CN102374809A

CN102374809A - 一种储热装置

Info

Publication number: CN102374809A
Application number: CN2010102484059A
Authority: CN
Inventors: 刘阳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2012-03-14

Abstract

本发明公开了一种储热装置，包括密闭式储热空间、置于所述的储热空间内的储热介质、热传输入装置、热换输出装置和位于所述密闭式储热空间外部的保温结构，所述密闭式储热空间为长条状，所述热传输入装置和热换输出装置在所述的密闭式储热空间内完成热传和热换。本发明专利的储热装置由于取材于镁砂、泡沫水泥、陶瓷、金属板等低成本材料，故本装置造价低，且性能稳定，具有较好的行价比，尤其适合于大规模推广太阳能利用所需要的储热装置。

Description

一种储热装置

技术领域

本发明专利涉及一种储热装置，特别涉及一种太阳能光热利用系统中的密闭长条形储热装置。

背景技术

太阳能是比较理想的新能源，但利用上却存在时效性问题，日照期间所接受的能量超过所需，日落之后却无法发挥作用。因而如何把日照时多余的能量储存起来，以用于日落后系统的持续运行，即取有余以补不足，成为实现太阳能热发电连续运行的关键问题。

现有技术在太阳能储存技术中，使用了多种储热介质。近年虽然有报道在实验室中获得复合相变材料(定形相变材料)，以特定材料作基体来支撑，用以储存热量，但存在导热系数低的缺点，而且还存在相变材料发生相变时，由于体积的变化，容易发生漏露的隐患。另外，工业上也有使用三元铝合金用以作为储存材料，其对于储热性能(如相变储热等参数)有负面作用，储热材料本身在工作过程中进行反复的固液相变，杂质元素将会影响其使用性能和使用寿命。现有的已经工业化的太阳能热发电机组多利用无机盐做储热材料，但无机盐在相变过程中存在过冷和相分离的缺点，影响了储热能力，使用寿命也比较短，而且无机盐具有毒性，容易泄漏发生火灾，且泄漏会对环境造成的污染。

目前国际太阳能光热利用储存系统主要有双罐直接蓄热、双罐间接蓄热及单罐斜温层蓄热装置：

双罐直接能源存储系统(Two-tank Direct Energy Storage System)如图1所示，传热介质在太阳能聚光场受热，同时也直接作为存储介质储存在热油罐内。受热后的热油受油泵驱动，经过蒸汽发生器，而获得热蒸汽发电。当太阳能聚光场没有热量输入时，例如夜晚，储热罐因白天接受太阳能聚光场热量的输入，已储存一定的热量，一定时间内仍然可以作用蒸汽发生器，产生蒸汽而发电；经过蒸汽发生器后的传热介质冷却后，流回冷却罐；当太阳能聚光场向储热罐提供热量时，例如天晴的白天，冷罐内的传热介质受热后流入热罐内，完成能量吸收和储存。该系统结构复杂，所需求的双热罐成本较高，且因传热介质的温度上限较低，其储热能力也受到限制。

双罐间接能源储存系统(Two-tank Indirect Energy Storage System)如图2所示，相对冷的熔融盐在熔融盐泵的驱动下从冷盐罐到达换热器中，且获得热量，变成热的熔融盐；冷的熔融盐在热交换器内流动的方向与太阳能聚光场受热后的传热介质流过的方向相反；受热后的热熔融盐在熔盐泵的驱动下储存于热罐内。当储热介质进行发电时，热熔融盐从热罐流出，经过蒸汽发生器，热熔融盐变成冷熔融盐，流入冷罐。相比较双罐直接储热系统，该系统可以储存更多的热量；其缺点是仍然需要两个昂贵的储热罐，且需要驱动腐蚀性的高温熔融盐，且当凝固后需要对储热盐进行预加热，使其变成熔融盐状态，以便驱动；整体结构复杂，运行成本高。

以上两种方式理论上均可以使全部储存热能获得高品位利用，最后流出热罐的储热介质也能保持高温状态，因此能够自始至终获得高温度的蒸汽，从而具有持续高效的发电效率。

单罐斜温层能量储存系统(Single-tank Thermocline Energy StorageSystem)如图3所示，单罐的上部为热熔融盐，底部为相对低温的熔融盐；当储热时，底部的低温的熔融盐流入换热器，与接受了太阳能热的高温传热介质发生热交换，获得与其相近的温度，之后流入单罐的顶部热熔融盐区域，完成储热过程；当放热时，高温的熔融盐从单罐顶部流出，经过热交换器，将热量换给传热介质，传热介质经过蒸汽发生器发电，高温熔融盐温度降低，从热交换器流入单罐底部，完成放热。该储热罐具有垂直温度梯度，即使商业化或工业化后，整体成本仍然昂贵，且系统仍然无法避免高温熔融盐的腐蚀性和固化后的加热融化过程。

