本技术领域涉及一种集成储热与换热功能的固体颗粒储热装置。该设备由隔热筒、盛料筒、固体换热管、回收管和分离装置组成。盛料筒与隔热筒同心设置,位于隔热筒内部,其中盛料筒用于容纳固体颗粒材料。
背景技术
储热设备是一种能够储存热量并在用户需要热量的时候将热量放出的设备,传统的储热设备主要有熔盐储热设备、固体储热设备以及相变储热设备,然而它们各自都存在一系列问题。
在传统熔盐储热设备中,由于所有熔盐流经之处都需配备电伴热装置,以确保当地温度不低于熔盐的凝固点,这使得熔盐储热设备自身耗电量较高。而且,熔盐设备还容易出现熔盐凝固的状况,进而导致运维费用相对高昂。对于固体耐火砖储热设备而言,首先耐火砖的导热系数偏低,即便采用大量分散的电加热棒来加热耐火砖,其温度分布依然不够均匀,长期使用后耐火砖会发生碎裂现象。另外,该设备以空气作为传热介质,然而空气单位体积所含能量较低,这就使得换热通风系统占地面积较大,且耗能颇高。在相变储热产蒸汽设备中,相变材料在放热过程中会从液态转变为固态。当相变材料凝固时,系统的传热性能会急剧变差。为了获取足够的放热功率,要么必须增大换热面积,要么得提高相变材料的导热系数。但在向相变材料中添加提高导热系数的配方后,一直存在增加导热组分沉淀的问题。
为了解决以上问题,新型的储热设备开始选用固体颗粒状储热材料,固体颗粒储热其实是一种显热储热技术,原理和熔盐储热一样,利用能量来源加热低温颗粒升温,将能量转换为高温颗粒显热储存;当需要释放能量时,将存储的高温颗粒与用热介质进行换热,从而释放所储存的能量,换热效果好,并且将换热管直接埋入储热材料之中,结构紧凑,占地面积小,系统放热时换热介质直接与储热材料换热。
但相对于其他流体介质而言,固体颗粒存在传热和流动性不佳、输送也相对困难的问题。因此目前采用一种多级流化床颗粒换热器,该换热器内设置多个仓室,每一个仓室之内布置换热管,换热管内是工质,储热时候是热源工质,放热时为用热工质,管外颗粒在流化风作用下呈流态化和管内工质进行换热。但是在使用时,由于换热管无法布满所有空间,且固体颗粒与换热管接触面积较小,导热效率较低,会存在不同区域温度不一致的情况,且当风携带固体颗粒流动时,固体颗粒会对换热管产生撞击,使换热管磨损,影响换热管的使用寿命。
实现思路