一種新型金屬相變儲熱換熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型金屬相變儲熱換熱器，包括儲熱裝置和換熱裝置；儲熱裝置包括吸熱腔、相變金屬、儲熱材料箱；換熱裝置包括換熱箱、保溫層、安全閥、進口管、出口管。儲熱裝置內(nèi)層設(shè)置相變金屬，中層設(shè)置吸熱腔，外層設(shè)置儲熱材料箱；換熱裝置內(nèi)層設(shè)置換熱箱，外層設(shè)置保溫層，換熱裝置兩側(cè)分別設(shè)置進口管和出口管，頂部設(shè)置安全閥。本發(fā)明提供的新型金屬相變儲熱換熱器具有儲熱及換熱雙重功能，整個結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無毒無污染，熱容量大、儲熱速度快、化學(xué)性能穩(wěn)定、放熱性能穩(wěn)定。
【專利說明】一種新型金屬相變儲熱換熱器
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種儲熱換熱器，特別是一種新型金屬相變儲熱換熱器。

【背景技術(shù)】
[0003]太陽能光熱電站是繼太陽能光伏電站后的一種新的太陽能利用形式，它是通過集熱器將太陽光中的熱量聚集起來，然后用介質(zhì)水將熱量置換出來并產(chǎn)生高溫高壓水蒸氣，推動汽輪機發(fā)電。目前主要有三種形式，槽式、塔式、碟式。但都受晝夜等規(guī)律性變化的影響及陰晴云雨等隨機因素的制約。為了保證太陽能光熱電站的全天候連續(xù)穩(wěn)定運行，提高發(fā)電效率，降低發(fā)電成本，一般采用儲熱換熱技術(shù)。
[0004]目前，應(yīng)用于光熱發(fā)電的儲熱材料主要有導(dǎo)熱油、高溫混凝土、熔融鹽、合金相變金屬等。導(dǎo)熱油在高溫下蒸汽壓力很大，需要特殊的壓力閥等設(shè)備，且還易揮發(fā)及燃燒；高溫混凝土作為儲熱材料，需要對其內(nèi)部換熱管道優(yōu)化設(shè)計；熔融鹽具有較高的使用溫度，低的蒸汽壓和較大的熱容量，但各種熔融鹽在使用中存在對容器腐蝕性強、粘度大、易分解；合金相變金屬具有儲熱密度大、熱循環(huán)穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、性價比高、不易燃、無毒。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種新型金屬相變儲熱換熱器，采用相變金屬采用鋁基合金作為儲熱材料，裝入一特制的容器內(nèi)，該容器進行儲熱和換熱雙重功能。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:一種新型金屬相變儲熱換熱器，包括儲熱裝置和換熱裝置；儲熱裝置包括吸熱腔、相變金屬、儲熱材料箱；換熱裝置包括換熱箱、保溫層、安全閥、進口管、出口管。儲熱裝置內(nèi)層設(shè)置相變金屬，中層設(shè)置吸熱腔，外層設(shè)置儲熱材料箱；換熱裝置內(nèi)層設(shè)置換熱箱，外層設(shè)置保溫層，換熱裝置兩側(cè)分別設(shè)置進口管和出口管，頂部設(shè)置安全閥。
[0007]作為優(yōu)化，所述相變金屬采用共晶鋁基合金。
[0008]作為優(yōu)化，所述吸熱腔外表面吸熱壁涂有選擇性吸收涂層，熱效率高。
[0009]作為優(yōu)化，所述換熱箱采用波紋形內(nèi)壁設(shè)計，具有高的熱置換能力。
[0010]工作原理:儲熱過程:集熱鏡片將太陽光集中反射入金屬相變儲熱換熱器中吸熱腔內(nèi)，吸熱腔外表面吸熱壁涂有選擇性吸收涂層，吸收上千度的熱量，使相變金屬儲熱材料熔化，吸收的熱量一部分通過熱傳導(dǎo)直接加熱水產(chǎn)生蒸汽供發(fā)電使用，另一部分則儲存起來轉(zhuǎn)移至夜間使用。
[0011]換熱過程:冷水從進口管進入換熱箱，與相變金屬進行熱交換，產(chǎn)生高溫蒸汽，由出口管輸出；換熱箱上安裝有安全閥，當(dāng)換熱箱的壓力超過額定值時執(zhí)行減壓動作，換熱箱還有硅酸鋁板制成的保溫層，對其保溫。
[0012]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比:本新型金屬相變儲熱換熱器具有儲熱及換熱雙重功能，整個結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無毒無污染，熱容量大、儲熱速度快、化學(xué)性能穩(wěn)定、放熱性能穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖及其斷面圖；