以上描述的是目前国际上使用比较普遍的储热系统，为了获得热能储存及高品位利用的目标，现有系统的整体结构均比较复杂，制造及运行成本高昂；另外，上述储热介质有毒，且具有强烈的腐蚀性，存在泄露后容易产生火灾、污染环境等问题。

发明内容

本发明专利是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种低成本、环保、具有天然的斜温层(Thermocline)的储热装置，该装置结构简单、运行可靠，能高效实现热能高品位利用，可应用于各种储热应用，特别是太阳能热利用系统。

根据本发明专利，提供了一种储热装置，包括密闭式储热空间、置于所述的储热空间内的储热介质、热传输入装置、热换输出装置和位于所述密闭式储热空间外部的保温结构，其特征在于，所述密闭式储热空间为长条状，所述热传输入装置和热换输出装置在所述的密闭式储热空间内完成热传和热换。

优选的，所述密闭长条状储热空间截面为圆形或类圆形或截面形状和尺寸在轴向上可以变化，该密闭长条状储热空间的等效直径/长度(或高度)之比小于0.1，较优选为0.001～0.05之间。

优选的，所述储热介质为镁砂、储热砖、金属、岩石、砂或导热油；进一步，在所述储热介质中放置金属片、金属丝等高导热材料填充，径向选择性布局。

优选的，所述热传输入装置包括传热输入管及传热输入管内的传热介质，所述传热输入管贯穿于所述密闭式储热空间；进一步，所述传热输入管上设置翅片。

优选的，所述热换输出装置包括换热输出管及换热输出管内的换热介质，所述换热输出管贯穿于所述密闭式储热空间；进一步，在换热输出管上设置翅片，将所述换热输出管在所述密闭式储热空间内为螺旋状。

优选的，所述保温结构包括外壁、真空隔热屏和内壁，所述外壁和内壁为之间保持真空状态，所述真空隔热屏是位于外壁与内壁空间内的多层热反射屏；进一步，所述保温结构的外壁与内壁之间形成空间为动态真空状态，且该空间为多节真空结构。

优选的，所述储热装置整体呈一定的倾斜，所述的密闭式储热空间的两端口的垂直高度差与储热装置的长度之比为倾斜比，该倾斜比小于1，优选为0.01～0.1之间。

优选的，所述储热装置的热能来自太阳能。

优选的，所述储热装置全部或部分置于地面以下。

优选的，所述储热装置垂直设立于地面以上，作为点式聚焦太阳能接收系统的储热装置。

本发明专利的密闭长条形储热装置由于取材于黄沙、岩石、镁砂、泡沫水泥、陶瓷、金属板等低成本材料，故本装置造价低，且性能稳定，具有较好的性价比，尤其适合于大规模推广太阳能利用所需要的储热装置。

