專利名稱：一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱系統(tǒng)及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱系統(tǒng)，特別是一種用于太陽能 集熱設(shè)備的儲熱系統(tǒng)和供熱端開發(fā)及其工作方法。
(二)
背景技術(shù)：
太陽能以永不枯竭、潔凈環(huán)保的獨(dú)特性成為21世紀(jì)以后的人類可持續(xù) 利用的重要能源途徑，其被譽(yù)為是最理想的能源。目前，太陽能集熱設(shè)備 技術(shù)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)總體上處于國際先進(jìn)水平，國內(nèi)生產(chǎn)的太陽能集熱設(shè)備吸收 太陽輻射后可產(chǎn)生1100。C高溫，為太陽能供熱發(fā)電提供了可靠的基礎(chǔ)，在 工、農(nóng)業(yè)、民用等各級領(lǐng)域的應(yīng)用也很廣泛。中國太陽能資源非常豐富， 理論儲量達(dá)每年17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，所以太陽能資源開發(fā)利用的潛力非常 廣闊。中國有著豐富的太陽能資源，與同緯度的其他國家相比，與美國相 近，比歐洲、日本優(yōu)越得多，因而有巨大的開發(fā)潛能。
從傳統(tǒng)發(fā)電工藝看，火力發(fā)電是利用燃煤把水加熱33(TC，升高到沸 點(diǎn)3倍以上，超過臨界時(shí)會產(chǎn)生大量蒸氣，然后推動汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā) 電。而太陽能熱發(fā)電是利用太陽能加熱導(dǎo)熱油換熱，使汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī) 發(fā)電，還可以逆變?yōu)橹绷麟姶尜A于UPS供電系統(tǒng)，以專用電瓶(大電量) 存貯電能，逆變成為方波交流電供應(yīng)用戶使用，其清潔環(huán)保的獨(dú)特性使之 成為最理想的能源，因此，太陽能能源轉(zhuǎn)換是當(dāng)今科研工作者的重要課題， 普遍受到全社會的重視。但是，太陽能能源收集要受天氣、季節(jié)等因素的 制約，對能源的連續(xù)使用構(gòu)成不利影響。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱系統(tǒng)及其 工作方法，該系統(tǒng)采用太陽能集熱設(shè)備收集大量熱能，除了在正常情況下 使用以外，還可以存入儲熱系統(tǒng)，供給用熱端開發(fā)、應(yīng)用，使太陽能集熱 系統(tǒng)具有連續(xù)穩(wěn)定的供熱效果，該系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和民用具有非常 積極的意義。
本發(fā)明的技術(shù)方案 一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱系統(tǒng)，包括 太陽能集熱設(shè)備，其特征在于在太陽能集熱設(shè)備的輸出端裝有儲熱系統(tǒng)，儲熱系統(tǒng)的輸出端連接用熱開發(fā)端；所說的儲熱系統(tǒng)是由儲熱裝置和熱交 換裝置構(gòu)成，儲熱裝置是由吸熱結(jié)構(gòu)與保溫結(jié)構(gòu)、循環(huán)管路構(gòu)成；所說的 儲熱系統(tǒng)的熱交換器和儲熱裝置依調(diào)節(jié)裝置控制，正常太陽能集熱狀況下， 熱交換器的輸出端直接連接用熱端供熱，非正常太陽能集熱狀況下，儲熱 裝置被啟動，將儲存的大量熱能繼續(xù)連接用熱端供熱，保證連續(xù)用熱狀態(tài)。
上述所說的用于儲熱系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)裝置是市售的不同規(guī)格的溫度控制 自動調(diào)節(jié)閥，該閥根據(jù)工況需要，調(diào)節(jié)導(dǎo)熱工質(zhì)的流向。
