專利名稱：多級高能密度儲熱池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儲熱裝置，特別設(shè)計一種多級高能密度儲熱池。
背景技術(shù)：
太陽能是一種清潔可再生能源，在所有的可再生能源中，太陽能分布最廣，獲取最 容易。但是太陽能受地理、晝夜和季節(jié)等規(guī)律性變化的影響以及陰晴云雨等隨機(jī)因素的制 約，能流密度低，通常每平方米不到一千瓦，此外，能量隨著時間和天氣的變化呈現(xiàn)不穩(wěn)定 性和不連續(xù)性。為了保證太陽能利用穩(wěn)定運(yùn)行，就需要儲熱裝置把太陽能儲存起來，在 太陽能不足時再釋放出來，以滿足生產(chǎn)和生活用能連續(xù)和穩(wěn)定供應(yīng)的需要。幾乎所有用于 采暖、供應(yīng)熱水、生產(chǎn)過程用熱等的太陽能熱利用裝置都需要儲存熱能。太陽能儲存有三層含義，一是將白天接收到的太陽能儲存到晚間使用，二是將晴 天接收到的太陽能儲存到陰雨天氣使用，三是將夏天接收到的太陽能儲存到冬天使用?，F(xiàn) 在國內(nèi)外研究太陽能的儲存方法主要有兩大類第一類是將太陽能直接儲存，即太陽能熱 儲存，主要分為三種類型顯熱儲存、相變儲存和化學(xué)反應(yīng)儲存；第二類是把太陽能先轉(zhuǎn)換 成其他能量形式，然后再儲存。顯熱儲存
顯熱儲存是利用儲熱材料的熱容量，通過升高或降低材料的溫度而實現(xiàn)熱量的儲存或 釋放的過程。顯熱儲存原理簡單，材料來源豐富，成本低廉，是研究最早，利用最廣泛，技術(shù) 最成熟的太陽能熱儲存方式。目前太陽能顯熱儲存有向地下發(fā)展的趨勢。太陽能的地下顯熱儲存比較適合于長 期儲存，而且成本低，占地少，因此是一種很有發(fā)展前途的儲熱方式。美國華盛頓地區(qū)利用 地下土壤儲存太陽能用于供暖和提供生活熱水，在夏季結(jié)束時，土壤溫度可以上升至80°C， 而在供暖季節(jié)結(jié)束時，溫度降至40°C。此外，地下巖石儲存太陽能和地下含水層儲存太陽能 都得到了廣泛的研究。然而，由于顯熱儲存材料是依靠儲熱材料溫度變化來進(jìn)行熱量的儲 存，放熱過程不能恒溫，儲熱密度小，使得儲熱裝置體積龐大，而且與周圍環(huán)境存在溫度差， 造成熱量損失，熱量不能長期儲存，不適合長時間、大容量儲存熱量，限制了顯熱儲存技術(shù) 的進(jìn)一步發(fā)展。相變儲存
相變儲存是利用儲熱材料在熱作用下發(fā)生相變而產(chǎn)生熱量儲存的過程。相變儲存具有 儲能密度高，放熱過程溫度波動范圍小等優(yōu)點得到了越來越多的重視。化學(xué)反應(yīng)儲存
化學(xué)反應(yīng)儲存是利用化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱的形式來進(jìn)行儲熱，具有儲能密度高，可長期 儲存等優(yōu)點。用于貯熱的化學(xué)反應(yīng)必須滿足反應(yīng)可逆性好，無副反應(yīng)；反應(yīng)迅速；反應(yīng)生 成物易分離且能穩(wěn)定貯存；反應(yīng)物和生成物無毒、無腐蝕、無可燃性；反應(yīng)熱大，反應(yīng)物價 格低等條件。太陽能熱儲存技術(shù)是一項復(fù)雜的技術(shù)，無論從技術(shù)層面和投資成本來看，太陽能熱儲存技術(shù)都是太陽能利用中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。