一种高温蓄热装置的强化换热结构以及具有该结构的高温蓄热装置，其特征在于：包括封闭的容器，所述容器的顶部连通有至少一根吹气管道和至少一根抽气管道，至少一根管道竖向插入至容器的底部，所述容器的周壁能够从外向内渗透高温下呈液体的无机蓄热材料并且隔离其他固体蓄热材料。该强化换热结构以及具有该结构的高温蓄热装置，能够将高温下呈液体的无机蓄热材料不断地上下循环，能够极大地提升换热管与蓄热介质的换热强度和换热效果。并且大大提高了蓄热装置的蓄热能力，也提高了蓄热转换效率，并且降低了成本，具有明显的经济效益和社会效益，应用到能源领域节能减排特点十分突出前景广阔。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种强化换热结构，特别是涉及一种高温铁基蓄热装置中的强化换热结构以及具有该结构的高温蓄热装置。
技术介绍
太阳光通过汇聚生产的热能具有间歇性，若需要根据生产或生活的需要使用，就必须将其高效、可靠、经济的存储。高效是指存储过程快捷、方便，在存储和重新使用过程中热能损失小，可靠是指热能存储的装置结构简单、运行稳定、安全，经济是指热能存储装置的投资、运行成本低。常规热电厂由于其发电及供热每日负荷波动大，夜晚低负荷时容易导致脱硝等环保设施无法投运，过低的负荷下需要投油稳定燃烧，严重影响生产经济性。蓄热方式很多，目前太阳能热发电领域高温蓄热的主流技术是利用熔盐进行蓄热。熔盐为两种或两种以上无机盐按比例的混合物，该混合物在特定温度下会熔化，被规模化利用并得到长周期验证的熔盐为硝酸钠与硝酸钾按照6：4的比例混合物，加热到220℃时即开始熔化。蓄热过程是在熔盐熔化后将其再加热升温，利用其升温的显热进行热能存储，在蒸汽生产时利用熔盐温降放热加热水或蒸汽，整个过程是在熔盐的熔化状态下完成的。该技术的优点是可利用熔盐的流动性及熔盐良好的导热性能在不同的换热器间进行热传递，其局限性也是显而易见的，安全使用温度必须高于250℃，系统保温要求高、热损失大。为防止凝固，在涉及熔盐的管路、阀门、换热器等环节必须附加电伴热。限制了使用的灵活性。同时驱动熔盐流动的熔盐泵使用条件苛刻，国内无法生产，且使用的安全性、可靠性、寿命无法保障。由于熔盐的温度下限为250℃，该温度以下的热能无法利用，极大的限制了其有效蓄热量。当无外部加热的时间，例如夜晚、或阴天，维持系统的高温必须耗费大量的额外的电能，因此该系统的整体运行成本高，严重影响其经济性。同时熔盐及复杂的蓄热系统的成本高昂，大幅度增加了发电系统的建设投资。当然有些熔盐的腐蚀性也会对系统寿命及安全造成影响。目前熔盐材料技术得到较大的发展，使得熔盐利用的温度空间得到有效拓宽，但熔盐蓄热系统的构架是一致的。其安全使用温度仍高于100℃，高温运行需借助熔盐泵，无法根本解决熔盐蓄热所面临的上述问题。此前的所有太阳能光热技术均无法直接生产高温蒸汽，利用熔盐蓄热都是在间接生
产蒸汽的方式下采用的，即需要熔盐直接光照加热或与非水介质换热后实现蓄热，再通过熔盐与水介质换热实现熔盐的放热。蓄热方式最终目的都是再次生产蒸汽，蒸汽是热能传递、使用最好的介质，比如常规电站、核电站及各种工业热利用。在此条件下，熔盐是最好的蓄热方式，也是无奈的选择。本申请人申请的专利技术专利201510288209.7有效的解决了上述问题，通过使用铁基粉末空隙填充熔盐的蓄热介质，并结合其合理的换热结构设计，提高了蓄热效率；简化了蓄热装置；运行可靠、方便、安全；装置成本低廉；运行及维护成本较低。但该专利技术在换热的经济性方面与液体(水)—蒸汽换热器相比有较大的差距，表现在该蓄热装置内填充的蓄热介质与金属换热器间的位置相对固定，以热传导的方式进行热传递，而液体(水)—蒸汽换热器以热传导加对流换热的方式进行热传递，后者的等效导热系数是前者的十多倍到数十倍。要保证蓄热装置与液体(水)—蒸汽换热器换热相似，就需等效大幅度增加换热面积或大幅度减少蒸汽流量。虽然蓄热装置相较液体(水)—蒸汽换热器换热面积大很多，但该蓄热装置在参与换热的面积大幅度增加的同步增加了换热介质，导致蓄热装置的冗余热大幅度增加，对蓄热装置的经济性及运行的灵活性带来了极大的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是能够提高蓄热装置的蓄热换热能力，并且改善蓄热装置的使用灵活性和蓄热装置的成本的强化换热结构。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高温蓄热装置的强化换热结构，其特征在于：包括封闭的容器，所述容器的顶部连通有至少一根吹气管道和至少一根抽气管道，至少一根管道竖向插入至容器的底部，所述容器的周壁能够从外向内渗透高温下呈液体的无机蓄热材料并且隔离其他固体蓄热材料。为了更好的吸入高温下呈液体的无机蓄热材料和将无机蓄热材料从管道顶部排出，所述管道的顶部设有单向阀，当容器为负压吸入时该单向阀处于关闭状态，当容器为正压吹气时所述单向阀打开使得高温下呈液体的无机蓄热材料能够从管道的顶部向外输送。为了节省成本简化结构，所述至少一根吹气管道和至少一根抽气管道为至少一根气压管道，通过所述气压管道能够对容器进行抽真空和吹气处理。优选地，所述容器的周壁至少部分表面为渗透表面，该渗透表面能够渗透高温下呈液体的无机蓄热材料并且隔离其他固体蓄热材料。优选地，所述渗透表面为两层，一层为具有孔洞的固定层，另一层为滤网层。具上述强化换热结构的高温蓄热装置，包括金属箱体以及位于金属箱体内的多层上下水平间隔设置的换热管，所述金属箱体内包围所述换热管填充有蓄热介质，所述蓄热
