CN104583705A - 热介质储存容器的地面绝热层 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种储热箱装置(1)，其包括储热箱(10)，在其箱底下部设有基础。所述基础包括填充有矿棉(13)的砖块(12)。本发明另外涉及一种减少介质(14)热损失的方法。所述方法包括将介质储存在热介质储存容器(10)内的步骤，所述热介质储存容器(10)被布置在基础(11)上。基础包括填充有矿棉(13)的砖块(12)。

Description

热介质储存容器的地面绝热层

减少热传递的绝热技术在很多不同的可能应用领域中起到重要作用。已知的各种绝热材料完全或部分地包围设备、建筑、容器或类似物，从而保护它们或它们的内容物以免冷却或变热。一方面，借助绝热手段可以实现节能，另一方面，还能实现能量储存，例如通过太阳能设备获得的热能。最后，在部件工作于极端温度的工业装置中，绝热技术使得人们能够停留在部件的附近，或者使得具有其它所需温度的材料或物质能被用于此。因此，这两项工作都变得更方便，并且也可能节省整个设备内的空间。

用于特殊用途的绝热材料的选择不仅取决于结构上的先决条件和使用条件，还取决于相关温度，但是绝热材料自身必须承受各自的温度和机械压力。

尤其在工业装置中，经常用到热或冷介质的大型储箱。例如，熔盐设备在可再生能源领域的很多不同用途中都被用到，尤其像在具有抛物槽的太阳能基站或者塔型发电站技术中的储热设备。

这种储箱下面的底部的绝热层必须承受由箱体的自重带来的机械负载，并且适量地经受地面的任何波动(例如，在深海平台或地震的情况下)。

三位数摄氏温度范围内的热介质的储箱中，底部绝热层采用的是硅酸钙、泡沫玻璃和/或导热率低的材料堆。因此，例如，熔盐工艺中使用的温度达到300℃-600℃的箱子可以在下部绝热。

然而，所用到的材料有时会出现一些问题。所以，由于泡沫玻璃具有的耐压强度较低，因此机械等级非常关键。特别的，泡沫玻璃在高温下的长期稳定性尚不明确。相反地，使用材料堆对于箱体的设置是非常重要的。

本发明的目的在于提供一种具有绝热基础的储热箱装置，和减少介质热损失的方法，其容易实现且确保高稳定性。

所述目的借助具有权利要求1所述特征的储热箱装置以及具有权利要求8所述特征的方法来达到。优选的实施方案公开在从属权利要求、下文的说明书和附图中。

根据本发明的储热箱装置包括具有箱底的储热箱；例如，箱底可由金属(例如，金属薄板)或包含该金属的材料制成。箱底下面是包含填充有矿棉的砖块的基础。例如，在这种情况下，砖块可以是多孔砖，孔内引入矿棉(优选是玻璃棉或者包含玻璃棉)。特别地，例如，壁厚在40到45cm和/或导热系数为0.08W/mK的扁砖(例如，Poroton牌)适用于该目的。

所述储热箱优选地适于容纳温度至少高达550℃的介质。

与具有传统箱底绝热层的装置相比，根据本发明的储热箱装置具有的优点在于，由砖块构成的基础具有相当高的机械稳定性。事实证明，在这种情况下，与迄今盛行的观点相反的是，即使在高达550℃的高温下，砖块依然对受控温度波动具有长期抵抗力，因而适用于所意欲的用途。根据本发明的基础的成本显著低于那些已知的箱底绝热层。

在优选的实施方案中，储热箱容纳的介质温度在150℃到550℃之间，优选在300℃和500℃之间，甚至更优选在300℃和400℃之间。例如，介质可以是熔盐并用作蓄热材料。

在优选的实施方案中，储热装置包括用于在储热箱外部加热待储存的介质的加热装置。在这种情况下，该储热装置优选地具有管线，通过这些管线能够将被加热装置加热的介质输送到储热箱。

可替换地或附加地，储热装置可包含适于加热已储存在储热箱内的介质的加热装置。加热装置可布置在箱体本体内或直接安装在箱底下面最上层的砖层上。加热装置可起到补偿热损失的作用，例如为了即使在熔盐工艺(太阳能或工业工艺工程)的实际循环故障的情况下，将储热箱内的盐一直保持在熔化温度以上。

在储热装置的优选实施方案中，至少一个玻璃针毡被布置在箱底和砖块之间。该玻璃针毡可以起到滑动层的作用。

优选的，基础里的砖块是地面砖。从而，它们可以堆叠布置以便使任何的空隙最小化。因而，砖堆的机械强度得以保证。

在优选的实施例中，优选不使用砂浆将砖块堆叠成两层或多层。结果，提高了基础的厚度，从而提高了绝热能力，而且不需要用到那些非常大因而难堆砌的砖块。由于免去砂浆，基础的抵抗力提高了，因为在高温下，砂浆会随着时间推进越来越多地丧失其强度。一个特别优选的实施方案中，一个或多个玻璃针毡被布置在至少一个砖层上或至少两个砖层之间。在砖块升温或降温而发生热膨胀时，这些毡起到滑动层的作用。

可替换地或附加地，基础可包含消除负载的绝热层，其由抗高温并且可由例如硅酸钙或类似材料组成的至少一块板构成。该实施方案特别适用于箱体内使用或待使用的介质处于特别高的温度下，例如450℃或以上，特别是高达1000℃的情形。

