以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及余熱利用領域，尤其是以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器。
【背景技術】
[0002]目前用于氣體為傳熱流體的儲熱器使用陶瓷、耐火材料等為儲熱材料，均是利用溫度變化進行顯熱存儲，儲熱密度不高。對于以固體顆粒作為儲熱材料的固體堆積床式儲熱器由于金屬殼體與儲熱材料間熱膨脹系數的差異，多次運行后存在“熱棘輪”破壞現象。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是，針對上述現有技術的不足，提供一種以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器，該儲熱器充分利用相變材料儲熱密度大的優勢，結合儲熱罐內結構特征，實現儲熱密度的最大化。
[0004]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下:
本發明以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器，包括儲熱罐，在儲熱罐的上部留有充熱過程高溫氣體流入管，在儲熱罐的下部留有放熱過程低溫氣體流入管，在儲熱罐內部設置有球形顯熱-潛熱復合儲熱球、耐高溫混凝土球和顯熱-潛熱復合儲熱篦子，球形顯熱-潛熱復合儲熱球設置在儲熱罐內部上層，耐高溫混凝土球和異形混凝土塊設置在儲熱罐內部上層中層，顯熱-潛熱復合儲熱篦子設置在儲熱罐內部下層。
[0005]進一步的，所述顯熱-潛熱復合儲熱篦子由填充有相變材料金屬棒縱橫向焊接而成。
[0006]進一步的，所述球形顯熱-潛熱復合儲熱球由填充有相變材料的不銹鋼球制成。
[0007]進一步的，在耐高溫混凝土球中預留有可供氣體流過孔道。
[0008]進一步的，所述相變材料為恪融鹽或金屬合金。
[0009]進一步的，所述儲熱罐包括內層、保溫層和外層，外層設置在內層外部，保溫層設置在內層和外層之間所形成的夾層內。
[0010]進一步的，所述內層由耐火材料澆筑而成。
[0011]進一步的，所述保溫層采用導熱系數低的硅酸鋁纖維棉材料填充而成。
[0012]進一步的，所述外層為鑄鐵層或碳鋼層。
[0013]本發明以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器的優點是:
1、充分利用相變材料儲熱密度大的優勢，結合儲熱罐內結構特征，實現儲熱密度的最大化。
[0014]2、罐體三層結構特征，內層的澆注料材料膨脹系數與其內填充的相變儲熱球和混凝土球等相接近，可避免金屬材料作為內層結構引起的熱棘輪現象。此外，澆注料材料具有較強的抗腐蝕特性，可以對其內流經的高溫氣體有較好的化學適應性，減少高溫腐蝕帶來的材料破壞問題。碳鋼層位于最外層，可以避免使用價格高昂的耐熱不銹鋼材料，可大幅降低罐體的成本。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，本發明以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器，用于太陽能熱發電領域，高溫空氣為傳熱流體，也可用于余熱發電領域，工業高溫廢棄熱量存儲。所述以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器包括儲熱罐，在儲熱罐的上部留有充熱過程高溫氣體流入管8，在儲熱罐的下部留有放熱過程低溫氣體流入管7。
[0017]在儲熱罐內部設置有球形顯熱-潛熱復合儲熱球3、耐高溫混凝土球1和顯熱-潛熱復合儲熱篦子2，球形顯熱-潛熱復合儲熱球3設置在儲熱罐內部上層，耐高溫混凝土球2和異形混凝土塊設置在儲熱罐內部上層中層，顯熱-潛熱復合儲熱篦子1設置在儲熱罐內部下層。所述耐高溫混凝土球1也可替換為異形混凝土塊。
[0018]所述顯熱-潛熱復合儲熱篦子1由填充有相變材料金屬棒縱橫向焊接而成。所述相變材料為熔融鹽或金屬合金，制作時將金屬棒，優選為不銹鋼管內灌注熔融鹽或金屬合金后進行兩端封堵，形成以鋼管顯熱和其內熔融鹽或金屬合金的相變儲熱進行復合儲熱的儲熱元件。多個儲熱元件通過焊接方式連接形成網格化框架，代替現有陶瓷球堆積床儲熱罐下部的金屬篦子，既實現儲熱功能，又實現力學功能。該顯熱-潛熱復合儲熱篦子可以單個也可以多個摞起，以增加儲熱效果。
[0019]所述球形顯熱-潛熱復合儲熱球3由填充有相變材料的不銹鋼球制成，所述相變材料為熔融鹽或金屬合金。
