【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能领域，涉及一种以矿物质颗粒为储热介质的，依靠重力推动矿物质颗粒流动的，多腔体联动完成储热供能的装备，原理、方法与工艺流程也是本专利技术重要组成部分。
技术介绍
1、分布式发电接入电网的门槛越来越高，大多数分布式电力都将因为无法充分上网而浪费。选择合适的储能形式，将多余的电储存起来，逐渐成为新能源领域关注的重点。
2、城市里用电峰谷差逐年加大，电网运行损失亟待有合适的技术和装备进行错峰调节。将电转化为热是一种有效的解决手段。
3、城市里余热种类多，工业余热、太阳能光热、生物质制热等都出现了不同程度的浪费。将余热收集起来，由低品位热能转化为高品位热能或其他形式能源，错峰使用，成为一种需要。
4、解决前述余电，常见化学储能方式成本高，使用寿命短。
5、解决前述余热，国内常见的蓄热介质是水、熔盐和镁砖。
6、水的蓄热装置受限于100℃水温。当温度超过100℃后，务必按照压力容器匹配安全措施。
7、熔盐储热装置为了保障熔盐流动性，要始终保持180℃以上的高温，抬高了系统安全防护成本。一般熔盐储热设备难以应用于小规模的项目中。另外，熔盐在容器间流动需要电力机械提供动力。
8、镁砖储热受制于砖本身的形状和重量，灵活性差。
技术实现思路
1、本专利技术涉及一种以矿物质颗粒为储热介质的多腔体储热供能装备，针对即有储能技术中的不足，将城市中的余电、余热、废电、废热以热量形式储存起来，实现高温储热，再以
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：构建一个储热供能装备，包括主体装备分系统、附属装备分系统、物联网智控分系统。主体装备分系统包括加热腔体3、储热腔体4、供热腔体5。附属装备分系统包括电控制柜1，外部来热的热交换机2，供应热水的热交换机23，供应蒸汽的热交换机24，熔融盐与导热油的热交换机25，以及将散热区的低温沙转移至加热腔体的机械传送设备9。物联网智控分系统包括包括传感器子系统，数据中台子系统，远程操控子系统。本专利技术要求配备矿物质颗粒散热区，包括低温沙散热区和高温沙散热区。
3、优选地：所述矿物质颗粒，是经过人工筛选或破碎加工的，粒径为0.2毫米～3毫米。
4、优选的，矿物质颗粒选择沙子。
5、优选地：矿物质颗粒在装备中的温度控制在0℃～600℃区间内。
6、优选地：所述主体装备分系统内，矿物质颗粒在重力作用下依次从加热腔体3进入储热腔体4和供热腔体5，经过外部散热区10后，再通过机械传送设备9重新进入加热腔体3，循环使用。
7、优选的，各腔体外壁都安装保温隔热材料，热阻值≥1m2·k/w。
8、优选的，各腔体的进料口和出料口都安装远程控制的开闭阀门。
9、优选的，各腔体内都安装温度计、压力计、物位计。
10、优选的，各个腔体的容器为不锈钢材质。
11、优选地：所述加热腔体3，分为低温加热腔体11，高温加热腔体12，低温和高温混合加热腔体13。
12、优选的，低温加热腔体11中，通过安装导热油金属管，与外部来热的热交换机2连通。将外部热量传输给低温加热腔体11中的矿物质颗粒。根据外部热源不同，温度控制在0℃-300℃之间。
13、优选的，高温加热腔体12中，安装电加热设备8，并连接电控制柜1，实现与外部电源的连接。通过电加热的方式，将电转化为热量，储存在高温加热腔体12内。温度控制在600℃以内。
14、优选的，低温与高温混合加热腔体13中，既安装导热油金属管，也安装电加热设备8。导热油金属管可以将腔体中的矿物质颗粒加热到最高300摄氏度，电加热设备8将腔体中的矿物质科技加热到最高600℃。
15、优选的，导热油金属管采用304不锈钢材质。
16、优选的，导热油金属管可以采用盘管，也可以是列管。
17、优选的，电加热设备8是电加热棒，串联。
18、优选的，当加热腔体13内矿物质颗粒的温度达到600℃，电加热设备8停止加热。
19、优选的，所述储热腔体4，分为低温储热腔体14，混合储热腔体a15，混合储热腔体b16，高温储热腔体17。
20、优选的，储热腔体4可以独立于加热腔体3和供热腔体5，也可以与加热腔体3或供热腔体5合二为一。
