[发明专利]一种新型多级板式集储换热一体相变储释热装置

说明书

本发明提供了一种新型多级板式集储换热一体相变储释热装置，包括外壳和储热结构，储热结构设置在外壳内，在储热结构外侧与外壳的四个壳板之间分别设有一层保温板，储热结构包括多级板式模块化相变单元和若干换热盘管；多级板式模块化相变单元和若干换热盘管之间上下交替布置，每级板式相变单元的前后两侧均与外部连通，相邻两个相变储热模块之间设有间隙，若干间隙形成换热流体区域；在储热结构的两侧分别设有左侧盖板和右侧盖板，每层换热盘管的进出液口依次穿过右侧盖板、右侧保温板和右侧的壳板；在换热流体区域和换热盘管内通入不同种类换热流体。本发明结构简单，换热效率高，适用温度范围广，设备热容量可调节，能同时进行储释热操作。

技术领域

本发明属于储热设备技术领域，尤其是涉及一种新型多级板式集储换热一体相变储释热装置。

背景技术

储热技术是以储热材料为媒介将太阳能光热、地热、工业余热、低品位废热等热能储存起来，可以有效解决时空分布不均或能源供给与需求间不匹配所带来的问题,最大限度地提高整个系统的能源利用率、降低能源利用成本而逐渐发展起来的一种技术。储热技术对构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源产业体系，助力实现碳达峰、碳中和，推进我国能源行业供给侧改革、能源生产和利用方式变革具有重要战略意义。

储热技术主要分为显热、潜热(相变)和热化学三种形式。显热储热具有储热密度小、技术简单、原料来源广泛、价格低廉的特点受到大规模应用；相变储热具有较高的储热密度、稳定的相变温度，将陶瓷与相变材料复合，即显热-潜热的结合，可以进一步提高储热密度、减小储热系统体积，该技术目前处于中试阶段；热化学储热具有储热密度大、储热时间长，但是技术不成熟、难度大，该技术目前处于初级研究阶段。然而，相对于目前储能需求的快速发展和国家对储能技术的重视，储热技术的发展速度较为缓慢，相变储热技术还无法进行大规模的应用。其中，相变储释热装置是储热系统的核心设备，目前相变储释热装置较多采用壳管式结构和堆积床式结构。壳管式结构常采用蛇形或螺旋形结构，导致整体储热装置流阻较大，也带来换热管的制造、安装、固定等工艺较复杂的问题，制造成本较高；相比而言堆积床式结构具有结构简单，储存成本低以及用于较宽的温度范围等优点，同时可与太阳能集热系统以及热发电系统等相结合。然而，无论管壳式结构还是堆积床式结构，两种相变储释热装置的额定储热量一定，热容量不可调，适用范围具有一定局限性，当热源参数(温度和流量)变化较大时，往往需要重新设计储热装置。因此，需要研发一个同时进行集储放热一体的相变储释热装置，并且储热量可以调节，装置结构简单，可以满足不同应用场景的储释热需求，为可再生能源与大规模储热、工业余热回收、电网调峰、建筑节能等领域提供有力的支持。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种新型多级板式集储换热一体相变储释热装置，结构简单，换热效率高，适用温度范围广，设备热容量可调节，且能同时进行储释热操作。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种新型多级板式集储换热一体相变储释热装置，包括外壳和储热结构，所述的外壳为由上下左右四个壳板组成的框型结构，所述的储热结构设置在外壳内，且在储热结构外侧与外壳的四个壳板之间分别设有一层保温板，所述的储热结构包括多级板式模块化相变单元和若干换热盘管；

多级板式模块化相变单元和若干换热盘管之间上下交替布置，每一级板式模块化相变单元均包括若干相变储热模块、上密封盖板和下密封盖板，若干相变储热模块固定在上密封盖板和下密封盖板上，在每级板式模块化相变单元的左右两侧各分别设有一可拆卸的侧密封盖板，每级板式模块化相变单元的前后两侧均与外部连通，且相邻两个相变储热模块之间设有间隙，若干间隙形成换热流体区域；

在储热结构的左右两侧分别设有左侧盖板和右侧盖板，每层换热盘管的进液口和出液口依次穿过右侧盖板、右侧保温板和右侧的壳板设置；在换热流体区域和换热盘管内通入不同种类换热流体。

进一步的，储热结构的最上层和最下层均为板式模块化相变单元。