附图说明

下面参照附图对本发明专利的具体实施方案进行详细的说明，附图中：

图1是现有技术的双罐直接能源存储系统整体示意图；

图2是现有技术的双罐间接能源储存系统整体示意图；

图3是现有技术的单罐斜温层能量储存系统整体示意图；

图4是本发明专利的实施例的储热装置整体结构示意图；

图5是本发明专利的实施例的储热装置受热过程图；

图6是本发明专利的实施例的储热装置换热过程图；

图7为本发明专利储热装置的外部保温结构的高真空多层结构示意图；

图8为图7中二层嵌套结构的局部放大示意图；

图9是本发明专利的实施例的多节真空结构示意图；

图10是本发明专利的实施例的真空隔热屏的反射屏示意图；

图11是发明专利的实施例的垂直立于地面以上的储热装置示意图。

具体实施方式

图4是本发明专利的实施例的储热装置整体结构示意图。如图所示，本实施例的储热装置1为密闭长条形，包括密闭式储热空间2、置于该密闭式储热空间2内的储热介质3、热传输入装置4、热换输出装置5及外部保温结构13；所述密闭式储热空间2为长条状，截面为圆形或类圆形或截面形状和尺寸在轴向上可以变化，或截面形状和尺寸在轴向上可以变化，其对应的横截面面积为等效直径的圆所形成的面积；所述密闭式储热空间2的体积根据所需储热量和储热能力参数设定，其等效直径与长度(或高度)之比小于0.1，优选值为大于0.001小于0.05；所述密闭长条形储热装置1整体呈一定的倾斜；所述长度在槽式聚光设备中与线性聚焦太阳能接收装置的单列槽式或菲涅尔阵列式的长度相仿；所述高度在点式聚焦太阳能接收装置中，由具体参数设定。储热装置两端口的垂直高度差与储热装置的长度之比为倾斜比，该倾斜比为0.01～1，优选为0.01～0.1之间，以减少储热介质中的气体的对流传热作用，良好的保证了高端位置的高端温度与低端位置的低端温度所形成的温度梯度的稳定性，减少轴向温度扩散趋势。

太阳能聚光场的抛物槽对应的吸收装置连接于本系统的热传输入装置4，热传输入装置4的入口为倾斜的高端，出口为倾斜的低端；假定优化的倾斜比为0.01，密闭长条形储热装置1的长度为200m，则密闭长条形储热装置1的倾斜高端较低端高出2m，以方便热传输入装置4内的热传和热换，将太阳能聚光场的热量换至密闭长条形储热装置1内部。热传输入装置4包括传热输入管9和传热介质，热传输入管9贯穿于密闭式储热空间2内，布置于密闭式储热空间2的下部分，热传输入管9内布置传热介质，热传输入管9优化为带翅片的传热输入管，以增加其向储热介质3的传热面积，提高传热速度；传热介质优选金属或无机盐或导热油，金属优选为单质钠、锌、铝或其合金，无机盐优选为硝酸盐、碳酸盐、氯化盐或混合盐等。热换输出装置5位于密闭式储热空间2的上方，且贯穿于其中，其包括换热输出管11和换热介质，换热输出管11贯穿于密闭式储热空间2内，换热输出管11内布置换热介质，该换热介质为水或空气或导热油；该换热输出装置5能将密闭式储热空间2的热量换出，持续地能获得高品位的水蒸汽或热空气，高温水蒸汽或热空气进入热机发电。换热输出管11优选外部布置翅片或设计成螺旋状，并且翅片间隙或螺旋间距在不同位置可以不同，密闭式储热空间2的其它空间充满储热介质3，储热介质3可以使用液态储热介质和固态储热介质，液态储热介质可以为储热油或导热油、熔融盐，这些在上文中进行了描述，有其不足之处，例如有毒、易泄漏、污染、成本高，或受本身的温度上限限制，存在单位体积储存的热量少等问题，本发明专利优选储热介质3为固体储热介质，更优化为储热砖、金属、岩石和砂等，最优化为镁砂(MgO，如重烧镁砂)，因镁砂介质热容高、密度大，故具有很高的体积比热容，具有很高的储热能力，最高储热温度可以达到1000℃，且成本较低，易于存储、操作安全，对环境无任何负面影响，无泄漏问题存在，杜绝了现有的储热介质的环保问题，另外，为了弥补镁砂传导率不太高的缺点，在本发明专利的优选实施例中，还可以沿径向在储热镁砂介质中添加金属片、丝等高导热材料，以增进储热镁砂介质的径向热传导能力，同时尽量使轴向热传导能力无明显变化；并且在轴向长度上变截面布局，以获得所需不同温度段不同的储热能力及保温效果，储热镁砂介质在整个过程中没有相变，属于显热储热，没有明显的体积改变，克服了现有大部分储热介质相变中可能发生的化学反应，泄漏，污染，有毒等等不足。密闭长条性储热装置1优选地布置于地面以下，以减少周边环境中的空气与密闭长条形储热装置1形成的空气对流，减少储热过程中因环境空气对流产生的热量损失。

如图4所示，为了更清晰说明密闭式储热空间2的结构，将其分为A段、B段和C段进行描述。图中所示传热输入管9内传热介质的运行方向与换热输出管11内的换热介质12运行方向相反，传热介质从密闭式储热空间2的C段端口进入，向密闭式储热空间2内输送热量，完成储热过程；换热介质从密闭式储热空间2的A段端口进入，从密闭式储热空间2内带走热量，完成换热过程。

