一种固体储热系统及固体储热方法技术方案

本发明专利技术提供一种固体储热系统及固体储热方法，包括n个固体储热换热器、主管路和旁管路；其中，所述n个固体储热换热器分别记为第1固体储热换热器、第2固体储热换热器…第n固体储热换热器；其中，n为自然数；所述主管路包括热侧主路管道、第1主路管道、第2主路管道…第n+1主路管道和冷侧主路管道；通过所述主管路，依次将所述第1固体储热换热器、所述第2固体储热换热器…所述第n固体储热换热器串联连接。本发明专利技术为一种价格低廉、操作简单、安全、稳定的固体储热系统，既适应于大型太阳能热电站储热系统的储热与换热，又适应于不稳定工业余热回收的热存储，对于可再生能源以及余热的充分利用具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种储热系统，具体涉及一种固体储热系统及固体储热方法。
技术介绍
随着常规能源的短缺以及人们对环境质量要求的提高，可再生能源，特别是太阳能，越来越受到人们的青睐；同时，工业生产产生的大量余热也是今后能源综合利用的重点。无论是太阳能还是工业余热，其最大的不足就是能量供应的不稳定性。将太阳能热发电以及工业余热与储热系统结合起来，可增加太阳能和工业余热输出的稳定性以及可用性。然而，现有的储热系统，具有热能输出的稳定性有限、成本高、结构复杂以及运行调度不灵活等问题，从而限制了大型太阳能热发电以及工业余热的广泛利用。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种固体储热系统及固体储热方法，可有效解决上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种固体储热系统，包括n个固体储热换热器、主管路和旁管路；其中，所述n个固体储热换热器分别记为第1固体储热换热器、第2固体储热换热器…第n固体储热换热器；其中，n为自然数；所述主管路包括热侧主路管道、第1主路管道、第2主路管道…第n+1主路管道和冷侧主路管道；通过所述主管路，依次将所述第1固体储热换热器、所述第2固体储热换热器…所述第n固体储热换热器串联连接；具体为：热侧液体接口通过所述热侧主路管道与所述第1主路管道的一端连接，所述第1主路管道的另一端与所述第1固体储热换热器的高温端口连接，所述第1固体储热换热器的低温端口通过所述第2主路管道与所述第2固体储热换热器的高温端口连接，所述第2固体储热换热器的低温端口通过所述第3主路管道与所述第3固体储热换热器的高温端口连接，依次连接，直到所述第n-1固体储热换热器的低温端口通过所述第n主路管道与所述第n固体储热换热器的高温端口连接，所述第n固体储热换热器的低温端口通过所述第n+1主路管道与所述冷侧主路管道的一端连接，所述冷侧主路管道的另一端与所述冷侧液体接口连接；所述旁管路包括第1旁路管道、第2旁路管道…第n旁路管道；所述第1固体储热换热器的左右两端并联所述第1旁路管道；所述第2固体储热换热器的左右两端并联所述第2旁路管道；依此类推，所述第n固体储热换热器的左右两端并联所述第n旁路管道。优选的，将热流体自所述热侧液体接口流至所述冷侧液体接口的顺序称为热流体流动顺序，则，按所述热流体流动顺序，进行以下设置：所述热侧主路管道依次设置第1热侧阀门(H01)、第2热侧阀门(H02)、第3热侧阀门(H03)、热侧流量计(HFM)、第4热侧阀门(H04)、热侧温度测点(TH)和热侧压力测点(PH)；其中，所述第2热侧阀门(H02)的入口端与所述第4热侧阀门(H04)的出口端设置第5热侧阀门(H05)；所述第1主路管道设置第1主路阀门(101)；所述第2主路管道至所述第n主路管道均为固体储热换热器间的主路管道，在每个固体储热换热器间的主路管道均依次设置流体温度测点、流体压力测点、靠近前一个固体储热换热器的阀门和靠近后一个固体储热换热器的阀门；所述第n+1主路管道设置阀门；所述冷侧主路管道依次设置冷侧温度测点(TC)、冷侧压力测点(PC)、第4冷侧阀门(C04)、冷侧流量计(CFM)、第3冷侧阀门(C03)、第2冷侧阀门(C02)和第1冷侧阀门(C01)；其中，所述第4冷侧阀门(C04)的入口端与所述第2冷侧阀门(C02)的出口端并联第5冷侧阀门(C05)。优选的，对于第1旁路管道、第2旁路管道…第n旁路管道中的每个旁路管道均独立设置一个旁路阀门。