CN110118444A - 太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置，包括绝热外护壳，所述绝热外护壳为长条形形状，在所述绝热外护壳的两端设置有导热介质进口和导热介质出口，在导热介质进口和导热介质出口之间的绝热外护壳内部设有上下交错布置的耐高温折流板，其中位于下方的耐高温折流板的底部和两侧与绝热外护壳的内壁连接，顶部与绝热外护壳的内壁保留间隙，位于上方的耐高温折流板的顶部和两侧与绝热外护壳的内壁连接，底部与绝热外护壳的内壁保留间隙。本发明采用全机械结构，密封性好；采用集装箱式结构，方便运输、安装和布置；无内件，无转动件，故障率低，维护量较小；常压设备，造价便宜。

Description

太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置

技术领域

本发明涉及太阳能储热技术领域，具体的说是一种太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置。

背景技术

随着采暖季的到来，越来越多的燃煤锅炉开始工作，势必给本就脆弱的大气环境带来压力。众所周知，太阳能是一种取之不竭的清洁能源，关于太阳能的各种应用在全球范围内正在如火如荼地展开。其优势在于几乎不需要能源消耗，并且能够大幅减少碳排放，避免在使用过程中出现空气污染。推行清洁取暖，能够在全面满足北方地区冬季供暖需求的同时，大幅降低污染物排放，进而有效减少因城乡供暖导致的化石能源消耗和碳排放总量。

太阳能应用是目前最广泛、技术最为成熟的新型清洁能源。然而，太阳能的获取具有时效性，受到自然季节和气候变化的影响，呈现出随机性、波动性和间歇性的特点，且太阳能只能在白天进行收集，无法持续到黑夜。

供暖与太阳能集热刚好相反，白天气温较高，对热量需求有限，夜晚则是供暖负荷需求高峰，为了确保以太阳能为热源的供暖可以在夜间持续进行，供暖站需要对白天收集到的太阳能进行存储。如何高效储热（储能），是目前清洁能源供暖推广应用的瓶颈技术。

储热形式大致分为液体、气体、固体等几种形式，目前比较成熟、应用较为广泛的大部分为液体储热，如熔盐储热。其他各储热系统中采用的储热介质分别为导热油、相变材料、水蒸气等等，但都存在造价较高、有毒、高压等缺点。而固体储热通常采用由石英砂、陶粒、花岗岩、卵石、砾石、黄沙、河沙、钢筋混凝土、碎石、卵石混凝土、黏土、铁砂、粉状活性炭、锰砂等等普通建筑材料制作，具有造价较低、对环境友好、可以常压存储等特点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置，用固体储热方法，将线性菲涅尔、槽式、塔式、碟式及其它清洁能源产生的高温热能，存储于固体储热装置中，最终实现低成本高温储热。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来具体实现：

太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置，包括绝热外护壳，所述绝热外护壳为长条形形状，在所述绝热外护壳的两端设置有导热介质进口和导热介质出口，在导热介质进口和导热介质出口之间的绝热外护壳内部设有上下交错布置的耐高温折流板，其中位于下方的耐高温折流板的底部和两侧与绝热外护壳的内壁连接，顶部与绝热外护壳的内壁保留间隙，位于上方的耐高温折流板的顶部和两侧与绝热外护壳的内壁连接，底部与绝热外护壳的内壁保留间隙；在所述绝热外护壳的内部填充有固体储热颗粒或固体储热块，所述固体储热颗粒或固体储热块之间具有间隙并充填有导热介质。

固体储热颗粒或固体储热块材质可采用石英砂、陶粒、花岗岩、卵石、砾石、黄沙、河沙、钢筋混凝土、碎石、卵石混凝土、黏土、铁砂、粉状活性炭、锰砂等固体储热材料。

所述绝热外护壳，包括由外至内的集装箱外护壳、拆卸式保温外衣、绝热隔离层、储热模块外器壁和保温内衬，其中绝热隔离层内不设置填充物。

所述集装箱外护壳为碳钢材质。

所述拆卸式保温外衣采用耐高温、防火、隔热材料制成，包括由内到外的内衬层、隔热层和外保护层，其内衬层采用耐高温复合涂层纤维布等耐温材料，中间的隔热层采用耐高温硅酸盐、陶瓷纤维等保温材料，外保护层采用柔性耐高温防火布等材料，并且以上材料均采用非石棉类环保材料。

保温内衬的材质采用耐高温轻质保温浇注料，主要成分包括铝酸盐水泥、高铝细料、陶粒及若干添加剂等。

耐高温折流板材质可采用不锈钢、耐火砖、格子砖、高温水泥等。

所述导热介质为导热油、熔盐、水、蒸汽火空气中的任意一种或多种。

本发明与背景技术相比，具有以下有益效果：

（1）太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置具有结构简单，易于实施，单模块储热能流密度大，采用的材料均为普通建筑材料，可显著降低储热系统初投资至少30%以上。因此，根据清洁供暖发展要求，选用一种较为廉价的储热装置，将在一定程度上降低供暖成本，减少初投资。

（2）目前储热介质普遍采用高温熔盐、水、导热油等，然而像高温熔盐，存在罐体破裂风险；水存在占地面积极大、饱和蒸气压压强高；导热油有毒。然而相比之下固体储热材料不存在上述问题。

（3）采用折流结构，传热介质在储热材料里面，流动路程大、时间长、换热充分。

本发明提供了一种太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置，采用全机械结构，密封性好；采用集装箱式结构，方便运输、安装和布置；无内件，无转动件，故障率低，维护量较小；常压设备，造价便宜。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置示意图。

