[发明专利]固体粒块塔式太阳能脉动驱动换热传热系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热能利用，特别是利用固体粒块进行塔式太阳能加热及传热和利用。

背景技术

在太阳能领域，采用熔融盐蓄热传热，虽然熔融盐可以实现高温的储存，但是由于其需要从固态转变为液体，因而需要热能将其加热，同时熔融盐的毒性、经济型、安全性也存在问题，因而熔融盐蓄热的使用受到限制。同时，其传热温度通常不高于600度，对再高的温度，无法实现传热。

在太阳能领域，也采用空气或其他气体进行蓄热，但其热熔小，无法实现大规模的热能存储。

对于塔式太阳能聚焦系统，通常采用熔融盐进行传热，但是由于熔融盐温度的限制，仅仅可以提供600度温度，为了实现高温采用空气进行传热，但是，空气的热容很小，很难传递大量的热能。

发明内容

本发明的目的是提供固体粒块塔式太阳能脉动驱动换热传热系统，采用固体粒块取代熔融盐和空气，采用动力装置驱动在脉动腔室内实现往复运动，固体粒块从进口进入到脉动腔室内，动力装置提供动力将推板驱动，推板推动固体颗粒，将脉动腔室内的固体粒块驱动，从出口流出到脉动腔室外部，动力装置复位后，第二部分固体粒块再从进口进入到脉动腔室内，再由动力装置驱动从出口流出，从而实现固体粒块的脉动流动；

将采固体粒块设置在传送器件上，传送器件设置在保温管内，将太阳能塔式太阳能镜采集的热能加热固体粒块，并通过传输器件将固体粒块传输到蓄热器内，完成热能的采集和传热。本发明可以实现高温、大规模、低成本、高效率的采集及传热，并适合于10-1500度的温度工作。

具体发明内容如下：

固体粒块塔式太阳能脉动驱动换热传热系统，由塔式太阳能镜、塔式太阳能光热转换器、保温管、传送器件、蓄热换热器组成一组太阳能塔式采集系统，其特征是：包括固体粒块脉动驱动泵；

所述固体粒块脉动驱动泵，由动力装置、脉动腔室、推板、固体粒块进口、固体粒块出口、电子控制装置、壳体组成，推板通过连杆与动力装置相连接，由动力装置驱动推板在脉动腔室内实现往复运动，固体粒块从进口进入到脉动腔室内，动力装置提供动力将推板驱动，推板推动固体粒块，将脉动腔室内的固体粒块驱动，从出口流出到脉动腔室外部，动力装置复位后，第二部分固体粒块再从进口进入到脉动腔室内，再由动力装置驱动从出口流出，从而实现固体粒块的脉动流动；

将固体粒块脉动驱动泵设置在太阳能塔式采集系统的支架上或地面上，固体粒块设置在装载箱内，固体粒块脉动驱动泵、塔式太阳能光热转换器与蓄热换热器分别通过上行管道和下行管道以及连接管道相互连接形成一个闭环的回路系统，固体粒块经由固体粒块脉动驱动泵驱动，沿固体粒块上行管道进入到设置在塔式采集系统的焦点部位的塔式太阳能光热转换器中，经塔式太阳能光热转换器转化的热加热固体粒块，使得固体粒块温度达到400-1200度，然后固体粒块沿着下行管道进入到蓄热换热器中，蓄热换热器与发电的工作介质进行热交换，从而使固体粒块的温度降到50-300度，低温的固体粒块沿着连接管道进入到装载箱内，再由脉动驱动泵驱动进入到塔式太阳能光热转换器中，从而实现利用脉动驱动泵驱动，固体粒块在封闭循环管道内进行循环，实现高温的采集和传热、换热、蓄热。

所述的动力装置选择下列的一种或多种：泵、电机、空压机；所述的泵为液压泵、液压连杆、电磁泵。

下行管道与多个蓄热换热器进行连接，可以将固体粒块储存在不同的蓄热换热器中实现蓄热，但需要使用此热能时，再通过流体与固体粒块换热，实现热能的应用。

为了适合于进行高温驱动，在动力装置与脉动腔室之间设置有温控腔室，在温控腔室内设置有温控材料，以降低高温固体粒块的温度，使得动力装置不受高温固体粒块的影响，可以正常工作，连杆设置在温控腔室内，并可以在温控腔室内进行运动。

温控材料选择些列一种：

A、真空气体或惰性气体，用于增加热阻，实现隔热；

B、液体；

C、相变材料；

D、固体隔热材料；

在温控腔室的壳体上，设置有进口与出口，可以将温控材料从进口进入，从出流出。

在换热器、固体粒块光热转换器、蓄热器管道的内部设置有螺纹、翅片、凸点，用于实现对固体粒块在流动过程中的扰流，提高固体粒块的传热能力。