优选的，对于所述n个固体储热换热器中的每个固体储热换热器，均包括储热材料体和镶嵌于所述储热材料体的换热器。优选的，所述储热材料体为混凝土。优选的，在所述主管路和所述旁管路所设置的所有阀门为手动阀门或电动阀门。本专利技术还提供一种固体储热方法，将第1旁路管道、第2旁路管道…第n旁路管道均断开，使第1固体储热换热器、第2固体储热换热器…第n固体储热换热器通过主管路形成通路；则：所述固体储热方法包括充热过程和放热过程；所述充热过程包括以下步骤：S1，热流体首先通过第1固体储热换热器的高温端口流入到第1固体储热换热器，与第1固体储热换热器中的固体储热介质发生第1次热交换，固体储热介质吸热而温度升高，热流体放热后温度降低，得到第1次降温后的流体；S2，第1次降温后的流体从第1固体储热换热器的低温端口流出，再通过第2固体储热换热器的高温端口流入到第2固体储热换热器，与第2固体储热换热器中的固体储热介质发生第2次热交换，固体储热介质吸热而温度升高，第1次降温后的流体放热后温度进一步降低，得到第2次降温后的流体；依此类推，流体依次流入到各个固体储热换热器，与各个固体储热换热器中的固体储热介质发生热交换，流体放热而温度不断降低，而各个固体储热换热器中的固体储热介质因吸热而温度升高，当位于尾端的第n固体储热换热器的固体储热介质的低温端口温度达到设定值时，表明n个固体储热换热器所存储的热能均满足要求，充热过程结束；所述放热过程包括以下步骤：Sa，冷流体首先通过第n固体储热换热器的低温端口流入到第n固体储热换热器，与第n固体储热换热器中的固体储热介质发生第1次热交换，固体储热介质放热而温度降低，冷流体吸热后温度升高，得到第1次升温后的流体；Sb，第1次升温后的流体从第n固体储热换热器的高温端口流出，再通过第n-1固体储热换热器的低温端口流入到第n-1固体储热换热器，与第n-1固体储热换热器中的固体储热介质发生第2次热交换，固体储热介质放热而温度降低，第1次升温后的流体吸热后温度进一步升高，得到第2次升温后的流体；依此类推，流体依次流入到各个固体储热换热器，与各个固体储热换热器中的固体储热介质发生热交换，流体吸热而温度不断升高，而各个固体储热换热器中的固体储热介质因放热而温度降低，当位于尾端的第1固体储热换热器的固体储热介质的高温端口温度达到设定值时，表明n个固体储热换热器所释放的热能均满足要求，放热过程结束。优选的，还包括：在充热过程或放热过程中，每个固体储热换热器均设置储热体高温端温度测点和储热体低温端温度测点，每个高温端温度测点均将实时测量得到的储热体高温端当前温度值C1发送到控制器；每个低温端温度测点均将实时测量得到的储热体低温端当前温度值C2发送到控制器；在充热过程中，所述控制器判断储热体低温端当前温度值C2是否达到设定值，如果达到，则立即自动将该储热体所属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体储热系统，其特征在于，包括n个固体储热换热器、主管路和旁管路；其中，所述n个固体储热换热器分别记为第1固体储热换热器、第2固体储热换热器…第n固体储热换热器；其中，n为自然数；所述主管路包括热侧主路管道、第1主路管道、第2主路管道…第n+1主路管道和冷侧主路管道；通过所述主管路，依次将所述第1固体储热换热器、所述第2固体储热换热器…所述第n固体储热换热器串联连接；具体为：热侧液体接口通过所述热侧主路管道与所述第1主路管道的一端连接，所述第1主路管道的另一端与所述第1固体储热换热器的高温端口连接，所述第1固体储热换热器的低温端口通过所述第2主路管道与所述第2固体储热换热器的高温端口连接，所述第2固体储热换热器的低温端口通过所述第3主路管道与所述第3固体储热换热器的高温端口连接，依次连接，直到所述第n‑1固体储热换热器的低温端口通过所述第n主路管道与所述第n固体储热换热器的高温端口连接，所述第n固体储热换热器的低温端口通过所述第n+1主路管道与所述冷侧主路管道的一端连接，所述冷侧主路管道的另一端与所述冷侧液体接口连接；所述旁管路包括第1旁路管道、第2旁路管道…第n旁路管道；所述第1固体储热换热器的左右两端并联所述第1旁路管道；所述第2固体储热换热器的左右两端并联所述第2旁路管道；依此类推，所述第n固体储热换热器的左右两端并联所述第n旁路管道。...