图5为本发明专利的实施例的储热装置的受热过程图。假设储热装置1经过夜间持续放热后，密闭式储热空间2内储热介质3的温度全都降至150～250℃左右，当白天接受热量时，热量从热传输入装置4入口进入，即步骤5-a时，传热介质流经密闭式储热空间2内，从C段开始加热储热介质3，中途经过B段，传热介质10已经释放大部分热量，经过长条形的密闭式储热空间2的A段时，传热介质的该循环的热量释放完成，其大部分的热量换至长条形的密闭式储热空间2的C段至B段；经过一定时间的传热后，即步骤5-b，C段端口的温度已经获得与输入时刻的传热介质温度相近，此时传热介质经过C段端口位置释放一定热量，传热介质温度有所下降，经过B段时，传热介质继续释放热量，整体温度持续下降，在A段端口再有一定的热量释放，传热介质在整个过程中温度都在下降，而储热介质3整体温度都在上升；再经过一段时间后，即步骤5-c，密闭式储热空间2的C段端口至B段的空间内的储热介质3温度都基本获得与传热介质输入时刻的温度，此时传热介质经过C段端口至B段释放热量较小，其主要对B段至A段端口的储热介质3加热，再经过一定时间后，即步骤5-d，整个密闭式储热空间2内的储热介质3温度都达到一致，同时具有很高的温度例如550～650℃。在受热的初期，即储热量较小时，密闭式储热空间2内沿轴向方向会存在明显的温度梯度，入口高，出口低，但入口处也可获得吸收温度接近的高温度区域。随着储热量增加，此温度区域会逐渐扩大，向出口处发展，直至最终密闭式储热空间2都达到高温状态。

本发明由于采用细长形状的密闭式储热空间2设计，热能在空间轴线方向的传输速度很低，无论在储热量低或高的状态下，均能在一定时间保持很明显的温度梯度，形成天然良好的斜温层效果；而密闭式储热空间的界面直径较小，传热输入管向储热介质传递热量相对容易的多，并且为了进一步加速径向上传递热量，本发明在换热输出管11的径向上设计翅片或在储热介质3内填充金属片、丝，且可以在密闭式储热空间2的轴向上设计成变截面，以方便更多的热量输入。

图6为本发明专利的实施例的储热装置换热过程图。如图所示，完成全部的储热过程后，整个密闭式储热空间2内的储热介质3温度基本一致，具有很高的温度品位，例如650℃，密闭式储热空间2需要将热量换至换热介质，之后高温的换热介质将热量传送至热机进行发电。所述换热输出装置5置于密闭式储热空间2上部，结构可设计成螺旋状或添加翅片结构，且螺旋的间距或翅片的间隙在不同的区域可以设置不同，主要是为了获得更多的换热面积，使其最短的时间内完成所需热量的换出，热换输出装置5内的换热介质与热传输入装置4内的传热介质行进的方向相反，传热介质从密闭长条形储热空间2的C段端口入，从A段端口出，而换热介质从密闭长条形储热空间2的A段端口入，从C端端口出。换热的开始，即步骤6-a之后，换热介质例如水，从A段端口入，液态传热介质例如水吸热后迅速变成水蒸汽，经过B段，进行过热加热，从C段出口处基本获得与储热介质3最高温度相近的出口温度，因储热介质3为密闭长条形结构例如长度为200m，换热介质经过热换输出装置5，在储热装置1的B段之前就获得过热为650℃的水蒸气，而经过后段的储热介质3的过程中，因温度相近，基本不需来自密闭式储热空间2的B段和C段的热量的释放，B段和C段的储热介质3的温度保持不变；当A段的温度下降时，换热介质例如水/水蒸汽未达到所需的高温度，因此在继续前行中继续吸热，直到温度上升至所需最高温度数值，此时从换热输出管周边储热介质3中再吸收的热量很少，在此位置之后的B段和C段的储热介质3的温度基本不下降，整个过程即为储热介质3从A段向C段逐渐降温的过程，但本发明专利设计的密闭长条形储热装置1，制作的很长，例如200m，整体呈长条形，储热介质3，例如镁砂的热导率在550℃时大约为3～5W/(m*K)，储热介质3在轴向方向上温度传导能力很低，可在一定的时间内形成轴向上的温度梯度，即该密闭式储热空间2在换热的过程中能形成一个天然的斜温层，C段直到换热最后都能保持温度高品位，使得换热介质至始至终都保持高品位的输出，保持高效率。经过步骤6-b的一段时间的换热后，A段的储热介质3的温度降低，而B段的温度也开始降低，但降幅较小，而C段的温度一直保持不变，换热介质从C段端口离开时，也保持着与C段新近的高温。再经过步骤6-c的一段时间的换热后，A段温度发生了巨大降幅，B段温度开始有了明显的降低，而此时C段的温度仍然保持高温不变；在换热的最后阶段，即步骤6-d，A段和B段的温度都下降的剧烈，而此时C段的温度仍保持高温，换热介质12从A段和B段预热后，进入C段，在C段接受部分的热量和经过过热后，从C段端口输出，此时的温度仍与C段输出端口的温度相近，直到换热最后时刻，传热介质都保持高品位的热量输出，具有高效性。

