CN104654895A - 一种蓄热器固体粒块换热控制系统 - Google Patents

一种蓄热器固体粒块换热控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种蓄热器固体粒块换热控制系统，可以实现高温、超大规模、低成本、高效率的蓄热，并适合于10-1500度的温度，蓄热能力达到或超过500GJ-1000GJ蓄热，本发明采用固体粒块作为蓄热材料，采用充热管道以及放热管道，充热管道与放热管道之间通过固体粒块池进行连接，将多个放热蓄热器与充热管道进行连接，并将多个蓄热器内的固体粒块卸载到充热管道上并运输到固体粒块池中，放热管道直接从充热管道直接获得固体粒块或者从固体粒块池中获得固体粒块，然后通过放热管道将固体粒块输送到蓄热器中使用，固体粒块中热能被使用后输送到解热器加热后，再通过充热管道进入，从而实现循环热能存储和利用。

Description

一种蓄热器固体粒块换热控制系统
技术领域
本发明涉及热能利用，特别是利用多个固体粒块蓄热器实现热能储存、交换和利用。 
背景技术
蓄热器是对热能进行储存的设备，现有的蓄热器为蒸汽型和液体蓄热器； 
在工业节能领域，将余热进行回收并储存，通常采用相变技术进行蓄热，在低温领域采用蓄冰技术实现蓄热；
在太阳能领域，采用熔融盐蓄热，虽然熔融盐可以实现高温的储存，但是由于其需要从固态转变为液体，因而需要热能将其加热，同时熔融盐的毒性、经济型、安全性也存在问题，因而熔融盐蓄热的使用受到限制。
在太阳能领域，也采用空气或其他气体进行蓄热，但其热熔小，无法实现大规模的热能存储。 
蓄能电站采用电能进行储存，特别是风电及光伏组成的电能，由于其无法实现储存，因而不得不大量的抛弃，造成大量的浪费。如果采用热能进行储存，需要具备大功率的存储能力的储存器。 
在电站及蓄热式供暖应用中，需要大规模的蓄热器，通常达到500GJ-1000GJ，这样大的蓄热器时多个采集系统及换热器实现的蓄热，因而需要实现大规模的蓄热技术。 
发明内容
本发明的目的是提供一种蓄热器固体粒块换热控制系统，可以实现高温、超大规模、低成本、高效率的蓄热，并适合于10-1500度的温度，蓄热能力达到或超过500GJ-1000GJ蓄热，本发明采用固体粒块作为蓄热材料，采用充热管道以及放热管道，充热管道与放热管道之间通过固体粒块池进行连接，将多个放热蓄热器与充热管道进行连接，并将多个蓄热器内的固体粒块卸载到充热管道上并运输到固体粒块池中，放热管道直接从充热管道直接获得固体粒块或者从固体粒块池中获得固体粒块，然后通过放热管道将固体粒块输送到蓄热器中使用，固体粒块中热能被使用后输送到解热器加热后，再通过充热管道进入，从而实现循环热能存储和利用。 
具体发明内容如下： 
一种蓄热器固体粒块换热控制系统，包括多个蓄热器，固体粒块，传感器，连接管道，控制器件，其特征是：设置有两种管道，一种为充热管道，另外一种为放热管道，充热管道与放热管道之间连接有固体粒块池，在充热管道上设置有多个充热接口，充热接口与固体粒块蓄热器进行连接，并将固体粒块蓄热器中的固体粒块卸载到充热管道上，充热管道内设置有动力装置，将固体粒块运输到固体粒块池中；放热管道从固体粒块池中将固体粒块装入到设置放热管道上并与放热管道的接口进行连接的蓄热器中，实现将固体粒块进行换热分配和控制，充热管道与放热管道以及动力设备的外部设置有保温材料，将在卸载、运输、固体粒块池、装入过程中对固体粒块进行保温；在放热管道连接的蓄热器中固体粒块温度低于设定之后，将固体粒块从蓄热器中卸载下来，再运送到解热区域，将固体粒块加热后，再通过充热管道卸载，这样可以循环使用。
在充热管道或放热管道上的每一个进口部位设置有传感器、阀门、连接器件、电子控制器件，可以完成蓄热器与系统的连接。 
固体粒块池内以及每个蓄热器接口处设置有动力装置，将固体粒块排放到所需要的管道部位、接口处、固体粒块箱内。 
动力提供装置为：电机、泵、电磁泵、风机、空压机、压缩机、运输代、料斗代的一种或多种。 
设置有中央控制系统，由计算机、软件、传感器、电子阀门、电子开关等组成，对每一个接口处以及每一个固体粒块箱内设置传感器、电子阀门、电子开关，用于实现对整个系统的控制。 
固体粒块选择自下列一种或多种：固体粒块的工作介质为低温-30-250度，中温250-600度，高温600-1300度，根据不同的温度使用不同的固体粒块。 
所述的固体粒块为由金属或非金属或其混合物组成的颗粒或者/和砖块，或者自然界存在额度沙粒、鹅卵石、小石块，固体粒块的形状为圆形、多边形、菱形、扇形、不规则现状。 
在固体粒块上加工有凹或/和凸部位，或者在固体粒块上设置有用于相互连接或者与其他器件连接的连接装置。 
所述的蓄热器是由一个容器组成，容器上设置有一个进口与一个出口，固体粒块可以通过进口放入到容器中，并可以从出口卸载固体粒块，容器外部设置有保温材料。 
保温材料选择下列可组合分割固体粒块蓄热器：纳米微珠、硅微粉、真空层、聚氨酯、聚苯、珍珠岩、玻璃纤维、保温水泥的可组合分割固体粒块蓄热器或多种；在外部保温材料外部还设置有另外的外部壳体。 
  