從現(xiàn)有的研究來看，顯熱儲存研究比較成熟，已 經(jīng)發(fā)展到商業(yè)開發(fā)水平，但由于顯熱儲能密度低，儲熱裝置體積龐大，有一定局限性?；瘜W(xué) 反應(yīng)儲熱雖然具有很多優(yōu)點，但化學(xué)反應(yīng)過程復(fù)雜、有時需催化劑、有一定的安全性要求、 一次性投資較大及整體效率仍較低等困難，目前只處于小規(guī)模實驗階段，在大規(guī)模應(yīng)用之 前仍有許多問題需要解決。相變儲存憑借其優(yōu)越性吸引著人們對其進(jìn)行大量的研究，發(fā)展勢頭強(qiáng)勁。然而常 規(guī)相變材料在實際應(yīng)用過程中存在的種種問題，諸如無機(jī)相變材料的過冷和相分離現(xiàn)象以 及有機(jī)相變材料的導(dǎo)熱率低等問題，嚴(yán)重制約了相變儲存技術(shù)在太陽能熱儲存中的應(yīng)用。 現(xiàn)有技術(shù)所設(shè)計的相變儲熱池由于承載量的問題最多為600立方米，不能構(gòu)建大型太陽能 儲熱設(shè)施，，降低相變儲熱的應(yīng)用成本亦是將相變儲存技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用太陽能熱儲存前必 須解決的一個現(xiàn)實問題。值得高興的是，近年來，隨著納米復(fù)合相變儲熱材料、定形相變材 料和功能熱流體等新型相變材料的出現(xiàn)，上述問題有望得到解決。新型相變材料的出現(xiàn)，必 將在很大程度上推動相變儲存技術(shù)在太陽能熱儲存中的應(yīng)用。目前太陽能熱發(fā)電儲熱采用導(dǎo)熱油(有機(jī)或無機(jī))或熔融鹽、低熔金屬，由于是液 態(tài)存儲，儲罐容積只能達(dá)到幾百立方米，很難滿足太陽能熱發(fā)電的儲熱量要求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明發(fā)明目的是提供一種多級高能密度儲熱池，該儲熱 池不僅構(gòu)造設(shè)計合理，而且儲熱效果好。本發(fā)明所述一種多級高能密度儲熱池，包括一級儲熱池、熱介質(zhì)輸送管路、氫氣循 環(huán)輸送管路，所述一級儲熱池為密閉池體，所述一級儲熱池內(nèi)堆放有若干個填充有硝鹽的 鋼球，所述熱介質(zhì)輸送管路連接有管路轉(zhuǎn)換頭，所述管路轉(zhuǎn)換頭的輸出端形成若干根換熱 管穿設(shè)至一級儲熱池內(nèi)，所述換熱管穿過一級儲熱池內(nèi)的若干個填充有硝鹽的鋼球，所述 鋼球四周側(cè)面上設(shè)有用于套設(shè)在換熱管上的弧形缺口。所述一級儲熱池外圍套設(shè)有二級儲熱池，所述二級池連接有氫氣循環(huán)輸送管路， 所述換熱管經(jīng)一級儲熱池后，進(jìn)入二級儲熱池，所述二級儲熱池內(nèi)堆放有若干個填充有硝 鹽的鋼球，所述換熱管穿過二級儲熱池內(nèi)的若干個填充有硝鹽的鋼球。所述一級儲熱池和二級儲熱池外圍由外向內(nèi)依次套設(shè)有五級儲熱池、四級儲熱 池、三級儲熱池，所述換熱管穿過二級儲熱池輸出端連接有熱介質(zhì)輸送管路，所述熱介質(zhì)輸 送管路輸出端先經(jīng)過蒸汽發(fā)電系統(tǒng)后，再依次穿過三級儲熱池、四級儲熱池、五級儲熱池， 所述三級儲熱池、四級儲熱池、五級儲熱池均為密閉池體，所述三級儲熱池、四級儲熱池、五 級儲熱池內(nèi)均充滿儲熱液體。本發(fā)明顯著優(yōu)點在于