图2为绝缘外护壳的截面示意图。

具体实施方式

实施例：如图1-2所示，本发明实施例提供的太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置，包括绝热外护壳10，所述绝热外护壳10为长条形形状，在所述绝热外护壳10的两端设置有导热介质进口11和导热介质出口12，在导热介质进口11和导热介质出口12之间的绝热外护壳内部设有上下交错布置的耐高温折流板16，其中位于下方的耐高温折流板16的底部和两侧与绝热外护壳10的内壁连接，顶部与绝热外护壳的内壁保留间隙，位于上方的耐高温折流板16的顶部和两侧与绝热外护壳10的内壁连接，底部与绝热外护壳的内壁保留间隙；在所述绝热外护壳的内部填充有固体储热颗粒或固体储热块18，所述固体储热颗粒或固体储热块18之间具有间隙并充填有导热介质。

固体储热颗粒或固体储热块18材质可采用石英砂、陶粒、花岗岩、卵石、砾石、黄沙、河沙、钢筋混凝土、碎石、卵石混凝土、黏土、铁砂、粉状活性炭、锰砂等固体储热材料。储热材料的储热温度为常温～600℃，压强为常压～4Mpa。

所述绝热外护壳10，包括由外至内的集装箱外护壳13、拆卸式保温外衣14、绝热隔离层17、储热模块外器壁19和保温内衬15，其中绝热隔离层内不设置填充物。

所述集装箱外护壳为碳钢材质。

所述拆卸式保温外衣14采用耐高温、防火、隔热材料制成，包括由内到外的内衬层、隔热层和外保护层，其内衬层采用耐高温复合涂层纤维布等耐温材料，中间的隔热层采用耐高温硅酸盐、陶瓷纤维等保温材料，外保护层采用柔性耐高温防火布等材料，并且以上材料均采用非石棉类环保材料。

保温内衬15的材质采用耐高温轻质保温浇注料，主要成分包括铝酸盐水泥、高铝细料、陶粒及若干添加剂等。

耐高温折流板16材质可采用不锈钢、耐火砖、格子砖、高温水泥等。耐高温折流板的结构为普通平板，板高为集装箱高度的100%，板厚为3mm～400mm，板宽可为集装箱宽度的75%～95%，同时为传热介质,提供了迷宫形流道。

所述导热介质为导热油、熔盐、水、蒸汽火空气中的任意一种或多种。

本发明提供了一种太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置，采用全机械结构，密封性好；采用集装箱式结构，方便运输、安装和布置；无内件，无转动件，故障率低，维护量较小；常压设备，造价便宜。

储热系统也可由n+1太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置组成，形成多模块结构配有自动控制系统控制气量，进而控制模块储热速率，达到热量稳定输入和输出的目的，实现跨季节无人值守储热。太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置可在常温～600℃范围温度，常压～4Mpa范围压力下正常运行。

最后应说明的是：以上所述仅为发明的优选实施例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.太阳能折流结构集装箱式高温固体储热装置，其特征在于，包括绝热外护壳，所述绝热外护壳为长条形形状，在所述绝热外护壳的两端设置有导热介质进口和导热介质出口，在导热介质进口和导热介质出口之间的绝热外护壳内部设有上下交错布置的耐高温折流板，其中位于下方的耐高温折流板的底部和两侧与绝热外护壳的内壁连接，顶部与绝热外护壳的内壁保留间隙，位于上方的耐高温折流板的顶部和两侧与绝热外护壳的内壁连接，底部与绝热外护壳的内壁保留间隙；在所述绝热外护壳的内部填充有固体储热颗粒或固体储热块，所述固体储热颗粒或固体储热块之间具有间隙并充填有导热介质。

2.如权利要求1所述的固体储热装置，其特征在于，

固体储热颗粒或固体储热块材质可采用石英砂、陶粒、花岗岩、卵石、砾石、黄沙、河沙、钢筋混凝土、碎石、卵石混凝土、黏土、铁砂、粉状活性炭、锰砂等固体储热材料。

3.如权利要求1所述的固体储热装置，其特征在于，

所述绝热外护壳，包括由外至内的集装箱外护壳、拆卸式保温外衣、绝热隔离层、储热模块外器壁和保温内衬，其中绝热隔离层内不设置填充物。

4.如权利要求3所述的固体储热装置，其特征在于，

所述集装箱外护壳为碳钢材质。

5.如权利要求3所述的固体储热装置，其特征在于，

所述拆卸式保温外衣采用耐高温、防火、隔热材料制成，包括由内到外的内衬层、隔热层和外保护层，其内衬层采用耐高温复合涂层纤维布等耐温材料，中间的隔热层采用耐高温硅酸盐、陶瓷纤维等保温材料，外保护层采用柔性耐高温防火布等材料，并且以上材料均采用非石棉类环保材料。

6.如权利要求3所述的固体储热装置，其特征在于，

保温内衬的材质采用耐高温轻质保温浇注料，主要成分包括铝酸盐水泥、高铝细料、陶粒及若干添加剂等。

7.如权利要求3所述的固体储热装置，其特征在于，

耐高温折流板材质可采用不锈钢、耐火砖、格子砖、高温水泥等。

8.如权利要求1所述的固体储热装置，其特征在于，

所述导热介质为导热油、熔盐、水、蒸汽火空气中的任意一种或多种。