CN208872158U - 一种储热结构及储热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能光热发电储热技术领域，尤其涉及一种储热结构及储热装置，该储热结构，包括储热介质，储热介质包括至少两层储热板材，相邻的储热板材之间通过支撑条隔离,储热板材之间的间隙构成换热通道。本申请中的储热结构，换热通道与储热板材之间的接触面积更大，使得储热介质储热/取热的效率更高；而且，换热通道分布面积大，利于储热板材各部分温度趋于均匀，使储热介质的利用率更高。

Description

一种储热结构及储热装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能光热发电储热技术领域，尤其涉及一种储热结构及储热装置。

背景技术

随着世界能源消耗的不断增加和石油等不可再生能源的日益减少,能源短缺已经成为严重影响人们生活和制约社会发展的重大问题。在众多的可再生能源中，太阳能资源非常丰富，太阳能发电愈加受到人们的重视。

太阳能光热发电，通过采集太阳光的热能，将传热工质加热成蒸汽态，利用蒸汽对传统汽轮机进行发电。光热发电可对热能进行存储，在夜间或阴雨天太阳光不充足时，再取热进行发电，进而使发电可连续进行。

热能通过储热装置进行存取，目前，常用的固态储热装置，其结构一般为在储热介质内设置换热管，储热时，换热管内通入传热工质，传热工质的热量存储到储热介质中，取热时，换热管内通入取热工质，取热工质吸收储热介质的热量。

上述结构，储热和取热时传热工质/取热工质与储热介质之间的换热面积即为换热管管壁的面积，换热面积相对较小，储热及取热时热交换的效率较低；而且，储热时容易造成储热介质温度不均，在换热管周边的储热介质的温度较高，距离换热管越远，储热介质的温度相对越低。

实用新型内容

本实用新型提供一种储热结构及储热装置，其适用于固态储热装置，增大换热通道与储热介质之间的换热面积，换热效率高，且储热介质温度更均匀。

根据本实用新型的实施例，提供了一种储热结构，包括储热介质，所述储热介质包括至少两层储热板材，相邻的所述储热板材之间通过支撑条隔离，所述储热板材之间的间隙构成换热通道。

进一步地，每层所述储热板材上开有通孔，多层所述储热板材的通孔形成出口通道；

相邻的两层所述储热板材之间的所述支撑条呈螺旋状分布，所述储热板材和所述支撑条之间的空间形成螺旋状的换热通道；所述换热通道的进口位于所述储热板材的边缘，所述换热通道的出口与所述出口通道连通。

进一步地，所述储热板材的边缘设有封挡所述换热通道的封板，奇数层的所述储热板材的中心设置通孔构成所述换热通道的进口，偶数层的所述储热板材的边缘设置环形开口构成所述换热通道的出口。

进一步地，所述支撑条包括多个子支撑条，所述储热板材包括多块子储热板。

进一步地，相邻的所述储热板材之间还设有支撑块。

进一步地，所述储热板材为石板材，所述支撑条和所述支撑块为钢板条和/或石板条。

进一步地，多层所述储热板材叠加呈柱状结构，所述出口通道位于柱状结构的轴线上。

进一步地，多层所述储热板材叠加呈柱状结构，奇数层的所述储热板材的进口位于柱状结构的轴线上。

本实用新型还提供一种储热装置，包括上述储热结构。

由以上技术方案可知，本申请中的储热结构，储热介质为储热板材，在两相邻的储热板材之间利用支撑条形成换热通道，传热/取热工质在换热通道内流动实现与储热板材之间的换热，以完成储热/取热。

该储热结构及储热装置，换热通道与储热板材之间的接触面积更大，使得储热介质储热/取热的效率更高；而且，换热通道分布面积大，利于储热板材各部分温度趋于均匀，使储热介质的利用率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的储热结构一种优选结构的示意图；

