CN104266523A - 一种相变蓄热装置、应用该装置的太阳能热利用系统及运行方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种相变温度梯度蓄热装置及采用了该种相变温度梯度蓄热装置的太阳能热利用系统及运行方式，提供一种蓄热特性好、热可用率高的蓄热装置并应用于太阳能热利用系统。蓄热装置采用相互串联的若干独立蓄热单元实现有温度梯度的蓄热，并在蓄热过程中利用蓄热介质的潜热，提高了蓄热效果和热利用率，结构简单，可以根据需求灵活调节蓄热单元。本发明还将上述蓄热装置应用到太阳能热利用系统，充分利用了蓄热介质的潜热和显热蓄热能力，降低了蓄热介质的需求量，简化了结构，提高了太阳能热可用率。

Description

一种相变蓄热装置、应用该装置的太阳能热利用系统及运行方式

技术领域

本发明涉及一种热交换设备，尤其涉及一种相变温度梯度蓄热装置及采用了该种相变温度梯度蓄热装置的太阳能热利用系统以及该系统的运行方式。

技术背景

在众多新能源中，太阳能因具有储量近乎无限、分布广泛、能源清洁等独特的优势而日益受到世界各国的关注。但是，太阳能能量密度较低，且受季节、气候、地理环境及昼夜交替等多种因素的影响，具有较强的随机性、间歇性和不稳定性。因此，太阳能的利用一般需要进行蓄热，将不稳定的能源经过蓄热再稳定释放进行利用，通过太阳能热利用系统把太阳热能变成一种可长期储存、可持续稳定供给的热能。

太阳能蓄热技术主要有以下六项核心要求：①高的蓄热密度；②高的蓄热效率；③恒温放热；④高的热量可用率（Exergy）；⑤较小热胀冷缩量；⑥蓄热装置简单，容易制造、运行维护、检修。

目前太阳能热利用系统中常用的蓄热装置是传统的蓄热罐——一种没有温度梯度的显热蓄热装置，这种蓄热装置的蓄热方式是利用熔盐的显热蓄热，如图5所示，利用熔盐显热蓄热的太阳能热利用系统工作原理如下：冷盐罐中存有低温的液态熔盐，低温熔盐经过冷盐泵加压输送到太阳能熔盐加热器，经过加热后的熔盐存储在热盐罐中；高温熔盐经过泵加压输送到蒸汽发生系统，加热给水，产生的蒸汽推动汽轮机工作，而释放完热量的低温液态熔盐则回到低温熔盐罐中，就此完成了熔盐吸热-放热的全过程。

这种传统的蓄热装置有以下缺点：

1）因为熔盐既是蓄热介质也是传热介质，而传热介质只能是液体，故不能利用熔盐的固液相变潜热来蓄热，而只能利用熔盐的显热来蓄热，因此使得蓄热密度不够大，即不能满足蓄热技术的①项要求；

