專利名稱：多級(jí)高能密度儲(chǔ)熱池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儲(chǔ)熱裝置，特別設(shè)計(jì)一種多級(jí)高能密度儲(chǔ)熱池。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能是一種清潔可再生能源，在所有的可再生能源中，太陽(yáng)能分布最廣，獲取最 容易。但是太陽(yáng)能受地理、晝夜和季節(jié)等規(guī)律性變化的影響以及陰晴云雨等隨機(jī)因素的制 約，能流密度低，通常每平方米不到一千瓦，此外，能量隨著時(shí)間和天氣的變化呈現(xiàn)不穩(wěn)定 性和不連續(xù)性。為了保證太陽(yáng)能利用穩(wěn)定運(yùn)行，就需要儲(chǔ)熱裝置把太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái)，在 太陽(yáng)能不足時(shí)再釋放出來(lái)，以滿足生產(chǎn)和生活用能連續(xù)和穩(wěn)定供應(yīng)的需要。幾乎所有用于 采暖、供應(yīng)熱水、生產(chǎn)過(guò)程用熱等的太陽(yáng)能熱利用裝置都需要儲(chǔ)存熱能。太陽(yáng)能儲(chǔ)存有三層含義，一是將白天接收到的太陽(yáng)能儲(chǔ)存到晚間使用，二是將晴 天接收到的太陽(yáng)能儲(chǔ)存到陰雨天氣使用，三是將夏天接收到的太陽(yáng)能儲(chǔ)存到冬天使用?，F(xiàn) 在國(guó)內(nèi)外研究太陽(yáng)能的儲(chǔ)存方法主要有兩大類第一類是將太陽(yáng)能直接儲(chǔ)存，即太陽(yáng)能熱 儲(chǔ)存，主要分為三種類型顯熱儲(chǔ)存、相變儲(chǔ)存和化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)存；第二類是把太陽(yáng)能先轉(zhuǎn)換 成其他能量形式，然后再儲(chǔ)存。顯熱儲(chǔ)存
顯熱儲(chǔ)存是利用儲(chǔ)熱材料的熱容量，通過(guò)升高或降低材料的溫度而實(shí)現(xiàn)熱量的儲(chǔ)存或 釋放的過(guò)程。顯熱儲(chǔ)存原理簡(jiǎn)單，材料來(lái)源豐富，成本低廉，是研究最早，利用最廣泛，技術(shù) 最成熟的太陽(yáng)能熱儲(chǔ)存方式。目前太陽(yáng)能顯熱儲(chǔ)存有向地下發(fā)展的趨勢(shì)。太陽(yáng)能的地下顯熱儲(chǔ)存比較適合于長(zhǎng) 期儲(chǔ)存，而且成本低，占地少，因此是一種很有發(fā)展前途的儲(chǔ)熱方式。美國(guó)華盛頓地區(qū)利用 地下土壤儲(chǔ)存太陽(yáng)能用于供暖和提供生活熱水，在夏季結(jié)束時(shí)，土壤溫度可以上升至80°C， 而在供暖季節(jié)結(jié)束時(shí)，溫度降至40°C。此外，地下巖石儲(chǔ)存太陽(yáng)能和地下含水層儲(chǔ)存太陽(yáng)能 都得到了廣泛的研究。然而，由于顯熱儲(chǔ)存材料是依靠?jī)?chǔ)熱材料溫度變化來(lái)進(jìn)行熱量的儲(chǔ) 存，放熱過(guò)程不能恒溫，儲(chǔ)熱密度小，使得儲(chǔ)熱裝置體積龐大，而且與周圍環(huán)境存在溫度差， 造成熱量損失，熱量不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，不適合長(zhǎng)時(shí)間、大容量?jī)?chǔ)存熱量，限制了顯熱儲(chǔ)存技術(shù) 的進(jìn)一步發(fā)展。相變儲(chǔ)存
相變儲(chǔ)存是利用儲(chǔ)熱材料在熱作用下發(fā)生相變而產(chǎn)生熱量?jī)?chǔ)存的過(guò)程。相變儲(chǔ)存具有 儲(chǔ)能密度高，放熱過(guò)程溫度波動(dòng)范圍小等優(yōu)點(diǎn)得到了越來(lái)越多的重視?；瘜W(xué)反應(yīng)儲(chǔ)存
