CN210400113U - 一种相变熔盐储热单元以及相变熔盐储热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了相变熔盐储热单元以及相变熔盐储热装置，储热单元包括主体结构、前盖、后盖；主体结构包括壳体与挡板，壳体为前端、后端分别开口的柱状体，挡板在壳体内部，其将主体结构分割成储热介质存储腔、传热介质流动通道；前盖、后盖分别固定在主体结构前端、后端；前盖与主体结构前端截面形状相同，前盖上开有前盖通孔，前盖通孔的形状、位置与传热介质流动通道前端开口的形状、位置相适应，前盖通孔的数量与传热介质流动通道前端开口的数量相一致；后盖与主体结构后端截面形状相同，后盖上开有后盖通孔，后盖通孔的形状、位置与传热介质流动通道后端开口的形状、位置相适应，后盖通孔的数量与传热介质流动通道后端开口的数量相一致。

Description

一种相变熔盐储热单元以及相变熔盐储热装置

技术领域

本实用新型涉及热利用领域，特别涉及一种相变熔盐储热单元以及相变熔盐储热装置。

背景技术

随着全球能源的日益短缺与人们绿色环保意识的觉醒，将能源进行存储以实现更好的供需时间匹配已经成为当前节能减排领域的热点。为此，全球范围内已经掀起了对储能新技术研究的热潮。热能储能技术是储能技术中的一个重要分支，在供暖、发电等应用领域中有着广泛的应用场景。

热能储能技术根据原理的不同主要分为显热储热和潜热材料储热两种。其中显热储热的载体常见的有水和混凝土。水储热是将水加热到一定的温度，使热能存储在水中，当需要使用时，再将其释放出来提供采暖或直接作为热水供人们使用。但水储热存在100℃温度的限制。混凝土储热可达较高的温度，但这两种显热储热方式在应用中都存在诸多缺点，比如热损失大、占用建筑面积大、热密度低以及热效率低等，且在储放热的过程中储热单元的温度波动较大，这会造成热功率释放不稳定，导致用户端的热流量不断变化等问题。

在工业应用中，利用相变潜热储热是最为理想和可行的。相变材料相变(固-液或液-固)过程中吸收(释放)大量热量而实现能量转换，其蓄能密度大、效率高、吸放热过程几乎在等温条件下进行，可为蒸汽生产提供一个恒温的热源，提高系统的稳定性。

现有技术中已经存在利用相变材料储热的装置，如专利号为ZL 201220468883.5、名称为“复合型相变储热装置”的中国实用新型专利，专利号为ZL 201520438698.5、名称为“储能装置”的中国实用新型专利等，均对利用相变材料进行储热的装置的结构做了说明。这些储热装置均能较好地利用相变材料的特性完成储热的功能。但这些储热装置的结构较为复杂、且多使用金属材料，整个装置的成本较高，不利于储能设备的大规模推广与应用，特别是在大规模储热的应用场景中，成本上的劣势显得尤为明显。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的储热装置热密度低、热源温度不稳定放热吸热功率难以控制、设计生产和集成的成本高的缺点，从而提供一种成本低、灵活性高的熔盐储热单元以及相变熔盐储热装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种相变熔盐储热单元，包括主体结构1、前盖2、后盖3；其中，

所述主体结构1包括壳体11与挡板12，所述壳体11为前端、后端分别开口的柱状体，所述挡板12在壳体11的内部，其将主体结构1进一步分割成用于存储储热介质的储热介质存储腔13、用于传输传热介质的传热介质流动通道14；所述前盖 2、后盖3分别固定在所述主体结构1的前端、后端；所述前盖2与所述主体结构1 前端截面的形状相同，前盖2上开有前盖通孔21，所述前盖通孔21的形状、位置与所述主体结构1中传热介质流动通道14的前端开口的形状、位置相适应，所述前盖通孔21的数量与传热介质流动通道14的前端开口的数量相一致；所述后盖3与所述主体结构1后端截面的形状相同，所述后盖3上开有后盖通孔31，所述后盖通孔 31的形状、位置与所述主体结构1中传热介质流动通道14的后端开口的形状、位置相适应，所述后盖通孔31的数量与传热介质流动通道14的后端开口的数量相一致。

上述技术方案中，还包括电加热棒，所述电加热棒安装在储热介质存储腔13或传热介质流动通道14内。

上述技术方案中，所述主体结构1为六棱柱形，或圆柱体形，或长方体形，或正方体形，或三角柱形，或五棱柱形。

上述技术方案中，所述储热介质存储腔13被所述挡板12分割成横截面为三角形的棱柱型，或横截面为长方形的棱柱型，或横截面为正方形的棱柱型，或横截面为圆形的圆柱体形。

上述技术方案中，所述传热介质流动通道14被所述挡板12分割成横截面为圆形的圆柱体形，或横截面为三角形的棱柱型，或横截面为长方形的棱柱型，或横截面为正方形的棱柱型。

