[发明专利]一种固体储热换热器、固体储热系统及固体储热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体储热换热器，具体涉及一种固体储热换热器、固体储热系统及固体储热方法。

背景技术

随着常规能源的短缺以及人们对环境质量要求的提高，可再生能源，特别是太阳能，越来越受到人们的青睐；同时，工业生产产生的大量余热也是今后能源综合利用的重点。

无论是太阳能还是工业余热，其最大的不足就是能量供应的不稳定性。将太阳能热发电以及工业余热与储热系统结合起来，可增加太阳能和工业余热输出的稳定性以及可用性。

然而，现有的储热换热系统，具有热能输出的稳定性有限、成本高、结构复杂以及运行调度不灵活等问题，从而限制了大型太阳能热发电以及工业余热的广泛利用。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种固体储热换热器、固体储热系统及固体储热方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种固体储热换热器，包括：固体储热主体(7)、至少一个换热管道(5)、第1联箱(3)、第2联箱(9)、第1接口管(1)、第2接口管(11)、第1连接件(2)、第2连接件(10)和保温层(6)；

其中，各个所述换热管道(5)等距平行镶嵌于所述固体储热主体(7)的内部；并且，各个所述换热管道(5)的第1端口均位于所述固体储热主体(7)的上方，且分别密封连接到所述第1联箱(3)的各个支管接口，所述第1联箱(3)的总管通过所述第1连接件(2)与所述第1接口管(1)连接；各个所述换热管道(5)的第2端口均位于所述固体储热主体(7)的下方，且分别密封连接到所述第2联箱(9)的各个支管接口，所述第2联箱(9)的总管通过所述第2连接件(10)与所述第2接口管(11)连接。

所述保温层(6)包覆在所述固体储热主体(7)的外部。

优选的，所述固体储热主体(7)所采用的固体储热材料为混凝土或相变材料；和/或所述第1连接件(2)和所述第2连接件(10)均为法兰。

优选的，所述换热管道(5)为管道式蛇形管道。

优选的，所述管道式蛇形管道为光管或翅片管。

优选的，所述保温层(6)的材料为高温硅酸铝和玻璃纤维形成的复合层材料。

优选的，还包括：第1温度测点(4)和第2温度测点(8)；所述第1温度测点(4)设置于所述固体储热主体(7)的内部且靠近所述换热管道(5)的第1端口，用于测量所述固体储热主体(7)的上侧温度；

所述第2温度测点(8)设置于所述固体储热主体(7)的内部且靠近所述换热管道(5)的第2端口，用于测量所述固体储热主体(7)的下侧温度。

优选的，所述第1温度测点(4)和所述第2温度测点(8)为热电偶温度测点。

本发明还提供一种固体储热系统，包括至少两个上述的固体储热换热器；其中，各个所述固体储热换热器为串联连接方式或并联连接方式。

本发明还提供一种固体储热方法，包括以下步骤：

对于单个固体储热换热器，设共设置n个换热管道(5)，则：

对固体储热主体(7)充热流程如下：

热流体通过第1接口管(1)流入到第1联箱(3)，在第1联箱(3)中，将热流体分为n个支路，分别送往n个换热管道(5)的第1端口，各个支路的热流体在各自的换热管道(5)中呈蛇形曲折向下流动，并在流动过程中发生热交换，使固体储热主体(7)温度不断上升，而热流体温度不断下降而变为冷流体；各个支路的冷流体流入到第2联箱(9)，在第2联箱(9)中，将各个支路的冷流体汇聚后，通过第2接口管(11)向外排出；

循环上述过程，热流体不断注入到换热管道(5)，在与固体储热主体(7)发生热交换后，从换热管道(5)排出；从而不断对固体储热主体(7)充热，通过第2温度测点(8)监测固体储热主体(7)的吸热情况，当监测到固体储热主体(7)的温度达到设定值时充热完成，停止向换热管道(5)的第1端口注入热流体；

对固体储热主体(7)放热流程如下：

冷流体通过第2接口管(11)流入到第2联箱(9)，在第2联箱(9)中，将冷流体分为n个支路，分别送往n个换热管道(5)，各个支路的冷流体在各自的换热管道(5)中呈蛇形曲折向上流动，并在流动过程中发生热交换，使固体储热主体(7)温度不断下降而放热，而冷流体温度不断上升而变为热流体；各个支路的热流体流入到第1联箱(3)，在第1联箱(3)中，将各个支路的热流体汇聚后，通过第1接口管(1)向外排出；