[发明专利]一种直接产生蒸汽的高温混凝土储热器

权利要求书

1.一种直接产生蒸汽的高温混凝土储热器，其特征在于，所述的储热器包括高温混凝土储热块(8)、充热管路和放热管路；充热管路和放热管路相互独立，采用两种不同的传热流体进行充热和放热；所述的高温混凝土储热块(8)由高温混凝土材料浇注而成，处于储热器的中心位置；所述的充热管路由充热管(7)组成，充热管(7)水平埋置于高温混凝土储热块(8)中，呈正三角形排列；充热管(7)内充有充热流体(13)；放热管路由给水管(1)、给水阀(2)、给水泵(3)、给水进口阀(4)、水进口管(5)、放热循环管(6)、竖直放热管(9)、蒸汽出口阀(10)、蒸汽出口管(11)、汽水分离母管(15)、循环水泵(16)、回流水罐(17)、回流进口管(18)、回流进口阀(19)、回流出口管(20)、回流出口阀(21)组成；汽水分离母管(15)安装于高温混凝土储热块(8)的顶部，竖直放热管(9)竖直埋置于高温混凝土储热块(8)中，与充热管(7)呈平行交叉排列；放热循环管(6)位于高温混凝土储热块(8)的左侧，与竖直放热管(9)的一端相连；竖直放热管(9)和放热循环管(6)的另一端与汽水分离母管(15)的底部相连，形成连通的U型管；竖直放热管(9)和放热循环管(6)为承压钢管，放热流体为水(12)；循环水泵(16)位于放热循环管(6)的中部，通过放热循环管(6)与汽水分离母管(15)相连；蒸汽出口管(11)位于汽水分离母管(15)的顶部，通过蒸汽出口阀(10)与汽水分离母管(15)相连；水进口管(5)与汽水分离母管(15)的底部相连，水(12)依次经过给水管(1)、给水阀(2)、给水泵(3)、给水进口阀(4)、水进口管(5)后进入到汽水分离母管(15)中；回流进口管(18)位于回流水罐(17)的顶部，通过回流进口阀(19)与放热循环管(6)的底部相连，回流出口管(20)位于回流水罐(17)的底部，通过回流出口阀(21)与给水泵(3)相连。

2.根据权利要求1所述的直接产生蒸汽的高温混凝土储热器，其特征在于所述的充热流体(13)为熔融盐、导热油、高压水或过热蒸汽。

3.根据权利要求1所述的直接产生蒸汽的高温混凝土储热器，其特征在于所述的充热管(7)为钢管，陶瓷管或者预成型的高温混凝土流道。

4.根据权利要求1所述的直接产生蒸汽的高温混凝土储热器，其特征在于所述的充热管(7)和竖直放热管(9)的外管壁上安装有针形、柱形或条形散热翅片(22)。

5.根据权利要求1所述的直接产生蒸汽的高温混凝土储热器，其特征在于所述的竖直放热管(9)之间安装放热管水平连接管(23)。

6.根据权利要求1所述的直接产生蒸汽的高温混凝土储热器，其特征在于所述的竖直放热管(9)用蛇形放热管(24)代替。

7.根据权利要求1所述的直接产生蒸汽的高温混凝土储热器，其特征在于所述的储热器串联运行：前后两级储热器共用一套给水管(1)、给水阀(2)、给水泵(3)、给水进口阀(4)和水进口管(5)，前一级的储热器放热后，作为后一级储热器的预热器使用。

8.根据权利要求1所述的直接产生蒸汽的高温混凝土储热器，其特征在于所述的储热器的充热过程与放热过程同时运行或单独运行。

9.根据权利要求8所述的直接产生蒸汽的高温混凝土储热器，其特征在于所述的充热过程中，汽水分离母管(15)、放热循环管(6)和竖直放热管(9)中的水(12)靠重力作用流入回流水罐(17)中，同时充热流体(13)进入充热管(7)中，与高温混凝土储热块(8)进行对流换热，高温混凝土储热块(8)吸收热量温度升高，充热流体(13)放出热量温度降低；当充热管(7)出口处的高温混凝土储热块(8)的温度达到设定值时，充热过程结束。

10.根据权利要求8所述的直接产生蒸汽的高温混凝土储热器，其特征在于当所述的充热过程结束后，所述的储热器进入放热过程的第一阶段，此时发电系统不需要饱和蒸汽，蒸汽出口阀(10)关闭；回流水罐(17)和给水管(1)中的水(12)通过给水泵(3)进入汽水分离母管(15)、放热循环管(6)和竖直放热管(9)中；竖直放热管(9)中的水(12)与高温混凝土储热块(8)进行自然对流换热，吸收高温混凝土储热块(8)中的热量，温度升高；当竖直放热管(9)管壁上水(12)的温度达到饱和温度时，管壁上产生饱和蒸汽(14)，饱和蒸汽(14)靠重力作用，沿着竖直放热管(9)上升，进入汽水分离母管(15)中；汽水分离母管(15)中的水(12)通过放热循环管(6)进入竖直放热管(9)中补充被加热变为饱和蒸汽(14)的放热流体；

当发电系统需要饱和蒸汽时，所述的储热器进入放热过程的第二阶段，此时，打开蒸汽出口阀(10)，将放热过程第一阶段产生的饱和蒸汽(14)通过蒸汽出口管(11)排出；如果此时高温混凝土储热块(8)的温度仍高于水(12)的饱和温度，则通过循环水泵使水(12)在汽水分离母管(15)、放热循环管(6)和竖直放热管(9)中循环；竖直放热管(9)中的水(12)与高温混凝土储热块(8)进行强迫对流换热，吸收高温混凝土储热块(8)中的热量，温度升高最终变为饱和蒸汽(14)，并通过蒸汽出口管(11)排出；当高温混凝土储热块(8)的温度降低到水(12)的饱和温度以下时，储热器的放热过程结束。