2）因为蓄热密度不够大，导致总的熔盐耗量较大，从而使蓄热罐设备庞大，因此不能满足蓄热技术的⑤⑥项要求。

因采用这种显热蓄热装置的太阳能热利用系统有以下缺点：

1）熔盐相关辅助设备较多。熔盐罐、熔盐换热器、熔盐泵等设备制造难度大，提高了制造成本、运行成本、工程成本。

2）对配件要求高。熔盐的特性导致需要采用特殊的仪器、仪表、阀门等。

3）系统安全性较低。整个系统中熔盐不允许凝固，为了保证熔盐不凝固又需要增添一些辅助设备和辅助系统，提高了控制难度。

因此，人们又相继研发出三种目前较先进的蓄热装置：1）没有温度梯度的潜热蓄热装置，它在①②③⑤⑥项有优势，但在④项上劣势明显；2）有温度梯度的显热蓄热装置，它在③④项有优势，但在①②⑤⑥项上劣势明显；3）有温度梯度的潜热蓄热装置，它在①②③④项有优势，但在⑤⑥项上劣势明显。因此，上述三种目前较先进的蓄热装置还不能同时兼顾蓄热技术的六项核心要求，因此很难利用它们来改造传统的太阳能热利用系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有蓄热装置及太阳能热利用系统的上述缺陷，提出一种高蓄热密度、高蓄热效率、恒温放热、高热量可用率（Exergy），又只有较小热胀冷缩量、结构简单、容易制造的相变温度梯度蓄热装置。同时也提出了一种利用上述蓄热装置的太阳能热利用系统及其运行方式，把传统的利用熔盐显热蓄热的太阳能热利用系统改造成新型的利用蓄热介质潜热蓄热的太阳能热利用系统，从而显著降低了了太阳能热利用系统的建设、运行成本，提高了系统的经济效益和安全性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种相变蓄热装置，包括若干串联的蓄热单元，所述蓄热单元包括蓄热箱及穿过蓄热箱的换热基管，蓄热箱内装有可固液相变的蓄热介质，换热基管内流通有传热介质，所述相邻蓄热单元的换热基管的进出口首尾串联。每个蓄热单元均作为独立的个体相互串联，可以根据实际蓄热需求进行增减蓄热单元的数量。蓄热箱内的上部具有满足蓄热介质热胀冷缩需求的空间。蓄热时，各蓄热单元按串联顺序依次蓄热，即传热介质在第一个蓄热单元经过高效的热交换，将热量转移至第一个蓄热单元的蓄热介质中，而传热介质在到达第一个蓄热单元的换热基管出口时热量完成交换，基本不给后续蓄热单元蓄热。而当第一个蓄热单元蓄热介质温度上升、蓄热能力不足时，传热介质进入第二蓄热单元时尚有残余热量，此时第一蓄热单元继续蓄热直至达到蓄热上限，而第二蓄热单元蓄热开始。当第一蓄热单元达到蓄热上限传，热介质在第一个蓄热单元不发生热交换，继而给下一个蓄热单元蓄热。按照上述过程，串联的各蓄热单元依次蓄热。采用上述梯度蓄热，使热量依次集中蓄热到部分蓄热介质中，而不是平分到所有蓄热介质中蓄热。反之，在逆向放热时，也是将部分蓄热介质中热量先释放，能使传热介质持续获得更高的温度，从而获得更高的热量可用率。因此理论上设置更多的蓄热单元有利于提高热量可用率。本装置各蓄热单元结构简单，相互之间的串联结构可以根据实际需求增减蓄热单元，灵活可变，维护方便，大大降低了相变蓄热装置的成本。作为优选，蓄热介质为熔盐。

作为优选，所述蓄热单元具有多根并行换热基管，相邻蓄热单元的换热基管进出口之间通过中间联箱转接串联。中间联箱起分流和汇集的作用，使传热介质的温度更均匀。因此当蓄热箱内为单根换热基管，不需要混流时，可不设置中间联箱结构。

作为优选，两端蓄热单元的换热基管端部连接有进出口联箱。进出口联箱跟中间联箱作用类似，起分流和汇集作用。因此当蓄热箱内为单根换热基管时，可不设置进出口联箱结构。

作为优选，所述换热基管的进出口设于蓄热箱箱壁的上部，换热基管的中段位于蓄热箱底部并在管壁外设有换热翅片，换热基管的进出口与中段之间通过弯管转接。中段换热基管可用无缝钢管作为换热基管，再在换热基管外套焊螺旋翅片组成，增加螺旋翅片是为了增加换热面积，提高换热效率。中段换热基管在箱内部分是直接放置在箱底而没入蓄热介质里的，这种接触而不固定的连接关系，主要是为了让箱底承受换热基管的重量，但又不让钢材的热胀冷缩破坏箱底和换热基管。换热基管的形状可以是直管也可以是蛇形管,数量可以是一根也可以是多根，换热基管之间是水平紧密排列的。换热基管进出口采用弯管与中段连接，使进出口设置在蓄热箱箱壁较高位置，进出口管道底侧高于换热翅片顶部10mm以上，防止蓄热介质溢出。

作为优选，所述换热翅片承重架设于蓄热箱箱底，所述蓄热箱箱壁上缘向下开设供换热基管进出口穿过的U形槽。U形槽高于换热翅片顶部10mm以上，防止蓄热介质溢出。换热基管的弯管与箱壁U形槽之间是不固定的连接关系，主要是为了不让换热基管的热胀冷缩破坏箱壁和换热基管。