采用本发明的技术方案可产生如下的有益效果：
1、本发明采用固体粒块实现高温大规模、模块化换热和蓄热，可以将从不同的区域采集的热能进行合理分派到不同的蓄热器上使用，实现10-1500度的热能储存，安全可靠；
2、本发明可以实现可组合及分割的蓄热，实现大规模的组合及分割的蓄热站的组建。
3、本发明可以应用于工业余热、太阳能、地热、生物质等多种应用。 
附图说明
图1是固体粒块换热控制系统示意图。 
图2是半圆形固体粒块图。 
图3是固体粒块蓄热器。 
图4是充热或放热管道。 
图中标号含义： 
1：进口，2：出口，3：容器，4：固体粒块，5：固体粒块内部设置的槽道  6：固体粒块外部设置的凹结构，7：充热管道，8：充热蓄热器，9：放热管道，10：放热蓄热器，11：阀门，12：容器内部连接管道，13：固体粒块池，14：保温材料，15：动力设备。
具体实施方式
实施例1、固体粒块换热蓄热控制系统 
图1、4所示的固体粒块换热系统，由三个充热蓄热器8以及三个放热蓄热器10组成，以及一个固体粒块池13组成，三个充热蓄热器8与充热管道7进行连接，并将固体粒块下载到充热管道7上，图4所示的管道示意图，充热或放热管道由动力装置15及保温材料14组成，案例中选用传输带，将固体粒块传输到固体粒块池中，或直接的传送到放热管道9上，三个放热蓄热器10的与放热管道9进行连接，三个放热蓄热器19与放热管道9进行连接，同时充热管道7与放热管道9进行连接。
所述的蓄热器8、10如图3神所示，由一个含有进口1与出口2的容器3组成，在其内部设置有固体粒块4； 
充热蓄热器8与充热管道连接后，打开充热蓄热器8进出口1阀门11，将固体粒块下载到充热管道上7，固体粒块通过传送带被运输到固体粒块池中或直接的被运输到放热管道9上，固体粒块4通过传送带被运输到放热蓄热器被使用，放热蓄热器被使用后，其固体粒块再次被运输到加热区域进行加热，被加热的固体粒块放置到蓄热器中，被运送到充热管道区域，将固体粒块下载到充热管道，实现了热能的传输和大规模的热能交换和使用。
与放热蓄热器内的固体粒块进行换热，流体释放热能温度降低，流体再循环进入到高温充热蓄热器内进行加热，这样反复直到充热蓄热器与放热蓄热器之间温度平衡。 
如果希望得到三个都是温度一样的蓄热温度，可以将三个充热蓄热器与三个放热蓄热器同时打开进行流体循环。 
如果将三个充热蓄热器同时打开，开始打开一个放热蓄热器，将第一个放热蓄热器放满热能之后，再对第二个进行放热，再第三个，这样的顺序使得三个被发放的蓄热器的温度由差别，第一最高、第二个其次，第三个最低，这样可以充分的将蓄热器的热能进行释放。 
也可以将充热蓄热器分别或者共同下载固体粒块，也可以分别的下载，对于放热蓄热器，可以分别的装入也可以分别的装入，充热蓄热器或放热蓄热器可以无限的根据需要增加，直到满足需要为止。 