【技术特征摘要】
1.一种固体储热系统，其特征在于，包括n个固体储热换热器、主管路和
旁管路；其中，所述n个固体储热换热器分别记为第1固体储热换热器、第2
固体储热换热器…第n固体储热换热器；其中，n为自然数；
所述主管路包括热侧主路管道、第1主路管道、第2主路管道…第n+1主
路管道和冷侧主路管道；通过所述主管路，依次将所述第1固体储热换热器、
所述第2固体储热换热器…所述第n固体储热换热器串联连接；
具体为：热侧液体接口通过所述热侧主路管道与所述第1主路管道的一端
连接，所述第1主路管道的另一端与所述第1固体储热换热器的高温端口连接，
所述第1固体储热换热器的低温端口通过所述第2主路管道与所述第2固体储
热换热器的高温端口连接，所述第2固体储热换热器的低温端口通过所述第3
主路管道与所述第3固体储热换热器的高温端口连接，依次连接，直到所述第
n-1固体储热换热器的低温端口通过所述第n主路管道与所述第n固体储热换热
器的高温端口连接，所述第n固体储热换热器的低温端口通过所述第n+1主路
管道与所述冷侧主路管道的一端连接，所述冷侧主路管道的另一端与所述冷侧
液体接口连接；
所述旁管路包括第1旁路管道、第2旁路管道…第n旁路管道；
所述第1固体储热换热器的左右两端并联所述第1旁路管道；所述第2固
体储热换热器的左右两端并联所述第2旁路管道；依此类推，所述第n固体储
热换热器的左右两端并联所述第n旁路管道。
2.根据权利要求1所述的固体储热系统，其特征在于，将热流体自所述热
侧液体接口流至所述冷侧液体接口的顺序称为热流体流动顺序，则，按所述热
流体流动顺序，进行以下设置：
所述热侧主路管道依次设置第1热侧阀门(H01)、第2热侧阀门(H02)、
第3热侧阀门(H03)、热侧流量计(HFM)、第4热侧阀门(H04)、热侧温度
测点(TH)和热侧压力测点(PH)；其中，所述第2热侧阀门(H02)的入口端
与所述第4热侧阀门(H04)的出口端设置第5热侧阀门(H05)；
所述第1主路管道设置第1主路阀门(101)；
所述第2主路管道至所述第n主路管道均为固体储热换热器间的主路管道，

\t在每个固体储热换热器间的主路管道均依次设置流体温度测点、流体压力测点、
靠近前一个固体储热换热器的阀门和靠近后一个固体储热换热器的阀门；
所述第n+1主路管道设置阀门；
所述冷侧主路管道依次设置冷侧温度测点(TC)、冷侧压力测点(PC)、第
4冷侧阀门(C04)、冷侧流量计(CFM)、第3冷侧阀门(C03)、第2冷侧阀门
(C02)和第1冷侧阀门(C01)；其中，所述第4冷侧阀门(C04)的入口端与
所述第2冷侧阀门(C02)的出口端并联第5冷侧阀门(C05)。
3.根据权利要求1所述的固体储热系统，其特征在于，对于第1旁路管道、
第2旁路管道…第n旁路管道中的每个旁路管道均独立设置一个旁路阀门。
4.根据权利要求1所述的固体储热系统，其特征在于，对于所述n个固体
储热换热器中的每个固体储热换热器，均包括储热材料体和镶嵌于所述储热材
料体的换热器。
5.根据权利要求4所述的固体储热系统，其特征在于，所述储热材料体为
混凝土。
6.根据权利要求1所述的固体储热系统，其特征在于，在所述主管路和所
述旁管路所设置的所有阀门为手动阀门或电动阀门。
7.一种固体储热方法，其特征在于，将第1旁路管道、第2旁路管道…第
n旁路管道均断开，使第1固体储热换热器、第2固体储热换热器…第n固体储
热换热器通过主管路形成通路；
则：所述固体储热方法包括充热过程和放热过程；
所述充热过程包括以下步骤：
S1，热流体首先通过第1固体储热换热器的高温端口流入到第1固体储热
换热器，与第1固体储热换热器中的固体储热介质发生第1次热交换，固体储
热介质吸热而温度升高，热流体放热后温度降低，得到第1次降温后的流体；
S2，第1次降温后的流体从第1固体储热换热器的低温端口流出，再通过
第2固体储热换热器的高温端口流入到第2固体储热换热器，与第2固体储热
换热器中的固体储热介质发生第2次热交换，固体储热介质吸热而温度升高，
第1次降...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆汝林，成斌，邱河梅，李明，姜欣，
申请(专利权)人：中广核太阳能开发有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11