[发明专利]一种出口温度连续稳定的填充床储能装置

说明书

本发明公开了一种出口温度连续稳定的填充床储能装置，适用于高温储热、深冷储冷、太阳能热发电、工业预热发电、高温化学储能等领域，特别是高效、低成本、温度变化范围大的高温储热领域和深冷储冷领域。填充床内管内安装有滑块、导气管、伸缩管和致动元件，以此实现填充床换热工质进口和出口的连续移动，实现储能和释能过程中填充床出口温度连续稳定，解决了传统填充床储能装置储能末期出口温度存在大幅非稳态变化的问题，提高系统的效率和运行稳定性。本发明的连续稳定填充床储能装置具有成本低、效率高、储能释能出口温度连续稳定和自适应调节灵活等特点，可以促进填充床储热储冷技术在大规模储能领域的应用。

技术领域

本发明属于高温储热、深冷储冷、太阳能热发电、工业预热发电、高温化学储能等领域，特别是高效、低成本、温度变化范围大的高温储热领域和深冷储冷领域，涉及一种填充床储能装置，尤其是一种出口温度连续稳定填充床储能装置，通过填充床换热工质进口和出口的连续移动，实现储能和释能过程中填充床出口温度连续稳定，解决了传统填充床储能装置储能末期出口温度存在大幅非稳态变化的问题，提高系统的效率和运行稳定性。

背景技术

填充床储热/储冷技术是比较常见的一种储能方式，冷热流体通过充满填充材料的填充床完成储热/冷和释热/冷。填充床具有单位体积传热面积大、传热性能好、成本较低、技术成熟和安全可靠等优点，传热流体与蓄热颗粒在填充床内直接接触换热，换热温差小，系统效率高。填充床的特点在于内部存在一斜温层，在循环储热释热过程中，斜温层来回推移扩散。在储热释热过程中，前期斜温层在填充床内部推移，出口温度稳定，然而随着储释热过程的进行，斜温层被推移出填充床，填充床进入非稳态阶段，出口温度迅速变化，且速度越来越快，将对后续的用能设备产生很大的影响，造成温度应力、热负荷不足、设备运行严重偏离设计工况等问题，造成系统效率降低和系统稳定性变差，甚至系统无法维持正常运行。

填充床储能和释能过程中的非稳态阶段持续时间较长，为抑制斜温层推移扩大对出口温度非稳定性的影响，可以通过减小蓄热颗粒直径和提高长径比等方式来减小温度变化幅度，但是提高作用有限，同时还大幅增加了系统流动阻力和系统耗功。如何更加有效抑制填充床非稳态过程甚至消除非稳态过程非常重要，是将填充床蓄能技术应用范围进一步扩大和应用水平推上新高度的重要前提。

填充床存在非稳态运行阶段的主要原因在于固定式填充床内蓄能颗粒固定不动，无法与传热工质形成逆流换热。虽然流化床能够流态化蓄能颗粒，但蓄能颗粒与传热工质混合均匀无法形成温度梯度，储热换热效率低，且流化颗粒大大增大气动耗功。移动床颗粒在重力作用下滑落，可以有传热工质形成逆流换热，但是增大系统复杂度，颗粒也容易因为团聚等问题无法稳定滑落，此外颗粒与颗粒之间和颗粒与壁面之间磨损问题非常严重，对设备寿命造成影响，磨损产生的粉末随传热工质输出将对后续设备造成堵塞和冲击，造成严重后果。

因此亟须通过新思维新方法来实现蓄能颗粒与传热工质的逆流换热，稳定出口温度，提高效率。

发明内容

为克服现有技术的上述缺点和不足，本发明旨在提供一种出口温度连续稳定填充床储能装置，通过填充床换热工质进口和出口的连续移动，实现储能和释能过程中填充床出口温度连续稳定，解决了传统填充床储能装置储能末期出口温度存在大幅非稳态变化的问题，提高系统的效率和运行稳定性。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种出口温度连续稳定的填充床储能装置，包括筒体，所述筒体包括第一筒体端部、第二筒体端部以及位于所述第一筒体端部与第二筒体端部之间的筒体直管段，其中，所述第一筒体端部、第二筒体端部上分别开设有用于传热工质输入或输出所述筒体内部空间的第一端口、第二端口；所述筒体直管段的两端分别固定设置一第一管板和一第二管板，所述第一管板与第一筒体端部之间形成第一空间，所述第二管板与第二筒体端部之间形成第二空间；所述筒体直管段与其两端的第一管板和第二管板之间围成的空间内形成为填充有储能颗粒的填充床；其特征在于，