[发明专利]一种喷淋式填充床储热系统及其运行方法

说明书

本发明公开了一种喷淋式填充床储热系统及其运行方法，用于中高温的热能存储领域。本系统主要由喷淋式填充床蓄热装置、储液罐、换热器、热源供应端、热源用户端、冷凝器、集液罐等部件组成。该系统在储热阶段，通过液态传热介质，将热源供应端提供的热能储存在填充床内的固体蓄热介质中；在用热阶段，将固体材料中的热能释放出来并用以发电或供暖。本发明的喷淋式填充床储热系统与运行方法具有蓄热效率高、热能品位高、适用温度域宽、成本低、操作安全等优点，特别适用于中高温太阳能热发电及工业高温余热利用领域中，同时还可以与大规模物理储能，如压缩空气储能系统进行能源利用梯级互补，提高能源的利用效率。

技术领域

本发明涉及一种储热系统，尤其涉及一种喷淋式填充床储热系统及其运行方法，用于中高温的热能存储领域。该系统在储热阶段，通过液态传热介质，将热源供应端提供的热能储存在填充床内的固体蓄热介质中；在用热阶段，将固体材料中的热能释放出来并用以发电或供暖。本发明的喷淋式填充床储热系统与运行方法具有蓄热效率高、热能品位高、适用温度域宽、成本低、操作安全等优点，特别适用于中高温太阳能热发电及工业高温余热利用等其他中高温蓄热领域中，同时还可以与大规模物理储能，如压缩空气储能系统进行能源利用梯级互补，提高能源的利用效率。

背景技术

面对能源危机，世界各国正在积极开展水能、风能、生物质能、太阳能等清洁可再生能源的研究工作。太阳能光伏发电技术中电池板的生产过程能耗高CO₂排放量大，发电效率低是制约该技术发展的瓶颈问题。而太阳能热发电是除光伏发电技术之外的另一个有很大发展潜力的太阳能发电技术，它也是除风电以外最具经济竞争力的可再生能源发电技术，太阳能集热器把收集到的太阳辐射能经热交换器转变为过热蒸汽，用传统的电力循环来产生电能，具有技术成熟，发电成本低和容易与化石燃料形成混合发电系统的优点。但是由于太阳能的昼夜间断性以及由于多云阴雨而造成的不稳定性等一系列问题，对太阳能光热发电系统电力的平稳输出产生了很大的影响。因此在太阳能热发电系统中设置蓄热装置是最有效的方法之一。

太阳能蓄热根据储热机制的不同可分为显热蓄热、潜热蓄热与化学蓄热。显然蓄热技术在以上三种技术中最为成熟的一种，但是要得到更为经济性、可控性及高效率的蓄热方式也面临众多问题，影响蓄热装置的因素主要有以下几个：1)单位体积或单位质量的蓄热材料的蓄能密度；2)传热介质与蓄热介质之间的热交换能力；3)蓄热材料的化学性能；4)充、放热循环的次数及可逆性；5)导热流体与换热器或蓄热介质之间的兼容性；6)散热损失。并且太阳能蓄热系统的发展方向是低成本、高效率和长时间蓄热。但现有储热技术在各方面存在不足：熔融盐储热腐蚀性强，易凝固；过热蒸汽储热压力高，所需储液罐成本太高；导热油储热成本太高。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和不足，本发明提出了一种喷淋式填充床储热系统及其运行方法，具有传热介质与蓄热介质之间的热交换能力强、成本低、效率高、安全系数高的优势，非常适合太阳能热发电系统以及工业高温余热利用等中高温储热系统。本发明的喷淋式填充床储热系统主要由喷淋式填充床蓄热装置、储液罐、换热器、泵、热源供应端、热源用户端、稳压系统、冷凝器、集液罐等部件组成。是一种将电能、热能、热化学等能源在相对充足时以热能的形式通过间接或直接换热的形式储存在储热系统中的填充床内，在需要时候的再将热能释放出来转化成电能、或热能直接给用户的储热系统。该系统在储热阶段，通过液态传热介质，将热源供应端提供的热能储存在填充床内的固体蓄热介质中；在用热阶段，将固体材料中的热能释放出来并用以发电或供暖。本发明的喷淋式填充床储热系统具有蓄热效率高、热能品位高、适用温度域宽、成本低、操作安全等优点，特别适用于中高温太阳能热发电及工业高温余热利用领域中，同时还可以与大规模物理储能，如压缩空气储能系统进行能源利用梯级互补，提高能源的利用效率。

本发明为解决其技术问题所采用的技术解决方案是：

一种喷淋式填充床储热系统，包括喷淋式填充床蓄热装置、低温储液罐、高温储液罐、换热器、热源供应端、热源用户端、冷凝器和集液罐，其特征在于，

所述热源供应端的进口处设有第一控制阀门，出口处设有第二控制阀门，