[实用新型]一种填充床式高压储热/储冷器

说明书

技术领域

本实用新型涉及高/低温热能储存领域，是一种利用填充床式固体储热/冷介质储存高/低温热能并在需要时释放的装置。

背景技术

本实用新型公开的填充床式高压储热/储冷器可应用于工业过程的余热利用，太阳能/风能热储存，电力调峰热储存，先进压缩空气储能系统等。

储热/冷技术是有效解决热/冷能供求之间在时间与空间上不匹配的矛盾，提高能源利用率的有效手段。其中高压储热/冷技术主要应用于高压条件下的储热和/或储冷，是工业余热利用、太阳能/风能热利用、电力调峰热储存，先进空气储能系统等的关键技术。

目前，常用的高/低温绝热结构有堆积绝热、真空粉末绝热、真空多层堆积绝热和正压堆积绝热等，采用这些绝热结构的绝热储罐和储槽均采用保温层设置在承压罐壁外面的方案，并且通常抗压较低（目前，常用的此类容器压力最高为1.8Mpa）。若采用此类绝热结构制造高压储热/储冷器，则需要厚壁的压力容器作为与介质接触的罐壳或者内壳，同时罐壁热容也将大幅增加，使得在储热/冷的过程中需要大量的热/冷能来冷却罐壳或者内壳，这部分热/冷能却难以回收，会使储热/冷效率大幅降低。另外，这些储罐通常只作为高/低温流体介质储存使用，没有填充固体介质用于储热/冷。

经过对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号为：201110156413.5，名称为：一种固体储热装置。该专利的特征在于：储热单元包括外壳、外壳内部布置的固体储热介质及外部的保温层，以固体储热介质的外表面为换热界面，储热单元内部规律布置隔热层，沿轴向上具有斜温层，具有分层控制系统。该专利采用了保温层在罐壁外部的保温方式，若应用于高压低温条件则需要很厚的罐壁承压，因而高压储热/冷效率较低。

发明内容

本实用新型提供了一种内壳承装储热/冷介质，外壳承受高压，内外壳间保温夹层的储热/冷器结构，利用固体材料作为储热/冷介质，高压传热介质流过储热/冷介质表面并发生换热的填充床式高压储热/储冷器。与现有的内承压，外保温的高压储罐相比，具有充放储热/储冷效率高的特点。

本实用新型的技术解决方案是：

一种填充床式高压储热/储冷器，其特征在于，所述高压储热/储冷器包括厚壁外壳，薄壁内壳，内外壳之间的保温层，内壳内部填充的固体储热介质，内壳支撑装置；所述保温层与内壳之间设有压力连通装置，厚壁外壳为承受高内压的压力容器。

优选的，所述高压储热/储冷器包括至少一个顶部进料口、至少一个底部排料口、至少一个顶部传热介质管口和至少一个底部传热介质管口。

优选的，所述顶部进料口和顶部传热介质管口为同一开口，所述底部排料口和底部传热介质管口为同一开口。

所述保温层为孔隙率高、导热系数低的保温材料，如岩棉、珠光砂、玻璃纤维毡等其中一种或多种的混合物。

优选的，内壳支撑装置的支撑方式为圆环形支撑或多点支撑。支撑材料可以为性能稳定、导热系数低、抗压强度较高的如钢、钛等金属材料或如玻璃钢、树脂等非金属材料等。

优选的，所述压力连通装置为设置在内壳壁面上的开孔或一端与保温层连通、另一端与内壳连通的通压管道。

优选的，在传热介质进口和/或出口设置一个或多个扰流板以使传热流体均匀流入，所述扰流板为多孔板或挡流板。

优选的，所述高压储热/储冷器由上至下设置多个隔热层，所述隔热层允许传热介质自由通过，以减小内部固体储热/冷介质和传热流体的轴向导热。

优选的，所述高压储热/储冷器的内、外壳与保温层之间设置一定宽度的空隙，以提高保温层内部的压力传递速度。

优选的，高压储热/储冷器内部设置一个或多个换热器以补充热/冷量，换热器为螺旋管束、光滑管管束、翅片管管束或盘管管束。

所述填充床式高压储热和/或储冷装置的薄壁内壳材料为如钢、铝、钛等的金属材料，厚壁外壳材料为如钢、铝、钛等的金属材料或如玻璃钢、预应力混凝土等的非金属材料。

所述传热介质为液态、气态或超临界态的空气、氮气、氧气、氦气、氢气、甲烷、水蒸汽等其中一种或至少两种的混合物。

所述固体储热介质为颗粒状或多孔材料，为岩石，矿石，矿渣，混凝土，耐火砖，陶瓷球，金属，封装的相变材料等其中一种或至少两种的混合物。

所述保温层为孔隙率高、导热系数低的保温材料，如岩棉、珠光砂、玻璃纤维毡等其中一种或多种的混合物。

优选地，固体储热/冷介质为体积热容高、成本低廉、热机械性能稳定、对传热介质吸收渗透率低、孔隙率低、比表面积高的材料。