1、一級儲熱池內(nèi)裝滿有硝鹽的鋼球，不僅能更有利于存儲熱量，而且在需要大容器的
儲熱池時候，其結(jié)構(gòu)能保證儲熱池體的承載量，不會因為存儲過多儲熱液而將池體壓迫破 m農(nóng)。2、采用裝滿有硝鹽的鋼球儲熱，可利用硝鹽的相變儲熱，儲熱密度大，如此用硝鹽 的相變恒溫放熱特點可作恒功率輸出。3、結(jié)構(gòu)簡單，便于施工安裝，用戶實施方便。
4、儲熱池內(nèi)通入氫氣可增強(qiáng)導(dǎo)熱效果，儲熱池內(nèi)部結(jié)構(gòu)不會氧化。


圖1為本發(fā)明所述多級高能密度儲熱池構(gòu)造示意圖。圖2為圖IA —級儲熱池內(nèi)部局部構(gòu)造透視圖。圖3為本發(fā)明所述多級高能密度儲熱池儲熱過程示意圖。圖4為本發(fā)明所述多級高能密度儲熱池放熱過程示意圖。1- 一級儲熱池、2-熱介質(zhì)輸送管路、3-氫氣循環(huán)輸送管路、4-鋼球、5-管路轉(zhuǎn)換 頭、6-換熱管、7-二級儲熱池、8-三級儲熱池、9-四級儲熱池、10-五級儲熱池、11-倒流閥、 12-蒸汽發(fā)電系統(tǒng)。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合說明書附圖1介紹本發(fā)明所述的多級高能密度儲熱池
具體實施例方式包括 一級儲熱池1、熱介質(zhì)輸送管路2、氫氣循環(huán)輸送管路3，所述一級儲熱池1為密閉池體，所述 一級儲熱池1內(nèi)堆放有若干個填充有硝鹽的鋼球4，所述熱介質(zhì)輸送管路2連接有管路轉(zhuǎn)換 頭5，所述管路轉(zhuǎn)換頭5的輸出端形成若干根換熱管6穿設(shè)至一級儲熱池1內(nèi)，所述換熱管 6穿過一級儲熱池1內(nèi)的若干個填充有硝鹽的鋼球4，所述鋼球4四周側(cè)面上設(shè)有用于套設(shè) 在換熱管6上的弧形缺口。所述一級儲熱池1外圍套設(shè)有二級儲熱池7，所述二級池連接有氫氣循環(huán)輸送管 路3，所述換熱管6經(jīng)一級儲熱池1后，進(jìn)入二級儲熱池7，所述二級儲熱池7內(nèi)堆放有若干 個填充有硝鹽的鋼球4，所述換熱管6穿過二級儲熱池7內(nèi)的若干個填充有硝鹽的鋼球4。所述一級儲熱池1和二級儲熱池7外圍由外向內(nèi)依次套設(shè)有五級儲熱池10、四級 儲熱池9、三級儲熱池8，所述換熱管6穿過二級儲熱池7輸出端連接有熱介質(zhì)輸送管路2， 所述熱介質(zhì)輸送管路2輸出端先經(jīng)過蒸汽發(fā)電系統(tǒng)12后，再依次穿過三級儲熱池8、四級儲 熱池9、五級儲熱池10，所述三級儲熱池8、四級儲熱池9、五級儲熱池10均為密閉池體，所 述三級儲熱池8、四級儲熱池9、五級儲熱池10內(nèi)均充滿儲熱液體。本發(fā)明工作過程如下
一、如圖3所示儲熱過程高溫蒸汽通過熱介質(zhì)輸送管路2穿過一級儲熱池1、二級儲熱 池7期間，同時向一級儲熱池1和二級儲熱池7內(nèi)通入氫氣提高導(dǎo)熱使換熱管6與一級儲 熱池1和二級儲熱池7內(nèi)的鋼球4傳熱，再經(jīng)過鋼球4將熱量導(dǎo)入鋼球4內(nèi)的硝鹽中進(jìn)行 熱存儲，熱介質(zhì)輸送管路先經(jīng)過蒸汽發(fā)電系統(tǒng)再通過三級儲熱池8、四級儲熱池9、五級儲 熱池10逐級冷凝并同時儲熱；