上述所說的儲熱系統(tǒng)中的儲熱裝置的吸熱結(jié)構(gòu)是由導(dǎo)熱固體工質(zhì)、循 環(huán)流動的導(dǎo)熱工質(zhì)構(gòu)成，所說的儲熱裝置的循環(huán)管路由導(dǎo)熱工質(zhì)循環(huán)管路 和導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)出口構(gòu)成，所說的儲熱裝置的保溫結(jié)構(gòu)是由外防水層、鋼筋 混凝土墻體、混凝土保溫墻體、保溫填料層、儲熱固體工質(zhì)及儲熱材料墻 體構(gòu)成，外防水層置于整個(gè)系統(tǒng)的最外層，外防水層與和混凝土保溫墻體 之間為鋼筋混凝土墻體，混凝土保溫墻體與儲熱材料墻體之間為保溫填料 層，儲熱材料墻體內(nèi)有依導(dǎo)熱工質(zhì)循環(huán)管道循環(huán)流動的導(dǎo)熱工質(zhì)，導(dǎo)熱工 質(zhì)循環(huán)管道外有導(dǎo)熱固體工質(zhì)，導(dǎo)熱工質(zhì)循環(huán)管道分別有進(jìn)出口相連接。
上述所說的儲熱裝置的循環(huán)管路采用金屬管循環(huán)鋼管。
上述所說的儲熱裝置中的儲熱固體工質(zhì)采用-
鋯英砂(ZrS工04)、鋁土礦(Al卿3)、石墨(C)、
硅灰石(CaSi03)、重晶石(BaS04)、結(jié)晶石英(Si04)、
天青石(SrS04);以上材料具有高導(dǎo)熱性能和儲熱性能，在系統(tǒng)中采 用單體使用。
上述所說的太陽能集熱設(shè)備采用幕墻或矩陣，每一個(gè)集熱單元間可并 聯(lián)使用。
上述所說的用熱端包括熱力發(fā)電、工、農(nóng)業(yè)、民用供暖、制冷、加熱、 烘干等裝置用熱。
上述所說的用熱端中的熱力發(fā)電可經(jīng)蒸汽輪機(jī)作用于發(fā)電機(jī)發(fā)電，熱 交換器產(chǎn)生蒸汽或過熱水，推動蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機(jī)工作。
一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱系統(tǒng)的工作方法，其特征在于它 包括以下步驟-
(1) 太陽能集熱設(shè)備收集太陽輻射能量；
(2) 將太陽能集熱設(shè)備收集到的太陽輻射能量依工質(zhì)傳導(dǎo)進(jìn)入儲熱系 統(tǒng)，經(jīng)傳熱工質(zhì)將熱量傳入熱交換器中的工質(zhì)，多余熱量存入儲熱裝置；(3) 熱交換器產(chǎn)生的被加熱的工質(zhì)直接進(jìn)入用熱端；
(4) 進(jìn)入儲熱裝置中的被加熱的工質(zhì)，經(jīng)儲熱裝置中固態(tài)儲熱工質(zhì)將 其熱量吸收、儲存；
(5) 儲存的被加熱的工質(zhì)在需要的時(shí)候完成非正常太陽能集熱狀況下 的連續(xù)供熱；
(6) 儲熱系統(tǒng)中的被加熱的工質(zhì)由步驟(3)和步驟(5)提供給用熱 端，即用熱端獲得連續(xù)供熱。
上述所說的步驟(2)中的傳熱工質(zhì)采用導(dǎo)熱油。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于(l)太陽光照能源取之不盡、用之不竭，無枯竭 的危險(xiǎn)；(2)太陽光照能源屬于清潔能源，無污染，無公害；(3)獲取能源 廉價(jià)；(4)人類能夠自由利用，可在需用熱源處就近取用，節(jié)約取用成本； (5)投資少，回報(bào)期長， 一次性投入，回收期3-5年，壽命期可長達(dá)20年， 當(dāng)用于太陽能發(fā)電時(shí)，則平均電價(jià)比現(xiàn)有其他熱力發(fā)電電價(jià)低50%，大大 降低了用電成本；(6)系統(tǒng)中的傳熱工質(zhì)采用導(dǎo)熱油，便于系統(tǒng)維護(hù)，使 維護(hù)成本大大降低。