[0020]通過在儲熱罐的上部留有充熱過程高溫氣體流入管，下部留有放熱過程低溫氣體流入管，上部的顯熱-潛熱復合儲熱球3內填充的相變材料略低于高溫氣體溫度。儲熱罐的顯熱-潛熱復合儲熱篦子1內填充的相變材料的相變溫度略高于放熱過程的低溫氣體溫度。
[0021]在耐高溫混凝土球2或異形混凝土塊中預留有可供氣體流過孔道。耐高溫混凝土球2或異形混凝土塊價格廉價，球的大小可以相同也可以不同，其降低了儲熱罐的成本，節省費用。
[0022]所述儲熱罐包括內層4、保溫層5和外層6，外層6設置在內層4外部，保溫層5設置在內層4和外層6之間所形成的夾層內。內層4由耐火材料澆筑而成。保溫層5采用導熱系數低的硅酸鋁纖維棉材料填充而成。外層6為鑄鐵層或碳鋼層。內層4的澆注料材料膨脹系數與其內填充的相變儲熱球和混凝土球等相接近，可避免金屬材料作為內層結構引起的熱棘輪現象。同時，內層4的澆注料材料具有較強的抗腐蝕特性，可以對其內流經的高溫氣體有較好的化學適應性，減少高溫腐蝕帶來的材料破壞問題。外層6避免了使用價格高昂的耐熱不銹鋼材料，可大幅降低罐體的成本。保溫層5增加了儲熱罐的保溫性能，防止熱量流失。
【主權項】
1.一種以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器，包括儲熱罐，其特征在于:在儲熱罐的上部留有充熱過程高溫氣體流入管(8)，在儲熱罐的下部留有放熱過程低溫氣體流入管(7)，在儲熱罐內部設置有球形顯熱-潛熱復合儲熱球(3)、耐高溫混凝土球(2)和顯熱-潛熱復合儲熱篦子(1)，球形顯熱-潛熱復合儲熱球(3)設置在儲熱罐內部上層，耐高溫混凝土球(2)和異形混凝土塊設置在儲熱罐內部上層中層，顯熱-潛熱復合儲熱篦子(1)設置在儲熱罐內部下層。2.根據權利要求1所述的以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器，其特征在于:所述顯熱-潛熱復合儲熱篦子(1)由填充有相變材料金屬棒縱橫向焊接而成。3.根據權利要求1所述的以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器，其特征在于:所述球形顯熱-潛熱復合儲熱球(3)由填充有相變材料的不銹鋼球制成。4.根據權利要求1所述的以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器，其特征在于:在耐高溫混凝土球(2)中預留有可供氣體流過孔道。5.根據權利要求2或3所述的以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器，其特征在于:所述相變材料為熔融鹽或金屬合金。6.根據權利要求1所述的以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器，其特征在于:所述儲熱罐包括內層(4)、保溫層(5)和外層(6)，外層(6)設置在內層(4)外部，保溫層(5)設置在內層(4)和外層(6)之間所形成的夾層內。7.根據權利要求6所述的以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器，其特征在于:所述內層(4)由耐火材料饒筑而成。8.根據權利要求6所述的以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器，其特征在于:所述保溫層(5)采用導熱系數低的硅酸鋁纖維棉材料填充而成。9.根據權利要求6所述的以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器，其特征在于:所述外層(6)為鑄鐵層或碳鋼層。
【專利摘要】本發明公開了一種以氣體為傳熱流體的顯熱-潛熱復合儲熱器，包括儲熱罐，在儲熱罐的上部留有充熱過程高溫氣體流入管（8），在儲熱罐的下部留有放熱過程低溫氣體流入管（7），在儲熱罐內部設置有球形顯熱-潛熱復合儲熱球（3）、耐高溫混凝土球（2）、異形混凝土塊和顯熱-潛熱復合儲熱篦子（1），球形顯熱-潛熱復合儲熱球（3）設置在儲熱罐內部上層，耐高溫混凝土球（2）和異形混凝土塊設置在儲熱罐內部上層中層，顯熱-潛熱復合儲熱篦子（1）設置在儲熱罐內部下層。本發明充分利用相變材料儲熱密度大的優勢，結合儲熱罐內結構特征，實現儲熱密度的最大化。
【IPC分類】C09K5/02, F28D20/02
【公開號】CN105486135
【申請號】CN201511012939
【發明人】白鳳武
【申請人】河南東大高溫節能材料有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月31日