二腔流體聚焦太陽能光熱加熱傳熱蓄熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱能利用，特別是利用聚焦太陽能采集系統(tǒng)實現(xiàn)熱能采集傳遞蓄熱交換利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄熱器是對熱能進行儲存的設(shè)備，現(xiàn)有的蓄熱器為蒸汽型和液體蓄熱器；
在工業(yè)節(jié)能領(lǐng)域，將余熱進行回收并儲存，通常采用相變技術(shù)進行蓄熱，在低溫領(lǐng)域采用蓄冰技術(shù)實現(xiàn)蓄熱；
在太陽能領(lǐng)域，采用熔融鹽蓄熱，雖然熔融鹽可以實現(xiàn)高溫的儲存，但是由于其需要從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，因而需要熱能將其加熱，同時熔融鹽的毒性、經(jīng)濟型、安全性也存在問題，因而熔融鹽蓄熱的使用受到限制。
[0003]在太陽能領(lǐng)域，也采用空氣或其他氣體進行蓄熱，但其熱熔小，無法實現(xiàn)大規(guī)模的熱能存儲。
[0004]蓄能電站采用電能進行儲存，特別是風(fēng)電及光伏組成的電能，由于其無法實現(xiàn)儲存，因而不得不大量的拋棄，造成大量的浪費。如果采用熱能進行儲存，需要具備大功率的存儲能力的儲存器。
[0005]熱管在蓄熱器內(nèi)已經(jīng)有使用，但是現(xiàn)有熱管技術(shù)壽命僅有3-7年，難以保證在太陽能以及蓄熱供暖領(lǐng)域30年的壽命，因而無法將現(xiàn)有熱管技術(shù)應(yīng)用于蓄熱器。
[0006]但是，由于太陽能電站以及大型供暖領(lǐng)域需要大型的蓄熱及熱交換器，僅利用金屬管之外，無法實現(xiàn)地溫差，大規(guī)模的蓄熱及熱交換，因而需要一種改進的熱管技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種適合于聚焦太陽能熱利用的二腔流體聚焦太陽能光熱加熱傳熱蓄熱系統(tǒng)，本發(fā)明設(shè)置有二個腔室，換熱腔室以及蓄熱腔室，換熱腔室直接與太陽能聚焦采集器件進行換熱，蓄熱腔室進行熱能儲存，通過換熱腔室換熱實現(xiàn)太陽能的利用。
[0008]本發(fā)明的二腔流體聚焦太陽能光熱加熱傳熱蓄熱系統(tǒng)，可以實現(xiàn)高溫、大規(guī)模、低成本、高效率的蓄熱，并適合于10-1500度的溫度的蓄熱。
[0009]具體
【發(fā)明內(nèi)容】
如下:
二腔流體聚焦太陽能光熱加熱傳熱蓄熱系統(tǒng)，包括蓄熱材料，殼體，太陽能聚焦采集系統(tǒng)，保溫材料，流體等，其特征是:由太陽能聚焦采集器件、光熱轉(zhuǎn)換器、傳熱管、流體、循環(huán)動力裝置、蓄熱器、跟蹤控制器件組成一組太陽能聚焦采集系統(tǒng)；光熱轉(zhuǎn)換器與采集器件進行連接，并被固定采集器件上，采集器件的太陽能聚焦在光熱轉(zhuǎn)換器上，傳熱管與光熱轉(zhuǎn)換器進行連接，流體由傳熱管傳送到光熱轉(zhuǎn)換器的焦點部位后流體被加熱，加熱后的流體沿傳熱管進入到設(shè)置在地面的蓄熱器的吸熱部位，經(jīng)與蓄熱器進行換熱將熱能傳遞給蓄熱器，流體在循環(huán)動力裝置驅(qū)動下沿傳熱管進行循環(huán)，將熱能由光熱轉(zhuǎn)換器傳遞給蓄熱器。
[0010]蓄熱器為至少設(shè)置有二個腔室，一個為蓄熱腔室，一個為換熱腔室，換熱腔室設(shè)置有至少一組進口與出口，與太陽能采集系統(tǒng)進行換熱的流體為第一流體，第一流體從換熱腔室進口進入與蓄熱器完成換熱后從出口流出，在沿傳熱管進入到光熱轉(zhuǎn)換器中被加熱，從而將太陽能聚焦采集系統(tǒng)采集的熱能輸送到蓄熱器內(nèi)。
[0011 ] 在蓄熱腔室內(nèi)設(shè)置有蓄熱材料，將熱能進行儲存。