上述技术方案中，所述相变熔盐储热单元在制造时采用混凝土浇筑，在浇筑时将所述主体结构1、前盖2、后盖3分开浇筑，然后再将所述前盖2、后盖3分别固定到所述主体结构1上；或将所述主体结构1、前盖2一体浇筑，将所述后盖3单独浇筑，然后将所述后盖3固定到一体化浇铸件上；或将所述主体结构1、后盖3一体浇筑，将所述前盖2单独浇筑，然后将所述前盖2固定到一体化浇铸件上；或将所述主体结构1、前盖2、后盖3一体化浇筑，然后在所述前盖2或后盖3上额外开有用于给所述储热介质存储腔13填充储热介质的通孔，待储热介质填充完毕后，再将该通孔闭合。

本实用新型还提供了一种相变熔盐储热装置，该装置包括至少两个相变熔盐储热单元，所述至少两个相变熔盐储热单元通过管路将各自的传热介质流动通道14串联或并联起来。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的熔盐储热单元采用熔盐的相变潜热储热，热密度较高且储热单元温度恒定，相比于其他显热储能设备，可大幅提高出产蒸汽的质量和稳定性；

2、储热介质和传热介质在结构中合理均匀分布，可以兼顾储热单元的可靠性和传热效率；

3、本实用新型的熔盐储热单元可模块化生产并且串并联集成大型储热设备，灵活性高，成本低，且更易于生产、销售、运输和使用。

附图说明

图1为本实用新型的相变熔盐储热单元的结构示意图；

图2为本实用新型的相变熔盐储热单元装配后的示意图。

图面说明

1 主体结构 2 前盖

3 后盖 11 壳体

12 挡板 13 储热介质存储腔

14 传热介质流动通道 21 前盖通孔

31 后盖通孔

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步的描述。

参考图1，在一个实施例中，本实用新型的相变熔盐储热单元是一个结构化的蜂窝式柱体，它包括主体结构1、前盖2、后盖3；其中主体结构1的横截面成蜂窝状，其最外层为壳体11，通过其内部的挡板12，主体结构1被进一步分割成储热介质存储腔13、传热介质流动通道14；所述前盖2、后盖3可分别固定在所述主体结构1 的前端、后端。所述前盖2与所述主体结构1前端截面的形状相同，前盖2上开有前盖通孔21，所述前盖通孔21的形状、位置与所述主体结构1中传热介质流动通道14的前端开口的形状、位置相适应，所述前盖通孔21的数量与传热介质流动通道 14的前端开口的数量相一致；所述后盖3与所述主体结构1后端截面的形状相同，后盖3上开有后盖通孔31，所述后盖通孔31的形状、位置与所述主体结构1中传热介质流动通道14的后端开口的形状、位置相适应，所述后盖通孔31的数量与传热介质流动通道14的后端开口的数量相一致。

在本实施例中，所述主体结构1成六棱柱形，在其他实施例中，主体结构1的形状并不局限于六棱柱形，也可以是圆柱体形、长方体形、正方体形、三角柱形、五棱柱形，或其他本领域技术人员可想到的形状等，在应用时可根据应用场景的需要决定选用哪种形状。

在本实施例中，所述储热介质存储腔13被挡板12分割成横截面为近三角形的棱柱形，当前盖2、后盖3固定在所述主体结构1上后，该储热介质存储腔13为封闭区域，内部可填充熔融盐。在其他实施例中，储热介质存储腔13也可以是横截面为长方形、正方形等其他形状的棱柱形，或横截面为圆形的圆柱体形。

在本实施例中，传热介质流动通道14被挡板12分割成横截面为圆形的圆柱体形。在其他实施例中，传热介质流动通道14也可以是横截面为长方形、正方形、三角形等其他形状的棱柱形。

所述传热介质可以是水、油、空气等流体。

所述主体材料是水泥。

所述相变储热介质是熔融盐。

在另一个实施例中，本实用新型的相变熔盐储热单元还包括电加热棒，所述电加热棒可安装在储热介质存储腔13或传热介质流动通道14内，在需要的时候对存储于储热介质存储腔13内的储热介质进行加热或对传热介质流动通道14内的传热介质进行加热。

本实用新型的相变熔盐储热单元在制造时可采用混凝土浇筑，在浇筑时可将主体结构1、前盖2、后盖3分开浇筑，然后再将前盖2、后盖3分别固定到主体结构 1上；也可将主体结构1、前盖2(或后盖3)一体浇筑，将后盖3(或前盖2)单独浇筑，然后将后盖3(或前盖2)固定到一体化浇铸件上；还可将主体结构1、前盖 2、后盖3一体化浇筑，但此时需要在前盖2或后盖3上额外开有用于给储热介质存储腔13填充储热介质的通孔，待储热介质填充完毕后，再将该通孔闭合。图2即为相变熔盐储热单元装配后的示意图。