Claims (10)

1.一种蓄热器固体粒块换热控制系统，包括多个蓄热器，固体粒块，传感器，连接管道，控制器件，其特征是：设置有两种管道，一种为充热管道，另外一种为放热管道，充热管道与放热管道之间连接有固体粒块池，在充热管道上设置有多个充热接口，充热接口与固体粒块蓄热器进行连接，并将固体粒块蓄热器中的固体粒块卸载到充热管道上，充热管道内设置有动力装置，将固体粒块运输到固体粒块池中；放热管道从固体粒块池中将固体粒块装入到设置放热管道上并与放热管道的接口进行连接的蓄热器中，实现将固体粒块进行换热分配和控制，充热管道与放热管道以及动力设备的外部设置有保温材料，将在卸载、运输、固体粒块池、装入过程中对固体粒块进行保温；在放热管道连接的蓄热器中固体粒块温度低于设定之后，将固体粒块从蓄热器中卸载下来，再运送到解热区域，将固体粒块加热后，再通过充热管道卸载，这样可以循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种蓄热器固体粒块换热控制系统，其特征是：在充热管道或放热管道上的每一个进口部位设置有传感器、阀门、连接器件、电子控制器件，可以完成蓄热器与系统的连接。
3.根据权利要求1所述的一种蓄热器固体粒块换热控制系统，其特征是：固体粒块池内以及每个蓄热器接口处设置有动力装置，将固体粒块排放到所需要的管道部位、接口处、固体粒块箱内。
4.根据权利要求3所述的一种蓄热器固体粒块换热控制系统，其特征是：动力提供装置为：电机、泵、电磁泵、风机、空压机、压缩机、运输代、料斗代的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种蓄热器固体粒块换热控制系统，其特征是：设置有中央控制系统，由计算机、软件、传感器、电子阀门、电子开关等组成，对每一个接口处以及每一个固体粒块箱内设置传感器、电子阀门、电子开关，用于实现对整个系统的控制。
6.根据权利要求1所述的一种蓄热器固体粒块换热控制系统，其特征是：固体粒块选择自下列一种或多种：固体粒块的工作介质为低温-30-250度，中温250-600度，高温600-1300度，根据不同的温度使用不同的固体粒块。
7.根据权利要求1所述的一种蓄热器固体粒块换热控制系统，其特征是：所述的固体粒块为由金属或非金属或其混合物组成的颗粒或者/和砖块，或者自然界存在额度沙粒、鹅卵石、小石块，固体粒块的形状为圆形、多边形、菱形、扇形、不规则现状。
8.根据权利要求1所述的一种蓄热器固体粒块换热控制系统，其特征是：在固体粒块上加工有凹或/和凸部位，或者在固体粒块上设置有用于相互连接或者与其他器件连接的连接装置。
9.根据权利要求1所述的一种蓄热器固体粒块换热控制系统，其特征是：所述的蓄热器是由一个容器组成，容器上设置有一个进口与一个出口，固体粒块可以通过进口放入到容器中，并可以从出口卸载固体粒块，容器外部设置有保温材料。
10.根据权利要求1所述的一种蓄热器固体粒块换热控制系统，其特征是：保温材料选择下列可组合分割固体粒块蓄热器：纳米微珠、硅微粉、真空层、聚氨酯、聚苯、珍珠岩、玻璃纤维、保温水泥的可组合分割固体粒块蓄热器或多种；在外部保温材料外部还设置有另外的外部壳体。
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