作为优选，蓄热箱顶部采用可翻盖的盖板封闭。

作为优选，所述相变蓄热装置具有至少三个相互串联的蓄热单元。由若干个相互隔热的蓄热箱通过中间联箱串联固定连接起来，多个蓄热箱是串联而不是并联连接的结构，是为了蓄热装置在蓄热或放热时使每个蓄热箱中的温度不一样，而能按串联顺序依次形成温度梯度。这样因多个蓄热箱串联而形成的具有温度梯度的蓄热装置，就保证了在放热时传热介质能以较高的温度（注：这个温度越接近蓄热时传热介质进来时的温度，说明蓄热装置的热量可用率（Exergy）越高）从蓄热装置里出来，从而提高了传热介质的热品质，即提高了热量可用率（Exergy）。并且，蓄热装置中串联的蓄热箱数量越多，其热量可用率（Exergy）就越高，放热温度就越稳定，所以蓄热装置中串联的蓄热箱数量可以是3个或3个以上。

作为优选，各蓄热单元之间采用可拆换连接。可以根据热能利用系统的蓄热要求灵活变换蓄热单元的串联数量。

作为优选，各蓄热单元具有相互隔热的保温层。保证各蓄热单元独立蓄热，形成温度梯度，提高热量可用率（Exergy）。

本发明蓄热装置的优点在于：1、选用能产生温度梯度的串联蓄热结构以提高热量可用率（Exergy）并保证恒温放热；2、采用可动的非固定连接方式或预留空间来防止热胀冷缩破坏蓄热装置；3、在保证采用有温度梯度的潜热蓄热方法的前提下，采用常规简单容易制造的结构，降低了蓄热装置的成本；4、各蓄热单元相对独立，相互串联，可灵活增减调节蓄热单元数量满足不同蓄热需求。

一种采用了上述相变蓄热装置的太阳能热利用系统，包括回水箱，回水箱通过回水循环泵连接汽包，汽包出水口经强制循环泵连接太阳能蒸发加热器、并回流至汽包形成蒸发循环，汽包出汽口连接太阳能过热加热器继而连接至相变蓄热装置蓄热进口，相变蓄热装置蓄热出口连接回水箱，所述相变蓄热装置至少并联设置两个；相变蓄热装置蓄热出口还作为放热进口连接有给水管，相变蓄热装置蓄热进口还作为放热出口连接有出汽管；所述相变蓄热装置蓄热进口和蓄热出口处设有切换蓄热-放热的阀门。汽包中的水利用输水管道经过太阳能蒸发加热器加热，产生的汽水混合物再回到汽包，汽包出汽进入太阳能过热加热器进一步加热形成高温蒸汽进入相变蓄热装置，蓄热完成后重新变为液相回流至回水箱，整个系统利用水的液-汽相变潜热传递更多热量，再利用相变蓄热装置的固-液相变蓄热，大大提高了太阳能热利用效率。随着光照强度的不同，调节流量，使得循环倍率保持相对稳定，保证太阳能蒸发加热器的安全运行。根据蓄热装置蒸汽进口母管的参数要求及光照强度调节汽包出汽量，并同时随着汽包液位、压力的变化，调节进水量。系统至少包括两个蓄热装置，汽包中的蒸汽到蓄热装置，放热后形成凝结水到回水箱。当其中一个蓄热装置储热完毕，则切换到另一蓄热装置进行储热。此时，可以根据需要对储热完毕的蓄热装置进行热利用，给水管将经过水处理的软水输送到储热完毕的蓄热装置，加热后即可得到需要的蒸汽从出汽口送出。每个蓄热装置在蓄热和放热这两个状态间切换运行。多个蓄热装置可以交替进行蓄热和放热，保证热能的持续供应。

一种太阳能热利用系统的运行方式，蓄热过程为：汽包中的水经过强制循环泵进入太阳能蒸发加热器，产生的汽水混合物再回到汽包，汽包出汽进入太阳能过热加热器进一步加热后送到其中一个蓄热装置，热交换后形成凝结水到回水箱，当一个蓄热装置储热完毕，则切换到另外的蓄热装置进行储热，根据回水箱的液位、压力以及汽包液位、压力的情况控制回水循环泵的循环水量给汽包补充循环水；放热过程为：给水管将经过水处理的软水输送到储热完毕的蓄热装置，在蓄热装置中完成蒸发、过热的全过程，从出汽管获得需求参数的蒸汽。