21、优选的，储热腔体4可以耐火砖砌筑，结合保温材料。
22、优选的，低温储热腔体14与混合储热腔体a15的温度控制在0℃-300℃。
23、优选的，高温储热腔体17与混合储热腔体b16的温度控制在300℃-600℃。
24、优选的，所述供热腔体5，分为低温供热腔体18，混合供热腔体19，高温供热腔体20。
25、优选的，所述低温供热腔体18，温度控制在100℃-300℃，安装导热油金属管，连接供应热水的热交换机23。
26、优选的，供应热水的热交换机23控制温度100℃以内。
27、优选的，所述混合供热腔体19，温度控制在100℃-300℃，安装导热油金属管，连接供应蒸汽的热交换机24。
28、优选的，供应蒸汽的热交换机24控制温度100℃-300℃。
29、所述高温供热腔体20，温度控制在300℃-600℃，安装熔融盐金属管，连接熔融盐与导热油的热交换机25。
30、优选的，连接熔融盐与导热油的热交换机25温度控制在300℃-400℃。
31、优选的，导热油金属管采用310不锈钢材质。
32、优选的，所述散热区10，分为低温矿物质颗粒散热区22，高温矿物质颗粒散热区21。
33、优选的，所述低温矿物质颗粒散热区22，承接低温供热腔体18卸载的矿物质颗粒。
34、优选的，所述高温矿物质颗粒散热区21，承接混合储热腔体a15，混合储热腔体b16，高温储热腔体17，混合供热腔体19，高温供热腔体20，在紧急散热场景下的高温卸载矿物质颗粒。
35、优选的，高温矿物质颗粒散热区21应设置隔离区。
36、优选的，所述散热区6的矿物质颗粒，在与外环境温度保持平衡后，可由机械传送设备9重新注入到加热腔体3。
37、优选的，机械传送设备9为气力输送机。
38、优选的，所述多腔体储热装备具有物联网智控分系统，包括传感器子系统，数据中台子系统和自动控制子系统。
39、优选的，所述传感器子系统，全面监测装备体系内各个环节状态指标，包括温度传感器，压力传感器，流量计，物位计，气象传感器，视频传感器等。
40、优选的，所述温度传感器监测对象包括：腔体内部矿物质颗粒和容器外壳，金属管道及其内部流体热媒，换热机组内部热媒等。
41、优选的，温度传感器监测温度为-50℃～600℃，具有远程数据传输能力。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种以矿物质颗粒为介质的多腔体储热供能装备，包括主体装备分系统，附属装备分系统，物联网智控分系统。主体装备分系统包括加热腔体3、储热腔体4、供热腔体5。附属装备分系统包括与外部电源相连的电控制柜1，外部来热的热交换机2，供应热水的热交换机23，供应蒸汽的热交换机24，熔融盐与导热油的热交换机25，机械传送设备9。物联网智控分系统包括传感器子系统，数据中台子系统，远程操控子系统。本专利技术要求配备低温矿物质颗粒散热区10。
2.所述权利要求1的矿物质颗粒，是经过人工筛选或破碎加工的，粒径为0.1毫米～3毫米。矿物质颗粒在本装备系统的中的温度控制在0℃～600℃区间内。
3.所述权利要求1中的主体装备分系统内，矿物质颗粒在物联网智控分系统控制下，依次经过加热腔体3、储热腔体4，供热腔体5，然后进入外环境散热区6，再经过机械传送设备9重新进入加热腔体3。空间高度上，加热腔体3高于储热腔体4和供热腔体5，所有腔体的底面标高都高于散热区10的顶面标高，从而实现在重力作用下矿物质颗粒自然转移。
4.所述权利要求1中的多腔体，有四种组合类型。首先多腔合一
5.所述权利要求1中的多腔体，按照温度有三种组合类型，分别是低温腔体组合序列，高温腔体组合序列，混合腔体组合序列。低温腔体组合序列，包括低温加热腔体11，低温储热腔体14，低温供热腔体18。高温腔体组合序列，包括高温加热腔体12，高温储热腔体17，高温供热腔体20。混合腔提组合序列，包括低温和高温混合加热腔体13，低温和高温混合储热腔体A15，低温和高温混合储热腔体B16，混合供热腔体19。各个腔体外壁都安装保温隔热材料，热阻值≥1m2·K/W。