[0012]蓄熱器可以在當?shù)匦顭峄虮灰苿拥叫枰脽崮艿牡貐^(qū)。
[0013]當需要利用蓄熱器中的熱能時，將溫度低于蓄熱材料的溫度的第二流體從換熱腔室的進口流入蓄熱器，第二流體與蓄熱材料進行換熱后再經(jīng)換熱腔室出口流出，實現(xiàn)熱能的利用。
[0014]當蓄熱器的熱能被利用后，將移動到其他區(qū)域的蓄熱器移動到太陽能采集系統(tǒng)中進行采集區(qū)，或?qū)⒃诓杉瘏^(qū)域內(nèi)的蓄熱器的第一流體再次利用太陽能聚焦采集系統(tǒng)加熱第一流體，為蓄熱器內(nèi)的蓄熱材料進行加熱，實現(xiàn)太陽能采集加熱傳熱蓄熱。
[0015]多組太陽能采集系統(tǒng)共同與一個中央蓄熱器進行連接，將多個采集系統(tǒng)采集的熱能進行集成應(yīng)用，實現(xiàn)大規(guī)模大功率的應(yīng)用。
[0016]所述的中央蓄熱器由一個設(shè)置有多個換熱腔室、多個換熱腔室，一個或多個蓄熱腔室的容器組成；每個換熱腔室設(shè)置有至少一組進口與出口，多組太陽能采集系統(tǒng)的第一流體從多個換熱腔室進口進入與蓄熱器完成換熱后從出口流出，再沿傳熱管進入到每組太陽能采集系統(tǒng)的光熱轉(zhuǎn)換器中被加熱，從而將多組太陽能采集系統(tǒng)的熱能輸送到蓄熱器內(nèi)。
[0017]中央蓄熱器在本地或者被移動到設(shè)定的區(qū)域后進行放熱，第二流體分別或者同時進入到中央蓄熱器的換熱腔室，與蓄熱腔室內(nèi)的蓄熱材料完成換熱后第二流體進入到太陽能應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)熱能的應(yīng)用；
應(yīng)用系統(tǒng)包括發(fā)電機組、電動機組、供暖或制冷機組、化學(xué)電池的一種或多種。
[0018]蓄熱材料選擇自下列至少一種或多種:熔融鹽、液態(tài)金屬、固體粒塊、混凝土、沙石或鵝卵石、鋼渣或鐵渣、導(dǎo)熱水泥、相變材料。
[0019]換熱腔室內(nèi)的第一流體以及換熱腔室的第二流體與蓄熱腔室內(nèi)的蓄熱材料，通過下列方式之一進行換熱:
A、流體管道換熱:在每一個換熱腔室內(nèi)部的進口與的出口之間還設(shè)置有多個管道，為流體換熱管道，管道由金屬非金屬以及復(fù)合管道組成，管道的進口與出口與換熱腔室內(nèi)部的進口與的出口相互連通，使得流體可以在管道內(nèi)流動；
B、熱管換熱:采用重力熱管或循環(huán)熱管，在換熱腔室重力熱管的蒸發(fā)段設(shè)置在換熱腔室，冷凝段設(shè)置在蓄熱腔室；在換熱腔室重力熱管的蒸發(fā)段設(shè)置在蓄熱腔室，冷凝段設(shè)置在換熱腔室；對于循環(huán)熱管熱管的部分殼體設(shè)置在換熱腔室或換熱腔室，其余部分設(shè)置在蓄熱腔室。
[0020]所述的流體換熱管道選自下列一種或組合:
A、螺旋管；
B、管道的內(nèi)部或者和外壁設(shè)置有換熱翅片；
C、彎曲的管道；
D、其直徑可以變化的管道；
E、管道的外壁上設(shè)置有可以與固體粒塊相互連接的凹凸結(jié)構(gòu)； F、由不同的金屬復(fù)合而成的管道；
G、管道的內(nèi)或者外壁上設(shè)置有防腐涂層。
[0021]太陽能聚焦采集器件采用任何的聚焦跟蹤系統(tǒng)都可以，但是通常采用碟式、槽式、塔式中的一種或多種。
[0022]流體為下列一種或多種:熔融鹽、液體(含水或?qū)嵊?、氣體(含空氣)、液態(tài)金屬、等離子態(tài)、超臨界體。
[0023]所述的液態(tài)金屬為下列一種或者多種或其化合物:萊，銫，鎵，銣，鉀，鈉，銦，鋰，錫，鉍，鉈，鎘，鉛，鋅，銻，鎂，鋁。
[0024]采用本發(fā)明的技術(shù)方案可產(chǎn)生如下的有益效果:
1、本發(fā)明實現(xiàn)太陽能聚焦熱利用的大規(guī)模、高效率的蓄熱換熱，實現(xiàn)10-1500度的熱能儲存，安全可靠；