本发明太阳能热利用系统优势在于：1、热量可用率（Exergy）高，较少的换热次数，且采用温度梯度蓄热的方式，使得全系统的热量可用率（Exergy）损失较小。2、减少了预热器、蒸发器、过热器等中间热交换设备，因此减少了热损失和成本，同时降低了泵、阀门和管道的设计要求，提高了系统的稳定性。3、因为熔盐不再作为传热介质而只作为蓄热介质，故熔盐不再需要流动，解决了熔盐长距离输送易凝固的问题，提高了系统的大规模应用的可能性。4、利用蓄热介质的相变潜热进行蓄热，相对原本只利用液态熔盐显热蓄热的系统，该系统不但可以利用相变潜热，还可以利用固态、液态蓄热介质的显热，拓宽了蓄热的温度范围，提高了蓄热介质的蓄热密度，大幅减少了需要的蓄热介质的量。5、利用水代替熔盐作为传热介质，也减少了需要的蓄热介质的量，利用水的相变提高了传热能力。6、蓄热装置非现场制造，降低了现场施工的难度。

附图说明

图1是本发明一种蓄热装置结构示意图。

图2是本发明图1结构俯视图。

图3是本发明单一蓄热单元结构示意图。

图4是本发明图3的侧视图。

图5是本发明背景技术中提到的熔盐显热蓄热的太阳能热利用系统示意图。

图6是本发明利用熔盐潜热蓄热的一种太阳能热利用系统示意图。

图中：1—汽态传热介质进出口管，2—汽态传热介质进出口联箱，3—第一蓄热单元，4—中间联箱，5—第二蓄热单元，6—蓄热箱，7—第三蓄热单元，8—液态传热介质进出口联箱，9—液态传热介质进出口管，10—保温层，11—换热基管，12—换热翅片，13—箱底，14—箱壁，15—箱盖，16—冷盐罐，17—冷盐泵，18—太阳能熔盐加热器，19—热盐罐，20—热盐泵，21—过热器，22——汽包，23——蒸发器，24—预热器，25—回水箱，26—回水循环泵，27—汽包，28—强制循环泵，29—太阳能蒸发加热器，30—太阳能过热加热器，31—蓄热装置A，32—蓄热装置B，33—给水管，34—出汽管。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。

实施例1：一种相变蓄热装置，如图1、图2所示。本装置采用水作为传热介质，采用熔盐作为蓄热介质。本装置包括依次串联的汽态传热介质进出口管1、汽态传热介质进出口联箱2、第一蓄热单元3、中间联箱4，第二蓄热单元5、中间联箱4，第三蓄热单元7、液态传热介质进出口联箱8，液态传热介质进出口管9；整个蓄热装置外包裹保温层10且各蓄热单元的保温层相互独立进行热隔离。单个蓄热单元包括蓄热箱6和穿过蓄热箱的三根并行的换热基管11，三根换热基管的进出口均架设在蓄热箱的两侧壁上并伸出箱体外与汽态传热介质进出口联箱2、中间联箱4或液态传热介质进出口联箱8串联，并固定连接。汽态传热介质进出口联箱2、中间联箱4及液态传热介质进出口联箱8起分流和汇集的作用，并使传热介质的温度更均匀。保温层10包裹着整个蓄热装置起保温隔热作用，保温层10材料可以是岩棉、硅酸铝棉或玻璃棉等。

汽态传热介质进出口联箱2一侧开一个传热介质进出口接口孔，使之与汽态传热介质进出口管1固定连接；另一侧开一排孔，使之与蓄热箱6中外伸的换热基管11固定连接，开排孔数量由与之相焊的换热基管11数量决定。中间联箱4两侧分别与对应的蓄热箱6中外伸的换热基管11固定连接。液态传热介质进出口联箱8与汽态传热介质进出口联箱2采用相同连接结构与液态传热介质进出口管9连接。