圖2為本發(fā)明的儲熱換熱示意圖。

【具體實施方式】
[0014]如附圖1和附圖2所示:一種新型金屬相變儲熱換熱器，包括儲熱裝置1、換熱裝置2。儲熱裝置I包括吸熱腔11、相變金屬12、儲熱材料箱13 ;換熱裝置2包括換熱箱21、保溫層22、安全閥23、進口管24、出口管25。儲熱裝置I內(nèi)層設(shè)置相變金屬12，中層設(shè)置吸熱腔11，外層設(shè)置儲熱材料箱13 ;換熱裝置2內(nèi)層設(shè)置換熱箱21，外層設(shè)置保溫層22，換熱裝置兩側(cè)分別設(shè)置進口管24和出口管25，頂部設(shè)置安全閥23。相變金屬12采用共晶鋁基合金。吸熱腔11外表面吸熱壁涂有選擇性吸收涂層，熱效率高。換熱箱21采用波紋形內(nèi)壁設(shè)計，具有高的熱置換能力。
[0015]本金屬相變儲熱換熱器作為塔式太陽能光熱電站中儲熱換熱裝置。整個儲熱過程如下，集熱鏡片將太陽光集中反射入金屬相變儲熱換熱器中吸熱腔I內(nèi)，吸熱腔I外表面吸熱壁涂有選擇性吸收涂層，吸收上千度的熱量，使相變金屬儲熱材料12熔化，吸收的熱量一部分通過熱傳導(dǎo)直接加熱水產(chǎn)生蒸汽供發(fā)電使用，另一部分則儲存起來轉(zhuǎn)移至夜間使用，同時吸熱壁采用波紋型高效換熱結(jié)構(gòu)，熱效率可達(dá)到95%-98%，工作溫度為360-600° C ;儲熱金屬相變材料采用一種共晶鋁基合金(Al-Mg-Zn)，Mg的含量為35%，Zn的含量為6%，其具有良好的儲熱性能，熱穩(wěn)定性高，經(jīng)歷1000次熱循環(huán)后合金的相變溫度和潛熱變化很小，是較好的太陽能熱發(fā)電儲熱材料，其相變溫度443° C、相變潛熱310kJ/kg、比熱1.63kJ/(kg.k);儲熱材料箱13為不銹鋼310材質(zhì)，表面采用波紋型高效換熱結(jié)構(gòu)，熔化溫度為650° C，因此儲熱裝置I的工作溫度必須控制在600° C以內(nèi)，吸熱腔11和儲熱材料箱13內(nèi)壁采用A1203陶瓷內(nèi)襯技術(shù)，即是將A1203陶瓷粘貼在內(nèi)壁上，具有良好的耐蝕性、抗熱性沖擊性和機加工性，技術(shù)成熟；或采用熱噴涂陶瓷技術(shù)，即以陶瓷為噴涂材料，利用熱源將其加熱熔化或軟化，以一定速度噴射到內(nèi)壁上，形成耐鋁液腐蝕的涂層，如MoB/CoCr金屬陶瓷涂層，具有結(jié)構(gòu)致密，良好的抗熱震性能和耐蝕性。
[0016]換熱過程如下，冷水從進口管24進入換熱箱21，與相變金屬12進行熱交換，產(chǎn)生高溫蒸汽，由出口管25輸出；換熱箱21上安裝有安全閥23，當(dāng)換熱箱21的壓力超過額定值時執(zhí)行減壓動作，換熱箱21還有硅酸鋁板制成的保溫層22，對其保溫。
[0017]本新型金屬相變儲熱換熱器具有儲熱及換熱雙重功能，整個結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無毒無污染，熱容量大、儲熱速度快、化學(xué)性能穩(wěn)定、放熱性能穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1.一種新型金屬相變儲熱換熱器，其特征在于:包括儲熱裝置和換熱裝置；儲熱裝置包括吸熱腔、相變金屬、儲熱材料箱；換熱裝置包括換熱箱、保溫層、安全閥、進口管、出口管；儲熱裝置內(nèi)層設(shè)置相變金屬，中層設(shè)置吸熱腔，外層設(shè)置儲熱材料箱；換熱裝置內(nèi)層設(shè)置換熱箱，外層設(shè)置保溫層，換熱裝置兩側(cè)分別設(shè)置進口管和出口管，頂部設(shè)置安全閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型金屬相變儲熱換熱器，其特征在于:所述相變金屬采用共晶招基合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型金屬相變儲熱換熱器，其特征在于:所述吸熱腔外表面吸熱壁涂有選擇性吸收涂層，熱效率高。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型金屬相變儲熱換熱器，其特征在于:所述換熱箱采用波紋形內(nèi)壁設(shè)計，具有高的熱置換能力。
【文檔編號】F28D20/02GK104344757SQ201310312805
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】錢弢, 徐忠, 鄧平 申請人:國電新能源技術(shù)研究院, 國電光伏有限公司