化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)存是利用化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱的形式來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)熱，具有儲(chǔ)能密度高，可長(zhǎng)期 儲(chǔ)存等優(yōu)點(diǎn)。用于貯熱的化學(xué)反應(yīng)必須滿足反應(yīng)可逆性好，無(wú)副反應(yīng)；反應(yīng)迅速；反應(yīng)生 成物易分離且能穩(wěn)定貯存；反應(yīng)物和生成物無(wú)毒、無(wú)腐蝕、無(wú)可燃性；反應(yīng)熱大，反應(yīng)物價(jià) 格低等條件。太陽(yáng)能熱儲(chǔ)存技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，無(wú)論從技術(shù)層面和投資成本來(lái)看，太陽(yáng)能熱儲(chǔ)存技術(shù)都是太陽(yáng)能利用中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。從現(xiàn)有的研究來(lái)看，顯熱儲(chǔ)存研究比較成熟，已 經(jīng)發(fā)展到商業(yè)開發(fā)水平，但由于顯熱儲(chǔ)能密度低，儲(chǔ)熱裝置體積龐大，有一定局限性。化學(xué) 反應(yīng)儲(chǔ)熱雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但化學(xué)反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜、有時(shí)需催化劑、有一定的安全性要求、 一次性投資較大及整體效率仍較低等困難，目前只處于小規(guī)模實(shí)驗(yàn)階段，在大規(guī)模應(yīng)用之 前仍有許多問(wèn)題需要解決。相變儲(chǔ)存憑借其優(yōu)越性吸引著人們對(duì)其進(jìn)行大量的研究，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。然而常 規(guī)相變材料在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在的種種問(wèn)題，諸如無(wú)機(jī)相變材料的過(guò)冷和相分離現(xiàn)象以 及有機(jī)相變材料的導(dǎo)熱率低等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了相變儲(chǔ)存技術(shù)在太陽(yáng)能熱儲(chǔ)存中的應(yīng)用。 現(xiàn)有技術(shù)所設(shè)計(jì)的相變儲(chǔ)熱池由于承載量的問(wèn)題最多為600立方米，不能構(gòu)建大型太陽(yáng)能 儲(chǔ)熱設(shè)施，，降低相變儲(chǔ)熱的應(yīng)用成本亦是將相變儲(chǔ)存技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用太陽(yáng)能熱儲(chǔ)存前必 須解決的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。值得高興的是，近年來(lái)，隨著納米復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料、定形相變材 料和功能熱流體等新型相變材料的出現(xiàn)，上述問(wèn)題有望得到解決。新型相變材料的出現(xiàn)，必 將在很大程度上推動(dòng)相變儲(chǔ)存技術(shù)在太陽(yáng)能熱儲(chǔ)存中的應(yīng)用。目前太陽(yáng)能熱發(fā)電儲(chǔ)熱采用導(dǎo)熱油(有機(jī)或無(wú)機(jī))或熔融鹽、低熔金屬，由于是液 態(tài)存儲(chǔ)，儲(chǔ)罐容積只能達(dá)到幾百立方米，很難滿足太陽(yáng)能熱發(fā)電的儲(chǔ)熱量要求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明發(fā)明目的是提供一種多級(jí)高能密度儲(chǔ)熱池，該儲(chǔ)熱 池不僅構(gòu)造設(shè)計(jì)合理，而且儲(chǔ)熱效果好。