附圖1為本發(fā)明所涉及的一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱系統(tǒng)及 其工作方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意附圖2為本發(fā)明所涉及的一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱系統(tǒng)及 其工作方法中儲熱裝置的結(jié)構(gòu)示意其中1為太陽能集熱設(shè)備組成的并聯(lián)矩陣，2為儲熱裝置，3為熱交 換器I， 4為蒸汽輪機(jī)，5為發(fā)電機(jī)，6為UPS儲電裝置，7為熱交換器n， 8為調(diào)節(jié)裝置；2-l為外防水層，2-2為導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)口， 2-3為鋼筋混凝土 墻體，2-4為混凝土保溫墻體，2-5為保溫填料層，2-6為儲熱固體工質(zhì)， 2-7為導(dǎo)熱固體工質(zhì)，2-8為導(dǎo)熱工質(zhì)循環(huán)管道，2-9為循環(huán)流動的導(dǎo)熱工 質(zhì)，2-10為儲熱材料墻體，2-ll為導(dǎo)熱工質(zhì)出口。 具體實(shí)施例方式
實(shí)施例 一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱系統(tǒng)(見圖1-2)，包括 太陽能集熱設(shè)備1，其特征在于在太陽能集熱設(shè)備1的輸出端裝有儲熱系 統(tǒng)，儲熱系統(tǒng)的輸出端連接用熱開發(fā)端；所說的儲熱系統(tǒng)是由儲熱裝置2 和熱交換裝置I 、 II構(gòu)成，儲熱裝置2是由吸熱結(jié)構(gòu)與保溫結(jié)構(gòu)、循環(huán)管 路構(gòu)成；所說的儲熱系統(tǒng)的熱交換器和儲熱裝置2依調(diào)節(jié)裝置8控制，正
6常太陽能集熱狀況下，熱交換器i、 n的輸出端直接連接用熱端供熱，非 正常太陽能集熱狀況下，儲熱裝置2被啟動，將儲存的大量熱能繼續(xù)連接 用熱端供熱，保證連續(xù)用熱狀態(tài)。
上述所說的用于儲熱系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)裝置8是市售的不同規(guī)格的溫度控
制自動調(diào)節(jié)閥，該閥根據(jù)工況需要，調(diào)節(jié)導(dǎo)熱工質(zhì)的流向。
上述所說的儲熱系統(tǒng)中的儲熱裝置2 (見圖2)的吸熱結(jié)構(gòu)是由導(dǎo)熱固 體工質(zhì)2-7、循環(huán)流動的導(dǎo)熱工質(zhì)2-9構(gòu)成，所說的儲熱裝置2的循環(huán)管 路由導(dǎo)熱工質(zhì)循環(huán)管路2-8和導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)出口 2-2與2-11構(gòu)成，所說的儲 熱裝置2的保溫結(jié)構(gòu)是由外防水層2-1、鋼筋混凝土墻體2-3、混凝土保溫 墻體2-4、保溫填料層2-5、儲熱固體工質(zhì)2-6及儲熱材料墻體2-10構(gòu)成， 外防水層2-1置于整個(gè)系統(tǒng)的最外層，外防水層2-1與和混凝土保溫墻體 2-4之間為鋼筋混凝土墻體2-3，混凝土保溫墻體2-4與儲熱材料墻體2-10 之間為保溫填料層2-5，儲熱材料墻體2-10內(nèi)有依導(dǎo)熱工質(zhì)循環(huán)管道2-8 循環(huán)流動的導(dǎo)熱工質(zhì)2-9，導(dǎo)熱工質(zhì)循環(huán)管道2-8外有導(dǎo)熱固體工質(zhì)2-7， 導(dǎo)熱工質(zhì)循環(huán)管道2-8分別有進(jìn)出口 2-2與2-11相連接。
上述所說的儲熱裝置2的循環(huán)管路2-8采用金屬管循環(huán)鋼管。 上述所說的儲熱裝置2中的儲熱固體工質(zhì)2-6采用 鋯英砂(ZrSI04)、鋁土礦(A1(0H)3)、石墨(C)、 硅灰石(CaSi03)、重晶石(BaS04)、結(jié)晶石英(Si04)、 天青石(SrS04);以上材料具有高導(dǎo)熱性能和儲熱性能，在系統(tǒng)中采 用單體使用。
上述所說的太陽能集熱設(shè)備l采用矩陣(見圖l),每一個(gè)集熱單元間 并聯(lián)使用。