值得重点说明的是，由于采用细长形状的密闭式储热空间2设计，热能在空间轴线方向的传输能力较低，无论在储热量低或高的状态下，均能在一定时间保持很明显的温度梯度，形成天然良好的斜温层效果；而密闭式储热空间的界面直径较小，储热介质向换热输出管传递热量相对容易的多，并且为了进一步加速径向上换出热量，本发明在换热输出管11的径向上设计翅片或在储热介质3内填充金属片、金属丝，且可以在密闭式储热空间2的轴向上设计成变截面，以方便更多的热量换出，达到高速率存、取热量的目的。

现有的储热装置多为直径与高度相近的圆柱形，且储热装置内的储热介质3没有空间位置的转移，无法形成良好的斜温层，当储热装置的某处因换热温度下降后，储热装置的高温区域必然向储热装置的低温区域传送热量，在不太长时间内达到温度的平衡，致使整个储热装置的整体温度均衡下降，例如储热装置内部的储热介质3温度开始为550℃，开始输出的换热介质的温度也接近550℃；一段时间的换热后，储热装置的整体温度开始下降，例如温度均衡地到达300℃，此时输出的换热介质12的最高输出温度只能为接近300℃，从而降低了热量品位；不能完成长时间持续的高温度参数蒸汽的输出，降低发电效率。

图7为本发明专利储热装置的外部保温结构13的高真空多层结构示意图，图8为图7中二层嵌套结构的局部放大示意图。相同的热量的储存大致需要相近的储存体积，但结构的长条状使得其较传统的储热罐具有更大的表面积，一般情况下大约5～30倍，大的保温表面积是造成热量损失的不利因素，因此非常良好的绝热保温结构是保证高度储热效率的前提。

本发明专利的实施例中采用高真空多层结构具有很高的保温效率，因为其有效地杜绝了热量传输的三种方式：对流、传导、辐射。如前文所述，细长的设计结构具有较小的截面尺寸也为真空绝热结构提供了具体实现的可能。如图所示，具体的保温结构13结构从内到外包括真空隔热屏8、真空外壳7及外壁层6；密闭式储热空间2与真空外壳7之间的夹层空间采用高真空技术，且夹层设有吸附剂，有效杜绝空气造成的对流传热；密闭式储热空间与真空外壳之间的夹层采用多层保温结构，使用抛光不锈钢、铝及镀银片等具有低发射率材料制成的反射屏14，有效降低密闭式储热空间2向低温的保温结构13辐射；密闭式储热空间2与真空外壳7的夹层之间采用支撑和衬环支持，所述夹层空间从内之外为密闭式储热空间2、反射屏14和衬环支持15，其可以设置为多层嵌套，图7示意为二层嵌套。多个换热介质结构单元之间采用特殊封头连接，有效阻止了内壁7与外壁层6之间的热传导损失。外壁层6材质为泡沫混凝土或岩棉，玻璃纤维等，此类材料传热系数低，来源广泛，可降低装置的制作成本。

图9是本发明专利的实施例的多节真空结构示意图。一种密闭长条形储热装置的设置为细长条形状，例如每组长度200m，为获得优良的外部保温性能，保温结构的外壁与内壁之间形成空间优选为真空状态；因结构设计较长，维持长结构的真空状态不易操作，同时成本高昂，且一旦某个部位出现真空泄漏，整个系统都不能处于良好的保温状态，对整个保温系统不利。为克服此问题，本发明专利的图9实施例提供了一种多节真空结构，将长条形需要真空绝热的结构分成若干个真空结构的个体，即多节真空结构，如图所示，一定距离的密闭式储热空间2布置如图8所示的多层嵌套结构，单元多层嵌套结构内置于真空状态或动态真空状态。所述动态真空状态可以由抽真空泵连续或间歇地对密闭式储热空间2外部的多节保温结构结构抽真空而获得。