如图3、图4所示，单个蓄热单元包括蓄热箱6和三根并行的换热基管11。换热基管11的中段管壁上设有螺旋环绕的换热翅片12，换热翅片12套焊在换热管11外面形成翅片管。蓄热箱6包括箱底13、箱壁14、箱盖15三部分组成，箱底13和箱壁14直接焊接成箱体，作为盛装熔盐的容器，而箱盖15为可打开翻盖结构。

蓄热介质是直接装在蓄热箱6内与翅片管之间的间隙空间里的，高度刚好没过翅片管的换热翅片12、且蓄热介质在蓄热箱6内是不流动；传热介质在换热基管11里流动。

翅片管可用无缝钢管作为换热基管11，再在换热基管11外套焊螺旋的换热翅片12组成，可用CO₂气体保护焊把换热基管11与换热翅片12焊牢成翅片管；增加螺旋翅片12是为了增加换热面积，提高换热效率。翅片管部分在箱内是直接放置在箱底13而没入蓄热介质里的，这种接触而不固定的连接关系，主要是为了让箱底13承受翅片管的重量，但又不让钢材的热胀冷缩破坏箱底13和翅片管。具体的翅片管尺寸规格可为：换热基管11长2~12m、换热基管11直径DN10~150，换热翅片12螺距3~15mm、高度5~40mm。

如图4所示，换热基管11与箱壁14的连接关系是：换热基管11的两端进出口弯成S型，再在箱壁14的上端对应换热机关数量开有一排U型槽，U型槽的底部应当高于螺旋翅片12上部约10mm以防止熔盐溢出到箱外，这样在组装时就可以方便的直接把换热基管11进出口卡放在箱壁14的U型槽上，同时换热基管11也可以自由通过箱壁14，不让钢材的热胀冷缩破坏箱壁14和换热基管11。箱盖15直接盖在箱壁14上而让箱壁14来承受箱盖15的重量，箱盖15四周边缘焊接有扣条能更好的盖在箱壁14上，箱壁14和箱盖扣条之间留有一定的间隙给箱体热胀冷缩留出空间。

蓄热装置的工作过程分蓄热和放热。由于工作过程与传热介质、蓄热介质的物性有关，首先要确定传热介质及蓄热介质的参数。放热过程出汽参数为8.83MPa、535℃的过热蒸汽，放热过程的给水温度为180℃。选定蓄热过程进口参数为11MPa、560℃的过热蒸汽。蓄热介质为熔盐（主要成分为硝酸钠），熔点为308℃。

为了说明方便，假定熔盐的初始温度为180℃。蓄热过程中，11MPa，560℃的水蒸汽开始时出口为略高于180℃的热水，到熔盐全部熔化后，或者剩余的熔盐已经无法吸收蒸汽的凝结热时，出口出现湿蒸汽，此时标志着蓄热过程结束。同样，用180℃热水反向取热出来的蒸汽可以达到略低于560℃高温的水蒸汽，而熔盐的温度变化区间为从180℃到略低于560℃。具体过程如下：

1、蓄热：

①蓄热第一阶段：汽态传热介质进出口联箱2内通入11MPa、560℃过热蒸汽，第一蓄热单元3壳侧180℃固态熔盐吸热变成略低于560℃的液态熔盐，当第一蓄热单元3蓄热能力足够时，第一蓄热单元3管侧560℃过热蒸汽放热变成略高于180℃的热水后流入中间联箱，再经第二蓄热单元5管侧、中间联箱、第三蓄热单元7管侧、液态传热介质进出口联箱8流出，第二蓄热单元5和第三蓄热单元7没有发生蓄热行为。

②蓄热第二阶段：汽态传热介质进出口联箱2内通入11MPa、560℃过热蒸汽，当第一蓄热单元3蓄热能力不够时，经第一蓄热单元3管侧、中间联箱4进入第二蓄热单元5，第二蓄热单元5壳侧180℃固态熔盐吸热，温度升高，同时第二蓄热单元5管侧560℃过热蒸汽放热变成略高于180℃的热水后流入中间联箱，再经第三蓄热单元7管侧、液态传热介质进出口联箱8流出。第一蓄热单元3蓄热量逐渐达到上限，失去蓄热能力；第三蓄热单元7没有发生蓄热行为。