图2为图1中含支撑条的单层储热板材的结构示意图；

图3为本实用新型提供的储热装置包括两个储热单元时储热工质流动的示意图；

图4为本实用新型提供的储热装置储热时上储热单元储热工质流动示意图；

图5为本实用新型提供的储热装置储热时下储热单元储热工质流动示意图：

图6为本实用新型提供的储热结构另一种优选结构的示意图；

图7为图6中含支撑条的单层储热板材的结构示意图；

图8为本实用新型提供的储热装置内储热工质流动的示意图。

图中：

1、储热板材；2、通孔；3、支撑条；4、换热通道；5、出口通道；6、支撑块；7、储热单元；8、封板；9、环形开口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-8所示，一种储热结构，包括储热介质，储热介质包括至少两层储热板材1，相邻的储热板材1之间通过支撑条3隔离，储热板材1之间的间隙构成换热通道。

相邻的储热板材1之间利用支撑条3隔离，使得相邻的储热板材1之间形成可流通储热/取热工质的换热通道4，储热板材1作为储热介质与换热通道4内的通储热/取热工质直接接触，换热面积大，利于储热介质的均温,使储热/取热的效率更高、利用率高，且可节约换热管路的成本投入。

为了使储热/取热工质与储热介质进行更充分的储热/取热，将换热通道4设置的更长，具有充分的行程，而行程更长会导致储热结构的体积较大，增加用地成本，因此，可采用盘旋的流动形式，具体的：

一种优选的实施方式：如图1-5所示,每层储热板材1上开有通孔2，多层储热板材1的通孔2形成出口通道5；

相邻的两层储热板材1之间的支撑条3呈螺旋状分布,储热板材1和支撑条3之间的空间形成螺旋状的换热通道4；换热通道4的进口位于储热板材1的边缘，换热通道4的出口与出口通道5连通。

储热/取热工质在螺旋状的换热通道4内盘旋流动,满足充分换热的同时降低了储热装置的体积。优选的，多层储热板材1叠加呈柱状结构，出口通道5位于柱状结构的轴线上。换热通道4的进口在柱状结构的边缘，即外壁上，换热通道4通过盘旋多圈之后与轴线处的出口通道5连通。

如图3-5所示，基于上述螺旋状的换热通道4的结构，本实用新型还提供一种储热装置，包括至少两个储热单元7，每个储热单元7包括上述储热结构，即包括螺旋状的换热通道4，多个储热单元7叠加设置；相邻的储热单元7的出口通道5相互连通。以两个储热单元7为例，单个储热单元7的直径为8m，设置500层储热板材1，储热板材1的厚度为15毫米，出口通道5为圆筒形通道，其内径为500-1000毫米。两个储热单元7相互叠加，两出口通道5连通，其中位于上方的储热单元7的出口通道5的顶部开口封堵，位于下方的储热单元7的出口通道5的底部开口封堵。优选的，储热工质及取热工质为空气。

如图3所示，储热时，位于上方的储热单元7储热结构中的螺旋状的换热通道4的进口通入储热工质，储热工质在换热通道4内流通，图4所示，传热工质在螺旋状的换热通道4内与储热板材1充分换热，储热板材1升温。位于上方的储热单元7中，每层均通入储热工质，每层的储热工质汇集到位于上方的储热单元7的出口通道5内，进一步地向下流动，进入到位于下方的储热单元7的出口通道5内，在下方的出口通道5内再由内向外流动，图5所示，传热工质再与位于下方的储热单元7中的储热板材1换热，储热板材1升温，完成换热的传热工质由位于下方的储热单元7的螺旋状的换热通道4的外部端口排出，储热结束。

取热时，取热工质与上述储热工质的流动方式相同，取热工质与储热板材1换热升温，最终以高温状态排出储热单元7。其中，由于储热时，储热单元7中起始位置的温度要高于末端位置的温度，因此，优选的取热工质的流动方向与储热工质的流动方向相反；如，储热时，储热工质由位于上方的储热单元7进入，位于下方的储热单元7排出；则取热时，取热工质由位于下方的储热单元7进入，位于上方的储热单元7排出。取热时，取热工质由相对温度较低的位置进入储热单元7，温度逐渐提升，提高取热时的稳定性。

其中，储热装置还可为一整体结构，即储热结构包括多层叠加设置的储热板材1，可将储热结构中的多层储热板材1平均分为几部分，如分为上下两部分，储热时，上部分由外向内流动储热工质，下部分由内向外流动储热工质；取热时，取热工质流动相反。

