CN211205005U - 一种新型相变储热设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种新型相变储热设备，包括水箱、保温层、内胆、储热微单元，其中储热微单元包含换热管、上顶盖、相变材料、外壳。若干微单元通过串并联组合的形式，置于保温水箱内。微单元内含换热管路，换热时水首先流经微单元内的换热管路，然后再流经微单元外的水箱侧进行换热。可用于电站调峰大规模储热，大幅度提升储热效率，实现能量的高效存储和合理利用。

Description

一种新型相变储热设备

技术领域

本发明属于储能及节能技术领域，尤其涉及一种新型相变储热设备。

背景技术

当前，我国电力系统调节灵活性欠缺、电网调度运行方式较为僵化等现实造成了系统难以完全适应新形势要求，部分地区出现了较为严重弃风、弃光和弃水问题，区域用电用热矛盾突出。为实现保障电力安全供应和民生用热需求，需着力提高电力系统的调节能力及运行效率，从负荷侧、电源侧、电网测多措并举，重点增强系统灵活性、适应性，破解新能源消纳难题，推进绿色发展。由于可再生能源普遍存在时间周期性波动，这就为电网调度、用户灵活用能造成了影响，而热储存技术可以解决这一问题。在发电高峰期将电能储存，满足全天或全年用能的需求。

现有技术主要是两种，一种是利用储热单元，储热单元内装相变材料，若干储热单元组合排列在水箱内，换热通过储热单元外水的流动完成；另外一种是形成储热体，储热体内设置换热管道和相变材料，储取热通过管道内流通的水完成。

现有技术及产品普遍存在成本高，效率低、使用寿命短的问题，单一结构造成更换元器件困难、容易造成换热不均。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术问题而提供的一种中高温储热设备、热量输出平稳高效、维护便捷，可结合弃风、弃光和发高发电余量，进行能量的高效、经济存储。

热源侧可利用电站超发电量及过剩能源（蒸汽及余热等），降低运行成本，稳定设备运行工况，提增收益。

同时有效解决大规模储热、换热效率低、维护复杂等问题的一种新型相变储热设备。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。

一种新型相变储热设备，包括水箱、保温层、内胆、储热微单元；其中储热微单元包含换热管、上顶盖、相变材料、外壳。若干微单元通过串并联组合的形式置于内胆内，微单元与内胆的间隙空间充满水，内胆外有保温和外壳。微单元内含换热管路，换热时水首先流经微单元内的换热管路，然后再流经微单元外的水箱侧进行换热。

优选地，所述的储热微单元直径范围100~250mm。

优选地，所述的储热微单元采用U型单管或U型交叉双管形式。

优选地，所述的储热微单元换热形式内外双程换热，水首先流经微单元内的换热管路，然后再流经微单元外的水箱侧进行换热。

优选地，所述的相变材料采用中高温相变材料，相变温度为120~300℃，类别为太阳盐、二元硝酸盐体系、水合盐体系的一种。

优选地，所述的储热微单元换热管直径为20~60mm。

优选地，所述的储热微单元组合方式为纵向单排串联，横向多排并联。

此外，本实用新型优选方案还可以产生如下技术效果。

1）在取热初期因为冷水首先进入取热管，形成一个凝结的内芯，进一步取热依靠外部换热，形成一个凝结的外壳。储热时，内部首先受热，可以通过设计取热管布置形式，让中心部分快速融化以形成膨胀空间。相比胶囊从外向内的传热，由内向外传热可以更好的降低对管壳的应力，防止破损，另外单元底部有保温涂层，也可以形成自由膨胀区。因此微单元的独特设计可以充分释放应力，保证设备的使用寿命。

（2）微单元内的换热管路设计，使得换热更加充分，因而可以采用体积更加大的体积。这就使得微单元的储热容量相比常规设计可以更大，也因此可以更加方便微单元的生产与组装。

（3）微单元串并联组合的形式，可以保证在个别微单元损坏后迅速完成更替。

附图说明

图1为一种新型相变储热设备的微单元示意图。

图2为一种新型相变储热设备的微单元与水箱示意图。

图3为一种新型相变储热设备的换热流程示意图。

其中，（1）换热管、（2）上顶盖、（3）相变材料、（4）外壳、（5）水箱、（6）保温层、（7）内胆、（8）储热微单元、（9）进出口管。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型进行详细说明。

如图1、图2所示，一种新型相变储热设备，包括水箱5、保温层6、内胆7、储热微单元8；其中储热微单元8包含换热管1、上顶盖2、相变材料3、外壳4。若干微单元8通过串并联组合的形式，置于保温水箱5内，微单元内8含换热管路1，换热时水首先流经微单元内的换热管路，然后再流经微单元外的水箱侧进行换热。

实施例一。

本实施例一种新型相变储热设备，水箱5采用1.2mm镀锌板，保温层6采用密度为40g/cm³高压发泡聚氨酯，内胆7采用3mm碳钢材质。

储热微单元8采用柱形结构，直径为150~200mm；换热管1采用铜管或不锈钢304管，直径16~25mm；相变材料3采用相变温度点为180~220℃的无机复合相变材料；主体为硝酸钠、硝酸钾、成核剂、增稠剂；相变焓值89KJ/kg。

工作流程：

蓄热过程：热源来源可为制热设备制热或者工业余热、废热（蒸汽等），换热工质由设备入口9进入串并联的储热微单元8，通过换热管1管壁将热量传给相变材料3，相变材料3吸热。相态由固态转变为液态，待相变材料3全部融化，且温度达到设定温度（高于相变温度点），蓄热过程结束。

放热过程：低温换热工质经设备入口9进入储热微单元8，微单元内相变材料3通过换热管1管壁将热量传给低温换热工质（水），通过管壁吸收相变材料3存储的热量，换热工质温度升高，相变材料3由液态转变为固态，直至降至设定温度，放热结束。在全部的微单元9内换热管道完成换热后，流出微单元进入水箱5，在微单元9外侧冲刷再次换热后流出，供给用户用热。

以上所述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本实用新型技术思想范围内，进行多样的变更及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种新型相变储热设备，其特征在于：包括水箱、保温层、内胆、储热微单元，其中储热微单元包含换热管、上顶盖、相变材料、外壳，若干微单元通过串并联组合的形式，置于保温水箱内，微单元内含换热管路。

2.根据权利要求1所述的一种新型相变储热设备，其特征在于：所述的储热微单元直径范围100~250mm。

3.根据权利要求1所述的一种新型相变储热设备，其特征在于：所述的储热微单元采用U型单管或U型交叉双管形式。

4.根据权利要求1所述的一种新型相变储热设备，其特征在于：所述的储热微单元换热形式为内外双程换热，即水首先流经微单元内的换热管路，然后再流经微单元外壁的水箱侧进行换热。

5.根据权利要求1所述的一种新型相变储热设备，其特征在于：所述的相变材料采用中高温相变材料，相变温度为120~300℃，类别为太阳盐、二元硝酸盐体系、水合盐体系的一种。

6.根据权利要求1所述的一种新型相变储热设备，其特征在于：所述的储热微单元换热管直径为20~60mm。

7.根据权利要求1所述的一种新型相变储热设备，其特征在于：所述的储热微单元组合方式为纵向单排串联，横向多排并联。

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