③蓄热第三阶段：汽态传热介质进出口联箱2内通入11MPa、560℃过热蒸汽，再经第一蓄热单元3管侧、中间联箱中间联箱进入第二蓄热单元5，第二蓄热单元5壳侧熔盐吸热变成略低于560℃的液态熔盐，当第二蓄热单元5蓄热能力足够时，第二蓄热单元5管侧560℃过热蒸汽放热变成略高于180℃的热水后流入中间联箱，再经第三蓄热单元7管侧、液态传热介质进出口联箱8流出。第一蓄热单元3和第三蓄热单元7没有发生蓄热行为。

④蓄热结束：按①-③的顺序蓄热单元逐个蓄热，当经液态传热介质进出口联箱8流出的热水开始明显大于180℃，且热水温度越来越高，最终达到250.4℃的湿蒸汽时，标志整个蓄热装置蓄热完毕。

2、放热： 

①放热第一阶段：蓄热装置放热，液态传热介质进出口联箱8内通入180℃热水，第三蓄热单元7壳侧略低于560℃的液态熔盐放热变成略高于180℃的固态熔盐，当第三蓄热单元7放热能力足够时，第三蓄热单元7管侧180℃热水吸热变成略低于560℃的过热蒸汽后流入中间联箱，再经第二蓄热单元5管侧、中间联箱、第一蓄热单元2管侧、汽态传热介质进出口联箱2流出，第一蓄热单元3和第二蓄热单元5没有发生放热行为。

②放热第二阶段：液态传热介质进出口联箱8内通入180℃热水，当第三蓄热单元7放热能力不够时，经第三蓄热单元7管侧、中间联箱进入第二蓄热单元5，第二蓄热单元5壳侧略低于560℃的液态熔盐放热，温度降低，同时第二蓄热单元5管侧180℃热水吸热变成略低于560℃过热蒸汽后流入中间联箱，再经第一蓄热单元5管侧、汽态传热介质进出口联箱2流出，第三蓄热单元7放热量逐渐达到上限，失去放热能力；第一蓄热单元3没有发生放热行为。

③放热第三阶段：液态传热介质进出口联箱8内通入180℃热水，再经第三蓄热单元7管侧、中间联箱进入第二蓄热单元5，第二蓄热单元5壳侧熔盐放热变成略高于180℃固态熔盐，当第二蓄热单元5放热能力足够时，第二蓄热单元5管侧180℃热水吸热变成略低于560℃的过热蒸汽后流入中间联箱，再经第一蓄热单元5管侧、汽态传热介质进出口联箱2流出，第一蓄热单元3和第三蓄热单元7没有发生放热行为。

④放热结束：按①-③的顺序蓄热单元逐个放热，当经汽态传热介质进出口联箱2流出的蒸汽开始小于560℃，且蒸汽温度越来越低，最终达到212℃的湿蒸汽时，标志整个蓄热装置放热完毕。

实施例2：一种利用实施例1中所提到蓄热装置的太阳能热利用系统，如图6所示。本装置包括回水箱25，回水箱通过回水循环泵26连接汽包27，汽包出水口连接输水管道、输水管道通过强制循环泵28经过太阳能蒸发加热器29回流至汽包形成蒸发循环，汽包出汽口连接输汽管道，输汽管道经过太阳能过热加热器30连接至蓄热装置蓄热进口，相变蓄热装置蓄热出口连接回水箱；相变蓄热装置蓄热出口还作为放热进口连接有给水管33，相变蓄热装置蓄热进口还作为放热出口连接有出汽管34；所述相变蓄热装置蓄热进口和蓄热出口处设有切换蓄热-放热的阀门。系统具有相互并联的蓄热装置A31和蓄热装置B32。

其运行过程如下：汽包27中的水经过强制循环泵28进入太阳能蒸发加热器29，产生的汽水混合物再回到汽包27，汽包27出汽进入太阳能过热加热器30。随着光照强度的不同，调节强制循环泵28的功率来调节流量，使得循环倍率保持相对稳定，并保证太阳能蒸发加热器29的安全运行。根据蓄热装置蒸汽进口母管的参数要求及光照强度调节汽包27出汽量，使得太阳能过热加热器30出汽参数达到要求。同时随着汽包27液位、压力的变化，调节给水量以及循环回水量；系统包括并联的蓄热装置A和蓄热装置B。汽包中的蒸汽输送到蓄热装置A，放热后形成凝结水到回水箱25，蓄热装置的具体工作过程如实施例1中所述，当蓄热装置A储热完毕，则切换到蓄热装置B进行储热，反之亦然。根据回水箱25的液位、压力以及汽包液位、压力的情况控制回水循环泵26的循环水量给汽包补充循环水。