本發(fā)明所述一種多級(jí)高能密度儲(chǔ)熱池，包括一級(jí)儲(chǔ)熱池、熱介質(zhì)輸送管路、氫氣循 環(huán)輸送管路，所述一級(jí)儲(chǔ)熱池為密閉池體，所述一級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)堆放有若干個(gè)填充有硝鹽的 鋼球，所述熱介質(zhì)輸送管路連接有管路轉(zhuǎn)換頭，所述管路轉(zhuǎn)換頭的輸出端形成若干根換熱 管穿設(shè)至一級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)，所述換熱管穿過(guò)一級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)的若干個(gè)填充有硝鹽的鋼球，所述 鋼球四周側(cè)面上設(shè)有用于套設(shè)在換熱管上的弧形缺口。所述一級(jí)儲(chǔ)熱池外圍套設(shè)有二級(jí)儲(chǔ)熱池，所述二級(jí)池連接有氫氣循環(huán)輸送管路， 所述換熱管經(jīng)一級(jí)儲(chǔ)熱池后，進(jìn)入二級(jí)儲(chǔ)熱池，所述二級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)堆放有若干個(gè)填充有硝 鹽的鋼球，所述換熱管穿過(guò)二級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)的若干個(gè)填充有硝鹽的鋼球。所述一級(jí)儲(chǔ)熱池和二級(jí)儲(chǔ)熱池外圍由外向內(nèi)依次套設(shè)有五級(jí)儲(chǔ)熱池、四級(jí)儲(chǔ)熱 池、三級(jí)儲(chǔ)熱池，所述換熱管穿過(guò)二級(jí)儲(chǔ)熱池輸出端連接有熱介質(zhì)輸送管路，所述熱介質(zhì)輸 送管路輸出端先經(jīng)過(guò)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)后，再依次穿過(guò)三級(jí)儲(chǔ)熱池、四級(jí)儲(chǔ)熱池、五級(jí)儲(chǔ)熱池， 所述三級(jí)儲(chǔ)熱池、四級(jí)儲(chǔ)熱池、五級(jí)儲(chǔ)熱池均為密閉池體，所述三級(jí)儲(chǔ)熱池、四級(jí)儲(chǔ)熱池、五 級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)均充滿儲(chǔ)熱液體。本發(fā)明顯著優(yōu)點(diǎn)在于
1、一級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)裝滿有硝鹽的鋼球，不僅能更有利于存儲(chǔ)熱量，而且在需要大容器的
儲(chǔ)熱池時(shí)候，其結(jié)構(gòu)能保證儲(chǔ)熱池體的承載量，不會(huì)因?yàn)榇鎯?chǔ)過(guò)多儲(chǔ)熱液而將池體壓迫破 m農(nóng)。2、采用裝滿有硝鹽的鋼球儲(chǔ)熱，可利用硝鹽的相變儲(chǔ)熱，儲(chǔ)熱密度大，如此用硝鹽 的相變恒溫放熱特點(diǎn)可作恒功率輸出。3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于施工安裝，用戶實(shí)施方便。
4、儲(chǔ)熱池內(nèi)通入氫氣可增強(qiáng)導(dǎo)熱效果，儲(chǔ)熱池內(nèi)部結(jié)構(gòu)不會(huì)氧化。


圖1為本發(fā)明所述多級(jí)高能密度儲(chǔ)熱池構(gòu)造示意圖。圖2為圖IA —級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)部局部構(gòu)造透視圖。圖3為本發(fā)明所述多級(jí)高能密度儲(chǔ)熱池儲(chǔ)熱過(guò)程示意圖。圖4為本發(fā)明所述多級(jí)高能密度儲(chǔ)熱池放熱過(guò)程示意圖。1- 一級(jí)儲(chǔ)熱池、2-熱介質(zhì)輸送管路、3-氫氣循環(huán)輸送管路、4-鋼球、5-管路轉(zhuǎn)換 頭、6-換熱管、7-二級(jí)儲(chǔ)熱池、8-三級(jí)儲(chǔ)熱池、9-四級(jí)儲(chǔ)熱池、10-五級(jí)儲(chǔ)熱池、11-倒流閥、 12-蒸汽發(fā)電系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合說(shuō)明書附圖1介紹本發(fā)明所述的多級(jí)高能密度儲(chǔ)熱池