图10是本发明专利的实施例的反射屏14反射涂层示意图，如图所示，反射屏14为薄金属片，例如不锈钢，正反两面具有耐高温低发射率涂层16，例如镀铝层或镀银层；而最内部因其温度最高，可设计使用薄抛光金属隔热层，例如高抛光铜或银。另外，为进一步增强储热效果，可以将本实施例的储热装置全部或部分置于地面以下。

本发明专利可以实现良好的储热性能，另一个实施例给出了具体的技术指标。该实施例中，需要储存采光面积为10000m²的太阳能热量，太阳能聚光场具体布局为抛物槽的宽度为5m，每组长度为100m，一共有20组，北京地区平均太阳光照密度为0.8kW/m²，光热的接受效率为0.6，接受6小时的光照热能，则每组抛物面接受的热量为0.8kW/m²*100*5m²*0.6*6h＝1440kWh；若密闭式储热空间2内的储热介质镁砂的比热容为1.047～1.086J/(g*K)(当镁砂的温度为400～600℃)，取其平均值1.037J/(g*K)，其理论密度为3.3g/cm³，实际堆积因子为0.8，则其实际密度为2.64g/cm³，镁砂的温度接受太阳光线的热量后，温度从250℃增至550℃，温度差为300℃；则1kg镁砂能储热的能量为：1kg*1.037kJ/(kg*K)*300K＝311.1kJ＝0.0864kWh；即1kg镁砂温差为300℃可以储存0.0864kWh的热量，由此可以获得总镁砂的重量为1440/0.0864＝16667kg≈16.7T；体积为16667kg/2640kg/m³＝6.31m³，本实施例密闭式储热空间为长条形的密闭式储热空间，每组长度为100m，每组密闭式储热空间2的内壁7直径0.283m，密闭式储热空间2的内壁7外表面积大约为89m²，密闭式储热空间2的外壁3由多层反射屏与绝缘层组成，假定反射屏在高温下的发射率为0.05，密闭式储热空间2的内胆层的发射率为0.3，每层反射屏之间通过导热系数很低的陶瓷衬环支持隔离，其传热损失此处可以忽略不计；外壁层的导热系数为0.05W/(m*K)(250℃以下)，系统接收热量后，内部密闭式储热空间2的镁砂的温度为550℃，储热24小时，假定系统允许热量损失占总接受的热量的10％：，则总共需要的反射屏的层数为8层；外壁层的直径计算大约为0.806m，外壁层的厚度为(0.806-0.283)/2＝0.262m＝262mm。如果允许热量损失占总接受的热量的5％，则总共需要的反射屏的层数为17-18层，外壁层的直径计算大约为0.806m，外壁层的厚度为(0.806-0.283)/2＝0.262m＝262mm。

故本实施例的密闭式储热空间的总尺寸为，密闭式储热空间整体呈密闭长条形圆柱形，总共为20组，单组密闭式储热空间的长度为100m，密闭式储热空间的直径为0.283m，实际可取0.3～0.4m，外壁层的直径为0.806m，实际可取0.8～0.9m，外壁层的厚度为262mm，外壁层与密闭式储热空间之间的夹层具有8层的反射屏14，每层之间通过低传导率的衬环支持。本实施例实际运行证明，该密闭式储热空间可以将550℃的储热介质保持24小时且热损失少于热总量的10％；如果反射屏的层数为18层，外壁层的直径不变，该密闭式储热空间可以将550℃的储热介质保持24小时且热损失少于热总量的5％。

图11是发明专利的实施例的垂直立于地面以上的储热装置示意图。该储热装置可以应用于点式太阳能收集装置，储热装置1垂直立于地面，即倾斜比为1，内部结构及其原理与倾斜比小于1的线性太阳能接受装置的储热装置相同，即包括密闭式储热空间2、置于该密闭式储热空间2内的储热介质3，及热传输入装置4和热换输出装置5。密闭式储热空间2为长条状，圆截面两端密闭；储热介质3优选为镁砂；传热介质优选为固体传热介质；换热介质优选为水或空气换热介质。