系统运行中，可以根据需要进行热利用。给水加热出汽采用直流加热，即中间无汽包，给水管33将经过水处理的软水输送到储热完毕的蓄热装置，在蓄热装置中完成蒸发、过热的全过程，具体过程如实施例1所述。出汽管34可获得需求参数的蒸汽。

每个蓄热装置在蓄热和放热这两个状态间切换运行，一个蓄热装置蓄热时另一个蓄热装置可切换放热。同时由于蓄热装置具有恒温放热的特点，因此蓄热完成并不是放热的必要条件，即假设蓄热只有70%，依然可以进行放热。在蓄热装置较少时可以进行多次切换以满足蓄热、放热要求。

在蓄热装置冷启动时，需要预热，预热过程与运行过程几乎一致，但不采用汽包中的蒸汽加热，而是采用汽包中的水，此时，为了保证汽包中不产生蒸汽，强制循环泵28需要加大流量。但在实际运行时，由于初始太阳能强度一般都不太大，因此正好符合蓄热装置的预热要求。

Claims (10)

1.一种相变蓄热装置，其特征在于：包括若干串联的蓄热单元，所述蓄热单元包括蓄热箱及穿过蓄热箱的换热基管，蓄热箱内装有可固液相变的蓄热介质，换热基管内流通有传热介质，所述相邻蓄热单元的换热基管的进出口首尾串联。

2.根据权利要求1所述的一种相变蓄热装置，其特征在于：所述蓄热单元具有多根并行换热基管，相邻蓄热单元的换热基管进出口之间通过中间联箱转接串联。

3.根据权利要求2所述的一种相变蓄热装置，其特征在于：两端蓄热单元的换热基管端部连接有进出口联箱。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种相变蓄热装置，其特征在于：所述换热基管的进出口设于蓄热箱箱壁的上部，换热基管的中段位于蓄热箱底部并在管壁外设有换热翅片，换热基管的进出口与中段之间通过弯管转接。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种相变蓄热装置，其特征在于：所述换热翅片承重架设于蓄热箱箱底，所述蓄热箱箱壁上缘向下开设供换热基管进出口穿过的U形槽。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种相变蓄热装置，其特征在于：所述相变蓄热装置具有至少三个相互串联的蓄热单元。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种相变蓄热装置，其特征在于：各蓄热单元之间采用可拆换连接。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种相变蓄热装置，其特征在于：各蓄热单元具有相互隔热的保温层。

9.一种应用权利要求1至8任意一项所述相变蓄热装置的太阳能热利用系统，其特征在于：包括回水箱，回水箱通过回水循环泵连接汽包，汽包出水口经强制循环泵连接太阳能蒸发加热器、并回流至汽包形成蒸发循环，汽包出汽口连接太阳能过热加热器继而连接至相变蓄热装置蓄热进口，相变蓄热装置蓄热出口连接回水箱，所述相变蓄热装置至少并联设置两个；相变蓄热装置蓄热出口还作为放热进口连接有给水管，相变蓄热装置蓄热进口还作为放热出口连接有出汽管；所述相变蓄热装置蓄热进口和蓄热出口处设有切换蓄热-放热的阀门。

10.一种权利要求9所述太阳能热利用系统的运行方式，其特征在于：蓄热过程为：汽包中的水经过强制循环泵进入太阳能蒸发加热器，产生的汽水混合物再回到汽包，汽包出汽进入太阳能过热加热器进一步加热后送到其中一个蓄热装置，热交换后形成凝结水到回水箱当一个蓄热装置储热完毕，则切换到另外的蓄热装置进行储热，根据回水箱的液位、压力以及汽包液位、压力的情况控制回水循环泵的循环水量给汽包补充循环水；

放热过程为：给水管将经过水处理的软水输送到储热完毕的蓄热装置，在蓄热装置中完成蒸发、过热的全过程，从出汽管获得需求参数的蒸汽。