具體實(shí)施例方式包括 一級(jí)儲(chǔ)熱池1、熱介質(zhì)輸送管路2、氫氣循環(huán)輸送管路3，所述一級(jí)儲(chǔ)熱池1為密閉池體，所述 一級(jí)儲(chǔ)熱池1內(nèi)堆放有若干個(gè)填充有硝鹽的鋼球4，所述熱介質(zhì)輸送管路2連接有管路轉(zhuǎn)換 頭5，所述管路轉(zhuǎn)換頭5的輸出端形成若干根換熱管6穿設(shè)至一級(jí)儲(chǔ)熱池1內(nèi)，所述換熱管 6穿過(guò)一級(jí)儲(chǔ)熱池1內(nèi)的若干個(gè)填充有硝鹽的鋼球4，所述鋼球4四周側(cè)面上設(shè)有用于套設(shè) 在換熱管6上的弧形缺口。所述一級(jí)儲(chǔ)熱池1外圍套設(shè)有二級(jí)儲(chǔ)熱池7，所述二級(jí)池連接有氫氣循環(huán)輸送管 路3，所述換熱管6經(jīng)一級(jí)儲(chǔ)熱池1后，進(jìn)入二級(jí)儲(chǔ)熱池7，所述二級(jí)儲(chǔ)熱池7內(nèi)堆放有若干 個(gè)填充有硝鹽的鋼球4，所述換熱管6穿過(guò)二級(jí)儲(chǔ)熱池7內(nèi)的若干個(gè)填充有硝鹽的鋼球4。所述一級(jí)儲(chǔ)熱池1和二級(jí)儲(chǔ)熱池7外圍由外向內(nèi)依次套設(shè)有五級(jí)儲(chǔ)熱池10、四級(jí) 儲(chǔ)熱池9、三級(jí)儲(chǔ)熱池8，所述換熱管6穿過(guò)二級(jí)儲(chǔ)熱池7輸出端連接有熱介質(zhì)輸送管路2， 所述熱介質(zhì)輸送管路2輸出端先經(jīng)過(guò)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)12后，再依次穿過(guò)三級(jí)儲(chǔ)熱池8、四級(jí)儲(chǔ) 熱池9、五級(jí)儲(chǔ)熱池10，所述三級(jí)儲(chǔ)熱池8、四級(jí)儲(chǔ)熱池9、五級(jí)儲(chǔ)熱池10均為密閉池體，所 述三級(jí)儲(chǔ)熱池8、四級(jí)儲(chǔ)熱池9、五級(jí)儲(chǔ)熱池10內(nèi)均充滿儲(chǔ)熱液體。本發(fā)明工作過(guò)程如下
一、如圖3所示儲(chǔ)熱過(guò)程高溫蒸汽通過(guò)熱介質(zhì)輸送管路2穿過(guò)一級(jí)儲(chǔ)熱池1、二級(jí)儲(chǔ)熱 池7期間，同時(shí)向一級(jí)儲(chǔ)熱池1和二級(jí)儲(chǔ)熱池7內(nèi)通入氫氣提高導(dǎo)熱使換熱管6與一級(jí)儲(chǔ) 熱池1和二級(jí)儲(chǔ)熱池7內(nèi)的鋼球4傳熱，再經(jīng)過(guò)鋼球4將熱量導(dǎo)入鋼球4內(nèi)的硝鹽中進(jìn)行 熱存儲(chǔ)，熱介質(zhì)輸送管路先經(jīng)過(guò)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)再通過(guò)三級(jí)儲(chǔ)熱池8、四級(jí)儲(chǔ)熱池9、五級(jí)儲(chǔ) 熱池10逐級(jí)冷凝并同時(shí)儲(chǔ)熱；
二、如圖4所示放熱過(guò)程熱介質(zhì)輸送管路2在二級(jí)儲(chǔ)熱池7后的管路上安裝有導(dǎo)流閥 11，當(dāng)需要應(yīng)用儲(chǔ)熱池內(nèi)的能量時(shí)候，熱介質(zhì)輸送管路2從五級(jí)儲(chǔ)熱池10、四級(jí)儲(chǔ)熱池9、三 級(jí)儲(chǔ)熱池8逐級(jí)向高溫儲(chǔ)熱的二級(jí)儲(chǔ)熱池7和一級(jí)儲(chǔ)熱池1回流冷凝水，再變?yōu)檎羝右?利用。5PJ (IO15J)五級(jí)儲(chǔ)熱池主要技術(shù)參數(shù)如下兩表格