在约550℃，砖块会经历已知的石英跳(quartz jump)，这会导致本体机械性质的改变。因此，如果储热装置将使用或将适用于这种热介质，则砖块可以只构成绝热层的底层。在这种情况下，优选的，至少一块抗高温的板(例如，由硅酸钙或类似材料组成)布置在储热箱和砖块之间。因而砖块能被保护避免受到高温影响，使得砖块最高温度可以保持为550℃。储热装置的寿命因而得以延长。

另外，基础可以包含至少一个高级钢薄膜，用于保护基础免受流出的腐蚀性盐腐蚀和/或至少一层陶瓷(地)砖用于局部施加力的压力分散。特别地，储热箱装置可以是太阳能发电站的一部分。

例如，储热箱可以具有圆柱形外形，圆柱高度约10m-20m(例如，15m)，且带有直径为20m-40m(例如，30m)的基座。这种情况下，箱底可以是圆柱形的基座。

本发明包含将上述基础的实施方案用在储热箱下部绝热的情况。

根据本发明的方法相应地起到了减少介质热损失的作用。方法包括将介质储存在布置于基础上的储热箱内，基础包括填充有矿棉的砖块。例如，矿棉可以是玻璃棉或包含玻璃棉。

介质(例如，熔盐)温度在150℃到750℃之间，优选在300℃到600℃之间，更优选在300℃到450℃之间。

砖块优选如上所述布置和/或构造；提供上述的优点。

特别的，基础可包含由至少一块板构成的消除负载的绝热层，该板抗高温且优选布置在砖块和储热箱之间。在这种情况下，可储存温度超过450℃，例如超过550℃并最高至1000℃的介质。

应该意识到的是上文提及的特征和下文将解释的特征不仅能用在给定每种情形的组合中，还能用于其它的组合或单独使用，而不会偏离本发明的范围。

本发明通过示例性实施例方案在附图中进行了图解地显示，并参照附图在下文进行了详细描述。

附图说明

图1显示了根据本发明实施方案的储热箱装置的示例性布置。

在单独的附图1(非实际比例)中图示储热装置包含带有箱底板100的储热箱10。箱底板100的下面设有基础11，基础11包含多个层。箱10内的是介质14，例如，介质14可以是盐。在图示的实施方案中，储热箱向上以及到侧面都用玻璃棉15绝热。

在箱底100下面第一位置紧接着铺设补偿层101，例如，补偿层101可包含粘土和/或砂子或由粘土和/或砂子组成。例如，这一层厚度可以是约5cm，且起到整体支撑箱体的作用。接着布置在砂层下面的是高级钢薄膜102，地砖层103和玻璃针毡104。这些层保护随后的填充有玻璃棉13的地表砖块12的多层105、106、108、109、111、112，且起到了压力分散和作为箱壁和基础的不同热膨胀的滑动层的作用。

为了更高的稳定性，在不同情况下连续层内的砖块相对彼此转动90℃。在不同情况下玻璃针毡被布置在层106和108之间以及层109和111之间作为滑动层。

砖层铺设在包含冷却管114的水泥基础113上，仍存在的多余热量可通过冷却管114释放，以保护水泥基础和水泥基础下方的地面，避免经受不允许的高温。

图示的基础特别适用于容纳或将容纳最高温度为450℃的介质的箱体。对于更热的介质，优选地，将抗高温的板引入如上方所标出的砖层上方。

标记参照表

1                                  储热箱装置

10                                 储热箱

11                                 基础

12                                 砖块

13                                 玻璃棉

14                                 介质

15                                 玻璃棉

100                                箱底板

101                                砂子补偿层

102                                高级钢薄膜

103                                地砖层

104，107，110                      玻璃针毡

105，106，108，109，111，112       砖层

113                                水泥基础

114                                冷却管

Claims (12)

1.一种储热箱装置(1)，包括：

具有箱底(100)的储热箱(10)；

箱底下面的基础(11)，

其特征在于，所述基础包括填充有矿棉(13)的砖块(12)。

2.根据权利要求1所述的储热箱装置，其中所述储热箱装有温度在150℃到750℃之间，尤其在300℃到600℃之间，更尤其在300℃到450℃之间的介质(14)。

3.根据权利要求1或2所述的储热箱装置，其包括用于加热已储存或待储存在储热箱(10)内的介质的加热装置。

4.根据权利要求1至3任一项所述的储热箱装置，其中所述砖块(12)是地面砖。

5.根据权利要求1至4任一项所述的储热箱装置，其中所述砖块不用砂浆堆叠成两层或更多层(105，106，108，109)，玻璃针毡(104，107，110)被特别地布置在至少一个砖层上和/或至少两个砖层之间。

6.根据前述任意一项权利要求所述的储热箱装置，其中所述基础包括由至少一块抗高温的板构成的消除负载的绝热层。

7.太阳热能或工艺工程装置，其包括前述任一项所述的储热箱装置(1)。

8.减少介质(14)热损失的方法，所述方法包括：将介质储存在布置于基础(11)上的储热箱(10)内，该基础包括填充有矿棉(13)的砖块(12)。

9.根据权利要求8所述的方法，其中储存温度在150℃到750℃之间，尤其在300℃到600℃之间，更尤其在300℃到450℃之间的介质。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中使用地面砖(12)。

11.根据权利要求8至10任一项所述的方法，其中不使用砂浆将砖块堆叠成两层或更多层(105，106，108，109)，将玻璃针毡(104，107，110)特别布置在至少一个砖层上和/或至少两个砖层之间。

12.根据权利要求8至11任一项所述的方法，其中基础(11)包括由至少一块抗高温的板构成的消除负载的绝热层。