上述所說的用熱端是熱力發(fā)電裝置，所說的用熱端中的熱力發(fā)電經(jīng)蒸 汽輪機(jī)作用于發(fā)電機(jī)發(fā)電，熱交換器產(chǎn)生蒸汽或過熱水，推動蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn) 動，帶動發(fā)電機(jī)工作。
一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱系統(tǒng)的工作方法，其特征在于它 包括以下步驟
(1) 太陽能集熱設(shè)備收集太陽輻射能量；
(2) 將太陽能集熱設(shè)備收集到的太陽輻射能量依工質(zhì)傳導(dǎo)進(jìn)入儲熱系 統(tǒng)，經(jīng)導(dǎo)熱油傳入熱交換器中的工質(zhì)，多余熱量存入儲熱裝置；
(3) 熱交換器產(chǎn)生的被加熱的工質(zhì)直接進(jìn)入用熱端；(4) 進(jìn)入儲熱裝置中的被加熱的工質(zhì)，經(jīng)儲熱裝置中固態(tài)儲熱工質(zhì)將 其熱量吸收、儲存；
(5) 儲存的被加熱的工質(zhì)在需要的時(shí)候完成非正常太陽能集熱狀況下 的連續(xù)供熱；
(6) 儲熱系統(tǒng)中的被加熱的工質(zhì)由步驟(3)和步驟(5)提供給用熱 端，即用熱端獲得連續(xù)供熱。
權(quán)利要求
1. 一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱系統(tǒng)，包括太陽能集熱設(shè)備，其特征在于在太陽能集熱設(shè)備的輸出端裝有儲熱系統(tǒng)，儲熱系統(tǒng)的輸出端連接用熱開發(fā)端；所說的儲熱系統(tǒng)是由儲熱裝置和熱交換裝置構(gòu)成，儲熱裝置是由吸熱結(jié)構(gòu)與保溫結(jié)構(gòu)、循環(huán)管路構(gòu)成；所說的儲熱系統(tǒng)的熱交換器和儲熱裝置依調(diào)節(jié)裝置控制，正常太陽能集熱狀況下，熱交換器的輸出端直接連接用熱端供熱，非正常太陽能集熱狀況下，儲熱裝置被啟動，將儲存的大量熱能繼續(xù)連接用熱端供熱，保證連續(xù)用熱狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱 系統(tǒng)，其特征在于用于儲熱系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)裝置是市售的不同規(guī)格的溫 度控制自動調(diào)節(jié)閥，該閥根據(jù)工況需要，調(diào)節(jié)導(dǎo)熱工質(zhì)的流向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱 系統(tǒng)，其特征在于所說的儲熱系統(tǒng)中的儲熱裝置的吸熱結(jié)構(gòu)是由導(dǎo)熱 固體工質(zhì)、循環(huán)流動的導(dǎo)熱工質(zhì)構(gòu)成，所說的儲熱裝置的循環(huán)管路由 導(dǎo)熱工質(zhì)循環(huán)管路和導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)出口構(gòu)成，所說的儲熱裝置的保溫結(jié) 構(gòu)是由外防水層、鋼筋混凝土墻體、混凝土保溫墻體、保溫填料層、 儲熱固體工質(zhì)及儲熱材料墻體構(gòu)成，外防水層置于整個(gè)系統(tǒng)的最外層，外防水層與和混凝土保溫墻體之間為鋼筋混凝土墻體，混凝土保 溫墻體與儲熱材料墻體之間為保溫填料層，儲熱材料墻體內(nèi)有依導(dǎo)熱 工質(zhì)循環(huán)管道循環(huán)流動的導(dǎo)熱工質(zhì)，導(dǎo)熱工質(zhì)循環(huán)管道外有導(dǎo)熱固體 工質(zhì)，導(dǎo)熱工質(zhì)循環(huán)管道分別有進(jìn)出口相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所說的一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱 系統(tǒng)，其特征在于所說的儲熱裝置的循環(huán)管路采用金屬管循環(huán)鋼管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所說的一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱 系統(tǒng)，其特征在于所說的儲熱裝置中的儲熱固體工質(zhì)采用-鋯英砂(ZrSI04)、鋁土礦(A1(0H)3)、石墨(C)、 硅灰石(CaSi03)、重晶石(BaS04)、結(jié)晶石英(Si04)、 天青石(SrS04);以上材料具有高導(dǎo)熱性能和儲熱性能，在系統(tǒng) 中采用單體使用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱系統(tǒng)，其特征在于所說的太陽能集熱設(shè)備采用幕墻或矩陣，每一個(gè)集 熱單元間可并聯(lián)使用。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱 系統(tǒng)，其特征在于所說的用熱端包括熱力發(fā)電、工、農(nóng)業(yè)、民用供暖、 制冷、加熱、烘干等裝置用熱。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所說的一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱 系統(tǒng)，其特征在于所說的用熱端中的熱力發(fā)電可經(jīng)蒸汽輪機(jī)作用于發(fā) 電機(jī)發(fā)電，熱交換器產(chǎn)生蒸汽或過熱水，推動蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動發(fā) 電機(jī)工作。
9. 一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱系統(tǒng)的工作方法，其特征在于它包括以下步驟(1) 太陽能集熱設(shè)備收集太陽輻射能量；(2) 將太陽能集熱設(shè)備收集到的太陽輻射能量依工質(zhì)傳導(dǎo)進(jìn)入 儲熱系統(tǒng)，經(jīng)傳熱工質(zhì)將熱量傳入熱交換器中的工質(zhì)，多余熱量存入 儲熱裝置；(3) 熱交換器產(chǎn)生的被加熱的工質(zhì)直接進(jìn)入用熱端；(4) 進(jìn)入儲熱裝置中的被加熱的工質(zhì)，經(jīng)儲熱裝置中固態(tài)儲熱 工質(zhì)將其熱量吸收、儲存；(5) 儲存的被加熱的工質(zhì)在需要的時(shí)候完成非正常太陽能集熱 狀況下的連續(xù)供熱；(6) 儲熱系統(tǒng)中的被加熱的工質(zhì)由步驟(3)和步驟(5)提供 給用熱端，即用熱端獲得連續(xù)供熱。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所說的一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供 熱系統(tǒng)的工作方法，其特征在于所說的步驟(2)中的傳熱工質(zhì)采用 導(dǎo)熱油。
全文摘要
一種用于太陽能集熱設(shè)備的儲熱供熱系統(tǒng)，其特征在于在太陽能集熱設(shè)備的輸出端裝有連接用熱端的、由儲熱裝置和熱交換裝置構(gòu)成的儲熱系統(tǒng)，儲熱裝置由吸熱、保溫、循環(huán)管路構(gòu)成。正常狀況下，熱交換器連接用熱端供熱，非正常狀況下，儲熱裝置將儲存的熱能連接用熱端，保證連續(xù)用熱狀態(tài)；其工作方法包括太陽能集熱設(shè)備收集太陽能，將熱量傳入熱交換器和儲熱裝置，熱交換器產(chǎn)生的工質(zhì)進(jìn)入用熱端，儲熱裝置中的工質(zhì)經(jīng)固態(tài)儲熱工質(zhì)將熱量儲存，在需要的時(shí)候完成非正常狀況下的連續(xù)供熱。本發(fā)明的優(yōu)越性在于太陽能取之不盡、用之不竭，屬清潔能源，無污染，無公害，且獲取廉價(jià)，投資少，回報(bào)期長，降低了用電成本。
文檔編號F24J2/46GK101476789SQ20091006776
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者張之綏, 秦榮英 申請人:秦榮英;張之綏