本实用新型的相变熔盐储热单元可单独使用，也可根据应用场景的需要将多个相变熔盐储热单元组合在一起使用。需要将多个相变熔盐储热单元组合在一起使用时，可通过管路将不同相变熔盐储热单元的传热介质流动通道14串联或并联起来，形成一个大型且规模灵活的储热岛。

本实用新型的相变熔盐储热单元可应用于多个场合。例如，在一个太阳能热电站，在光照充足的白天需要将一部分热能存储起来。此时，可通过外部的管路将多余的热能通过传热介质传输到相变熔盐储热单元的传热介质流动通道14内，在该通道内传热介质的热量被传输给存储在储热介质存储腔13内的储热介质——熔盐，熔盐吸收热量达到熔点后融化为液体。这一过程可持续下去，直到所有的熔盐都从固态转化为液态为止。当光照不足，需要使用储热单元内的热量时，低于熔盐熔点的传热介质通过管路传输到相变熔盐储热单元的传热介质流动通道14内，传热介质与熔盐进行热交换，熔盐处于放热状态并慢慢从液态转化为固态。这一过程可持续下去，直至所有熔盐都由液态转化为固态为止。

又如，在一个工业园区，白天所用峰电的价格与夜晚所用谷电的价格存在明显差异，工业园区内的企业在生产生活时需要大量的热能，而热能的产生方式主要以电供热为主。此时，可在夜晚谷电价格低时，通过电加热棒对熔盐进行加热，熔盐吸收热量达到熔点后融化为液体。这一过程可持续下去，直到所有的熔盐都从固态转化为液态为止。在白天峰电价格高时，低于熔盐熔点的传热介质通过管路传输到相变熔盐储热单元的传热介质流动通道14内，传热介质与熔盐进行热交换，传热介质被加热后可向外部提供相应的热能，而熔盐则处于放热状态并慢慢从液态转化为固态。这一过程可持续下去，直至所有熔盐都由液态转化为固态为止。

本实用新型的相变熔盐储热单元可模块化量产，成本低；且可根据需求将多个相同的储热单元方便地串并联，集成大型的各种规模等级的储热岛；通过对传热介质流动回路长度和时间的控制，可轻易调节热能的输出功率，具备极高的灵活性。这样的小型模块化单元十分有利于产品的生产、销售、运输和使用。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种相变熔盐储热单元，其特征在于，包括主体结构(1)、前盖(2)、后盖(3)；其中，

所述主体结构(1)包括壳体(11)与挡板(12)，所述壳体(11)为前端、后端分别开口的柱状体，所述挡板(12)在壳体(11)的内部，其将主体结构(1)进一步分割成用于存储储热介质的储热介质存储腔(13)、用于传输传热介质的传热介质流动通道(14)；所述前盖(2)、后盖(3)分别固定在所述主体结构(1)的前端、后端；所述前盖(2)与所述主体结构(1)前端截面的形状相同，前盖(2)上开有前盖通孔(21)，所述前盖通孔(21)的形状、位置与所述主体结构(1)中传热介质流动通道(14)的前端开口的形状、位置相适应，所述前盖通孔(21)的数量与传热介质流动通道(14)的前端开口的数量相一致；所述后盖(3)与所述主体结构(1)后端截面的形状相同，所述后盖(3)上开有后盖通孔(31)，所述后盖通孔(31)的形状、位置与所述主体结构(1)中传热介质流动通道(14)的后端开口的形状、位置相适应，所述后盖通孔(31)的数量与传热介质流动通道(14)的后端开口的数量相一致。

2.根据权利要求1所述的相变熔盐储热单元，其特征在于，还包括电加热棒，所述电加热棒安装在储热介质存储腔(13)或传热介质流动通道(14)内。

3.根据权利要求1或2所述的相变熔盐储热单元，其特征在于，所述主体结构(1)为六棱柱形，或圆柱体形，或长方体形，或正方体形，或三角柱形，或五棱柱形。

4.根据权利要求1或2所述的相变熔盐储热单元，其特征在于，所述储热介质存储腔(13)被所述挡板(12)分割成横截面为三角形的棱柱型，或横截面为长方形的棱柱型，或横截面为正方形的棱柱型，或横截面为圆形的圆柱体形。

5.根据权利要求1或2所述的相变熔盐储热单元，其特征在于，所述传热介质流动通道(14)被所述挡板(12)分割成横截面为圆形的圆柱体形，或横截面为三角形的棱柱型，或横截面为长方形的棱柱型，或横截面为正方形的棱柱型。

6.一种相变熔盐储热装置，其特征在于，该装置包括至少两个权利要求1-5之一所述的相变熔盐储热单元，所述至少两个相变熔盐储热单元通过管路将各自的传热介质流动通道(14)串联或并联起来。

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