二、如圖4所示放熱過程熱介質(zhì)輸送管路2在二級儲熱池7后的管路上安裝有導(dǎo)流閥 11，當(dāng)需要應(yīng)用儲熱池內(nèi)的能量時候，熱介質(zhì)輸送管路2從五級儲熱池10、四級儲熱池9、三 級儲熱池8逐級向高溫儲熱的二級儲熱池7和一級儲熱池1回流冷凝水，再變?yōu)檎羝右?利用。5PJ (IO15J)五級儲熱池主要技術(shù)參數(shù)如下兩表格
本發(fā)明不限于上述實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，對上述實施方式所做出 的任何顯而易見的改進(jìn)或變更，都不會超出本發(fā)明的構(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種多級高能密度儲熱池，包括一級儲熱池、熱介質(zhì)輸送管路、氫氣循環(huán)輸送管路，其特征在于 所述一級儲熱池為密閉池體，所述一級儲熱池內(nèi)堆放有若干個填充有硝鹽的鋼球，所述熱介質(zhì)輸送管路連接有管路轉(zhuǎn)換頭，所述管路轉(zhuǎn)換頭的輸出端形成若干根換熱管穿設(shè)至一級儲熱池內(nèi)，所述換熱管穿過一級儲熱池內(nèi)的若干個填充有硝鹽的鋼球，所述鋼球四周側(cè)面上設(shè)有用于套設(shè)在換熱管上的弧形缺口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級高密度儲熱池，其特征在于所述一級儲熱池外圍套設(shè) 有二級儲熱池，所述二級池連接有氫氣循環(huán)輸送管路，所述換熱管經(jīng)一級儲熱池后，進(jìn)入二 級儲熱池，所述二級儲熱池內(nèi)堆放有若干個填充有硝鹽的鋼球，所述換熱管穿過二級儲熱 池內(nèi)的若干個填充有硝鹽的鋼球。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多級高密度儲熱池，其特征在于所述一級儲熱池和二 級儲熱池外圍由外向內(nèi)依次套設(shè)有五級儲熱池、四級儲熱池、三級儲熱池，所述換熱管穿過 二級儲熱池輸出端連接有熱介質(zhì)輸送管路，所述熱介質(zhì)輸送管路輸出端先經(jīng)過蒸汽發(fā)電系 統(tǒng)后，再依次穿過三級儲熱池、四級儲熱池、五級儲熱池，所述三級儲熱池、四級儲熱池、五 級儲熱池均為密閉池體，所述三級儲熱池、四級儲熱池、五級儲熱池內(nèi)均充滿儲熱液體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多級高能密度儲熱池，包括一級儲熱池、熱介質(zhì)輸送管路、氫氣循環(huán)輸送管路，所述一級儲熱池為密閉池體，所述一級儲熱池內(nèi)堆放有若干個填充有硝鹽的鋼球，所述熱介質(zhì)輸送管路連接有第一管路轉(zhuǎn)換頭，所述第一管路轉(zhuǎn)換頭的輸出端形成若干根換熱管穿設(shè)至一級儲熱池內(nèi)，所述換熱管穿過一級儲熱池內(nèi)的若干個填充有硝鹽的鋼球，所述鋼球四周側(cè)面上具有弧形缺口可配合套設(shè)于換熱管上,該儲熱池不僅構(gòu)造設(shè)計合理，而且儲熱效果好。
文檔編號F28D20/02GK101915513SQ20101025290
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者李應(yīng)鵬 申請人:李應(yīng)鵬