本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，對(duì)上述實(shí)施方式所做出 的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)或變更，都不會(huì)超出本發(fā)明的構(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種多級(jí)高能密度儲(chǔ)熱池，包括一級(jí)儲(chǔ)熱池、熱介質(zhì)輸送管路、氫氣循環(huán)輸送管路，其特征在于 所述一級(jí)儲(chǔ)熱池為密閉池體，所述一級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)堆放有若干個(gè)填充有硝鹽的鋼球，所述熱介質(zhì)輸送管路連接有管路轉(zhuǎn)換頭，所述管路轉(zhuǎn)換頭的輸出端形成若干根換熱管穿設(shè)至一級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)，所述換熱管穿過(guò)一級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)的若干個(gè)填充有硝鹽的鋼球，所述鋼球四周側(cè)面上設(shè)有用于套設(shè)在換熱管上的弧形缺口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)高密度儲(chǔ)熱池，其特征在于所述一級(jí)儲(chǔ)熱池外圍套設(shè) 有二級(jí)儲(chǔ)熱池，所述二級(jí)池連接有氫氣循環(huán)輸送管路，所述換熱管經(jīng)一級(jí)儲(chǔ)熱池后，進(jìn)入二 級(jí)儲(chǔ)熱池，所述二級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)堆放有若干個(gè)填充有硝鹽的鋼球，所述換熱管穿過(guò)二級(jí)儲(chǔ)熱 池內(nèi)的若干個(gè)填充有硝鹽的鋼球。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多級(jí)高密度儲(chǔ)熱池，其特征在于所述一級(jí)儲(chǔ)熱池和二 級(jí)儲(chǔ)熱池外圍由外向內(nèi)依次套設(shè)有五級(jí)儲(chǔ)熱池、四級(jí)儲(chǔ)熱池、三級(jí)儲(chǔ)熱池，所述換熱管穿過(guò) 二級(jí)儲(chǔ)熱池輸出端連接有熱介質(zhì)輸送管路，所述熱介質(zhì)輸送管路輸出端先經(jīng)過(guò)蒸汽發(fā)電系 統(tǒng)后，再依次穿過(guò)三級(jí)儲(chǔ)熱池、四級(jí)儲(chǔ)熱池、五級(jí)儲(chǔ)熱池，所述三級(jí)儲(chǔ)熱池、四級(jí)儲(chǔ)熱池、五 級(jí)儲(chǔ)熱池均為密閉池體，所述三級(jí)儲(chǔ)熱池、四級(jí)儲(chǔ)熱池、五級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)均充滿儲(chǔ)熱液體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多級(jí)高能密度儲(chǔ)熱池，包括一級(jí)儲(chǔ)熱池、熱介質(zhì)輸送管路、氫氣循環(huán)輸送管路，所述一級(jí)儲(chǔ)熱池為密閉池體，所述一級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)堆放有若干個(gè)填充有硝鹽的鋼球，所述熱介質(zhì)輸送管路連接有第一管路轉(zhuǎn)換頭，所述第一管路轉(zhuǎn)換頭的輸出端形成若干根換熱管穿設(shè)至一級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)，所述換熱管穿過(guò)一級(jí)儲(chǔ)熱池內(nèi)的若干個(gè)填充有硝鹽的鋼球，所述鋼球四周側(cè)面上具有弧形缺口可配合套設(shè)于換熱管上,該儲(chǔ)熱池不僅構(gòu)造設(shè)計(jì)合理，而且儲(chǔ)熱效果好。
文檔編號(hào)F28D20/02GK101915513SQ20101025290
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者李應(yīng)鵬 申請(qǐng)人:李應(yīng)鵬