另一种优选的实施方式，如图6-8所示，储热板材1的边缘设有封挡换热通道4的封板8，奇数层的储热板材1的中心设置通孔2构成换热通道4的进口，偶数层的储热板材1的边缘设置环形开口9构成换热通道4的出口。优选的,多层储热板材1叠加呈柱状结构，奇数层的储热板材1的进口2位于柱状结构的轴线上。

换热通道4的入口在上一层储热板材1的中部为一通孔2，换热通道4的出口在下一层储热板材1的边缘为一环形开口9，如图6所示，相邻的两层储热板材1之间通过支撑条3隔离，支撑条3采用多根支撑的形式，多根支撑条3之间非连续，确保储热/取热工质可正常流动。

如图7和图8所示，图中结构为一种储热装置，包括上述储热结构()；储热时，储热工质由位于奇数层的储热板材1的通孔2进入换热通道4，储热工质在换热通道4内流动至相邻的偶数层的储热板材1的环形开口9，在环形开口9流出当前换热通道4，储热介质继续流动，再次汇聚到下方的奇数层储热板材1的通孔2处，继续向下流动；储热工质在多层储热板材1之间由内到外、由外到内的流动，实现与储热板材1之间的充分换热，同时，盘旋流动的方式进一步节省空间。

取热时，取热工质的流动方式与储热工质的流动方式相同，但是可与储热工质的流动方向相反。如，当储热时，储热工质由上向下流动，则取热时，取热工质可由下向上流动，使得取热工质由相对温度较低的位置进入储热结构，温度逐渐提升，提高取热时的稳定性。

作为本实施例的优选实施方式，储热结构的外径为数米或数十米，因此，为了方便制造及现场施工，将储热板材1和支撑条3均设置为分体结构，即支撑条3包括多个子支撑条3，储热板材1包括多块子储热板。在工厂完成子支撑条3和子储热板材1的生产，运送至施工现场后，再拼装成储热结构，其中，储热板材1上的通孔2可由多块子储热板拼接成型。

在储热结构中，相邻的两层储热板材1之间全部通过支撑条3支撑隔离，为了进一步提高隔离效果，相邻的储热板材1之间的距离保持不变，即在相邻的储热板材1之间还设有支撑块6，支撑块6位于换热通道4内。

每个支撑块6单独设置在换热通道4内，位于相邻的两个支撑条3之间，支撑块6的宽度小于换热通道4的宽度，以确保支撑块6不封挡换热通道4，储热/取热工质可在换热通道4内顺利流通。支撑块6的位置不定，可间隔一定距离均匀或非均匀设置。

优选的，储热板材1为石板材，支撑条3和支撑块6为钢板条和/或石板条。

本实用新型还提供一种储热装置，包括上述储热结构。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种储热结构，包括储热介质，其特征在于，所述储热介质包括至少两层储热板材，相邻的所述储热板材之间通过支撑条隔离,所述储热板材之间的间隙构成换热通道。

2.根据权利要求1所述的储热结构，其特征在于，每层所述储热板材上开有通孔，多层所述储热板材的通孔形成出口通道；

相邻的两层所述储热板材之间的所述支撑条呈螺旋状分布,所述储热板材和所述支撑条之间的空间形成螺旋状的换热通道；所述换热通道的进口位于所述储热板材的边缘，所述换热通道的出口与所述出口通道连通。

3.根据权利要求1所述的储热结构，其特征在于，所述储热板材的边缘设有封挡所述换热通道的封板，奇数层的所述储热板材的中心设置通孔构成所述换热通道的进口，偶数层的所述储热板材的边缘设置环形开口构成所述换热通道的出口。

4.根据权利要求1所述的储热结构，其特征在于，所述支撑条包括多个子支撑条，所述储热板材包括多块子储热板。

5.根据权利要求1所述的储热结构，其特征在于，相邻的所述储热板材之间还设有支撑块。

6.根据权利要求5所述的储热结构，其特征在于，所述储热板材为石板材，所述支撑条和所述支撑块为钢板条和/或石板条。

7.根据权利要求2所述的储热结构，其特征在于，多层所述储热板材叠加呈柱状结构，所述出口通道位于柱状结构的轴线上。

8.根据权利要求3所述的储热结构，其特征在于，多层所述储热板材叠加呈柱状结构，奇数层的所述储热板材的进口位于柱状结构的轴线上。

9.一种储热装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的储热结构。