設(shè)置的垂直的進(jìn)口 1與出口2為固體粒塊進(jìn)口和出口，水平的進(jìn)口 1與出口 2為流體進(jìn)口和出口，在容器內(nèi)矩形空間內(nèi)，在流體進(jìn)口與出口之間設(shè)置有多個(gè)水平并排布局的流體流動(dòng)管道一金屬管，流體可以在金