介质包括固体蓄热材料和高温下呈液体的无机蓄热材料，其特征在于：所述容器位于所述金属箱体的底部，所述管道的顶部延伸至金属箱体的顶部位于蓄热介质的上方，所述吹气管道和抽气管道的另一端均伸出位于金属箱体外侧。优选地，所述固体蓄热材料包括至少两种以上固体铁基材料组成的混合物，所述无机蓄热材料为熔盐和/或导热油。优选地，所述至少两种以上固体铁基材料组成的混合物为铁矿石粉末与碎铁块或者铁矿石粉末与碎铁粉末。为了均匀换热，每一层的换热管为蛇形管，沿金属箱体的水平方向来回设置，并且相邻层的换热管在垂直方向上的投影交错设置。为了防止固体蓄热材料压坏换热管，所述金属箱体内多层换热管之间设有水平间隔设置的铁板，所述铁板与金属箱体固定，并且铁板上设有多个间隔分布的通孔供蓄热介质的流动以及管道的通过。与现有技术相比，本专利技术的优点在于该强化换热结构以及具有该结构的高温蓄热装置，能够将高温下呈液体的无机蓄热材料不断地上下循环，能够极大地提升换热管与蓄热介质的换热强度和换热效果。并且大大提高了蓄热装置的蓄热能力，也提高了蓄热转换效率，并且降低了成本，具有明显的经济效益和社会效益，应用到能源领域节能减排特点十分突出前景广阔。附图说明图1为具有本专利技术实施例的强化换热结构的高温蓄热装置的示意图。图2为具有本专利技术实施例的强化换热结构的高温蓄热装置的俯视示意图。图3为具有本专利技术实施例的强化换热结构的高温蓄热装置的另一方向的示意图。图4为本专利技术实施例的强化换热结构中的容器的渗透表面结构示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1-3所示，为具有本专利技术实施例的强化换热结构的高温蓄热装置的示意图，该高温蓄热装置利用蒸汽和水作为流动换热介质，进行储热和放热。也可以是本申请人的在先申请，申请号为201410310238.4的基础上所用的高温蓄热装置，在先申请201410310238.4能够利用太阳能的热能，直接将水转换成蒸汽，因此，本专利技术实施例中的高温蓄热装置，可以利用于上述申请的太阳能光热系统中。如图1-3所示，本专利技术的高温蓄热装置包括中空的金属箱体1，位于金属箱体1内的多层上下水平间隔设置的换热管2，以及包围所述换热管2填充金属箱体1的蓄热介
质3，该蓄热介质3填满整个金属箱体1的内部空间。该每层的换热管2均为蛇形管，即沿金属箱体1的水平方向延伸来回弯曲设置，并且相邻层的换热管在垂直方向上的投影交错设置，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高温蓄热装置的强化换热结构，其特征在于：包括封闭的容器(5)，所述容器(5)的顶部连通有至少一根吹气管道和至少一根抽气管道，至少一根管道(62)竖向插入至容器(5)的底部，所述容器(5)的周壁能够从外向内渗透高温下呈液体的无机蓄热材料并且隔离其他固体蓄热材料。
【技术特征摘要】
1.一种高温蓄热装置的强化换热结构，其特征在于：包括封闭的容器(5)，所述容器(5)的顶部连通有至少一根吹气管道和至少一根抽气管道，至少一根管道(62)竖向插入至容器(5)的底部，所述容器(5)的周壁能够从外向内渗透高温下呈液体的无机蓄热材料并且隔离其他固体蓄热材料。2.如权利要求1所述的高温蓄热装置的强化换热结构，其特征在于：所述管道(62)的顶部设有单向阀(63)，当容器(5)为负压吸入时该单向阀(63)处于关闭状态，当容器(5)为正压吹气时所述单向阀(63)打开使得高温下呈液体的无机蓄热材料能够从管道(62)的顶部向外输送。3.如权利要求2所述的高温蓄热装置的强化换热结构，其特征在于：所述至少一根吹气管道和至少一根抽气管道为至少一根气压管道(61)，通过所述气压管道(61)能够对容器(5)进行抽真空和吹气处理。4.如权利要求1所述的高温蓄热装置的强化换热结构，其特征在于：所述容器(5)的周壁至少部分表面为渗透表面，该渗透表面能够渗透高温下呈液体的无机蓄热材料并且隔离其他固体蓄热材料。5.如权利要求4所述的高温蓄热装置的强化换热结构，其特征在于：所述渗透表面为两层，一层为具有孔洞(51)的固定层(52)，另一层为滤网层(53)。6.具有权利要求1-5中任一项所述的强化换热结构的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵小峰，毛华兵，王建昌，
申请(专利权)人：赵小峰，
类型：发明
国别省市：广东;44
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