2、本發(fā)明采用可再生熱管技術(shù)，使得熱管的壽命可以延長到30年甚至更高，僅需要更換熱管的工作介質(zhì)即可。
[0025]3、本發(fā)明可以實現(xiàn)移動蓄熱，將蓄熱器移動到需要的地方實現(xiàn)熱能的采集及利用。
[0026]4、本發(fā)明可以應(yīng)用于太陽能以及與其互補的地熱、光伏、風(fēng)電、生物質(zhì)等多種應(yīng)用。
【附圖說明】
[0027]圖1是熱管二腔流體聚焦太陽能光熱加熱傳熱蓄熱系統(tǒng)示意圖。
[0028]圖2是二腔流體聚焦太陽能光熱加熱傳熱蓄熱系統(tǒng)示意圖。
[0029]圖3是移動二腔流體聚焦太陽能光熱加熱傳熱蓄熱系統(tǒng)示意圖。
[0030]圖中標號含義:
1:蓄熱材料進口，2:蓄熱材料出口，3:換熱腔室進口，4:換熱腔室出口，5:熱管再生管6:蓄熱材料腔體，7:換熱腔室，8:腔室隔板，9:太陽能聚焦采集系統(tǒng)，10:蓄熱材料，11 ;運輸車輛，12:流體管道換熱管，13:熱管。
【具體實施方式】
[0031]實施例1、熱管二腔流體聚焦太陽能光熱加熱傳熱蓄熱系統(tǒng)
圖1所示一個含有二個腔體的容器，其中一個換熱腔室7，設(shè)置有流體進出口 3、4 ;蓄熱材料腔體6 ;設(shè)置有進出口 1、2 ;
熱管13的一端設(shè)置在換熱腔室7，另一端設(shè)置在蓄熱材料腔體6內(nèi)，并與蓄熱材料10進行緊密連接，并與蓄熱材料10的換熱，
在蓄熱材料腔體6內(nèi)設(shè)置有蓄熱材料10，蓄熱材料10填充入整個蓄熱材料腔體6內(nèi)；在換熱腔室11以及蓄熱腔室6有流體的進出口，在蓄熱材料腔體6上設(shè)置有進出口，可以將蓄熱材料10從腔體內(nèi)放置或者取出；
在容器的外部有保溫材料，保溫材料的外部設(shè)置有箱體；
加熱過程中，將溫度高于蓄熱材料10的太陽能采集后的熱流體從換熱腔室的進口 3進入容器，經(jīng)與熱管換熱后從換熱腔室出口 4流出，熱能由熱管傳熱到蓄熱材料腔體6內(nèi)并與蓄熱材料10進行換熱，蓄熱材料10的熱能被交換到流體中進行蓄熱；
蓄熱器可以用于在當?shù)匦顭峄虮灰苿拥叫枰牡貐^(qū)；
當需要利用蓄熱器中的熱能時，將溫度低于蓄熱材料10的放熱流體從換熱腔室的進口 3流入，放熱流體與放熱熱管進行換熱后吸收熱能經(jīng)出口 4流出，放熱熱管吸收蓄熱材料10的熱能與放熱流體進行換熱，實現(xiàn)熱能的利用。
[0032]在蓄熱器充熱過程中，重力熱管的蒸發(fā)端在換熱腔室內(nèi)，在放熱過程中，熱管的冷凝端設(shè)置在換熱腔室內(nèi)，需要將蓄熱器進行180度的翻轉(zhuǎn)，以便完成換熱。
[0033]在熱管的蒸發(fā)端的液面一下位置上，設(shè)置一個與每一個熱管相互聯(lián)通的再生管5，再生管與每一個熱管進行連接，當熱管工作介質(zhì)不能滿足設(shè)定的換熱效率時，打開熱管再生腔室，從設(shè)置的熱管再生連接管將熱管內(nèi)的工作介質(zhì)排出，后將新的工作介質(zhì)灌裝到熱管內(nèi)部，并保持真空度進行密閉，從而實現(xiàn)熱管的再生，保證熱管的壽命可以達到30年。
[0034]本實施例中，蓄熱材料10采用硝酸鉀70%和硝酸鈉30%組成的熔融鹽，加熱溫度為500度，加熱流體采用氣態(tài)空氣，由太陽能碟式系統(tǒng)采集加熱空氣到900度的高溫空氣，放熱流體采用水，熱管采用高溫重力熱管，其工作介質(zhì)采用鉀60%與鈉40%的混合物。
[0035]實施例2、二腔流體聚焦太陽能光熱加熱傳熱蓄熱系統(tǒng)
圖2所示由二個腔體的容器，其中一個換熱腔室7，設(shè)置有流體進出口 3、4 ;蓄熱材料腔體6 ;設(shè)置有進出口 1、2 ；
換熱腔室與蓄熱腔室之間采用流體換熱管道進行換熱，換熱管道與換熱腔室的進口聯(lián)通，并使得一部分設(shè)置在蓄熱腔室內(nèi)并與蓄熱腔室進行換熱；出口與蓄熱腔室出口連接。
[0036]在蓄熱材料腔體6內(nèi)設(shè)置有蓄熱材料