本发明专利可以实现良好的储热性能，一个实施例给出了具体的技术指标。2007年西班牙建立的第一个国际上商业化的中心塔式太阳能电场PS10的热量，该电站的中心塔高100m，太阳能发电功率为11MW，发热功率为20MW_h，其使用蒸汽传导和储存，储存时间为1小时，假定其每天接受7小时的光照，则其每天存储的总端热量为20MW_h×8小时＝160MWh，本实施例中假定利用本发明专利的技术，使用密闭长条形储热装置和镁砂储热介质，根据上文的分析1kg的镁砂温度差为300℃能储存0.0864kWh，则需要的总的质量为160MWh/0.0864kWh＝1851851.85kg；其堆积密度为2640kg/m³，则其体积为701.46m³，假定为直径与体积比为0.05，则其密闭长条形储热装置的底部直径为3.547m，实际的储热介质的高度为70.94m，储热塔以上部分可以设置为太阳光接受部分。

显而易见，在不偏离本发明专利的真实精神和范围的前提下，在此描述的本发明专利可以有许多变化。因此，所有对于本领域技术人员来说显而易见的改变，都应包括在本权利要求书所涵盖的范围之内。本发明专利所要求保护的范围仅由所述的权利要求书进行限定。

Claims

1.一种储热装置，包括密闭式储热空间、置于所述的储热空间内的储热介质、热传输入装置、热换输出装置和位于所述密闭式储热空间外部的保温结构，其特征在于，所述密闭式储热空间为长条状，所述热传输入装置和热换输出装置在所述的密闭式储热空间内完成热传和热换。

2.根据权利要求1所述的储热装置，其特征在于，所述密闭长条状储热空间截面为圆形或类圆形或截面形状和尺寸在轴向上可以变化，该密闭长条状储热空间的等效直径/长度(或高度)之比小于0.1。

3.根据权利要求2所述的储热装置，其特征在于，所述密闭长条状储热空间的等效直径/长度(或高度)之比为0.001～0.05之间。

4.根据权利要求1所述的储热装置，其特征在于，所述储热介质为镁砂、储热砖、金属、岩石、砂或导热油。

5.根据权利要求4所述的储热装置，其特征在于，所述储热介质中放置金属片、金属丝等高导热材料填充，径向选择性布局。

6.根据权利要求1所述的储热装置，其特征在于，所述热传输入装置包括传热输入管及传热输入管内的传热介质，所述传热输入管贯穿于所述密闭式储热空间。

7.根据权利要求6所述的储热装置，其特征在于，所述传热输入管上设置翅片。

8.根据权利要求6所述的储热装置，其特征在于，所述传热介质为金属、无机盐或导热油。

9.根据权利要求8所述的储热装置，其特征在于，所述金属为单质钠、锌、铝或其合金。

10.根据权利要求8所述的储热装置，其特征在于，所述无机盐为硝酸盐或碳酸盐或氯化盐或混合盐。

11.根据权利要求1所述的储热装置，其特征在于，所述热换输出装置包括换热输出管及换热输出管内的换热介质，所述换热输出管贯穿于所述密闭式储热空间。

12.根据权利要求11所述的储热装置，其特征在于，所述换热输出管上设置翅片。

13.根据权利要求11所述的储热装置，其特征在于，所述换热输出管在所述密闭式储热空间内为螺旋状。

14.根据权利要求11所述的储热装置，其特征在于，所述换热介质为空气、水或导热油。

15.根据权利要求1所述的储热装置，其特征在于，所述保温结构包括外壁、真空隔热屏和内壁，所述外壁和内壁为之间保持真空状态，所述真空隔热屏是位于外壁与内壁空间内的多层热反射屏。

16.根据权利要求15所述的储热装置，其特征在于，所述保温结构的外壁与内壁之间形成空间为动态真空状态，且该空间为多节真空结构。

17.根据权利要求1所述的储热装置，其特征在于，所述储热装置整体呈一定的倾斜，所述的密闭式储热空间的两端口的垂直高度差与储热装置的长度之比为倾斜比，该倾斜比小于1。

18.根据权利要求17所述的储热装置，其特征在于，所述倾斜比为0.01～0.1之间。

19.根据权利要求1所述的储热装置，其特征在于，所述储热装置的热能来自太阳能。

20.根据权利要求1所述的储热装置，其特征在于，所述储热装置全部或部分置于地面以下。

21.根据权利要求1所述的储热装置，其特征在于，所述储热装置垂直设立于地面以上，作为点式聚焦太阳能接收系统的储热装置。