6.所述权利要求5中的低温腔体组合序列中的低温加热腔体11，内部安装以导热油为热媒的金属管道，该管道连通外部来热的热交换机2。低温腔体组合序列中的低温供热腔体18，内部安装以导热油为热媒的金属管道，该管道连通供应热水的热交换机23，进而实现对外供应热水。低温腔体组合序列的整体温度控制在100℃以内。
7.所述权利要求5中的高温腔体组合序列中的高温加热腔体12，内部电加热设备8，该设备通过电控制柜1与外部电源连通，以电加热的形式为矿物质颗粒提供热源。高温腔体组合序列中的高温供热腔体20，内部安装以熔融盐为热媒的金属管道，该管道连通外部熔融盐与导热油的热交换机25。高温腔体组合序列的整体温度控制在600℃以内。熔融盐与导热油的热交换机25，通过内部为导热油的金属管道与供应蒸汽的热交换机24连通，进而实现降温在300℃以内，并对外供应高温蒸汽。
8.所述权利要求5中的低温与高温混合腔体组合序列中的低温与高温混合加热腔体13，内部既安装以导热油为热媒的金属管道，也安装电加热设备8。以导热油为热媒的金属管道连通外部热源的热交换机2。电加热设备8通过电控制柜1与外部电源连通。其特点是初期100℃以下的热量由以导热油为热媒的金属管道提供，100℃以上的热量由电加热设备8提供。低温与高温混合腔体序列中，当矿物质颗粒加热温度低于300℃的时候，矿物质颗粒储存于混合储热腔体A15，该部分矿物质颗粒进入混合供热腔体19内，通过以导热油为热媒的金属管道连通外部供应蒸汽热交换机24，进而实现对外供应高温蒸汽。当矿物质颗粒加热温度在300℃至600℃之间，矿物质颗粒存储于混合储热腔体A16，该部分矿物质颗粒进入高温供热腔体20，经熔融盐与导热油的热交换机25，实现降温到300℃以下，再经过供应蒸汽的热交换机24，对外供应蒸汽。
9.所述权利要求1中的物联网智控分系统，包括传感器监测子系统、数据中台子系统、远程控制子系统。传感器子系统包括温度计、压力计、流量计、物位计、电流表。数据中台子系统包括传感数据的清洗、异构、分析和存储。远程控制子系统，包括控制柜、电动开闭门，动力泵，流体流量控制设备，电流控制设备，矿物质颗粒流量控制设备。
...【技术特征摘要】
1.一种以矿物质颗粒为介质的多腔体储热供能装备，包括主体装备分系统，附属装备分系统，物联网智控分系统。主体装备分系统包括加热腔体3、储热腔体4、供热腔体5。附属装备分系统包括与外部电源相连的电控制柜1，外部来热的热交换机2，供应热水的热交换机23，供应蒸汽的热交换机24，熔融盐与导热油的热交换机25，机械传送设备9。物联网智控分系统包括传感器子系统，数据中台子系统，远程操控子系统。本发明要求配备低温矿物质颗粒散热区10。
2.所述权利要求1的矿物质颗粒，是经过人工筛选或破碎加工的，粒径为0.1毫米～3毫米。矿物质颗粒在本装备系统的中的温度控制在0℃～600℃区间内。
3.所述权利要求1中的主体装备分系统内，矿物质颗粒在物联网智控分系统控制下，依次经过加热腔体3、储热腔体4，供热腔体5，然后进入外环境散热区6，再经过机械传送设备9重新进入加热腔体3。空间高度上，加热腔体3高于储热腔体4和供热腔体5，所有腔体的底面标高都高于散热区10的顶面标高，从而实现在重力作用下矿物质颗粒自然转移。
4.所述权利要求1中的多腔体，有四种组合类型。首先多腔合一的类型，即一个腔体同时完成加热、储热和供热功能。第二，加热腔体3与储热腔体4合并，供热腔体5独立。第三，储热腔体4与供热腔体5合并，加热腔体3独立。第四，加热腔体3，储热腔体4，供热腔体5的数量可以是1个，也可以是多个，两两合并形式不限，形成相互融合的多腔联动形式。
5.所述权利要求1中的多腔体，按照温度有三种组合类型，分别是低温腔体组合序列，高温腔体组合序列，混合腔体组合序列。低温腔体组合序列，包括低温加热腔体11，低温储热腔体14，低温供热腔体18。高温腔体组合序列，包括高温加热腔体12，高温储热腔体17，高温供热腔体20。混合腔提组合序列，包括低温和高温混合加热腔体13，低温和高温混合储热腔体a15，低温和高温混合储热腔体b16，混合供热腔体19。各个腔体外壁都安装保温隔热材料，热阻值≥1m2·k/w。
6.所述权利要求5中的低温腔体组合序列中的低温加热腔体11，内部安装...
【专利技术属性】
技术研发人员：王大伟，梁德厚，阎伯超，田凯，杨春鹏，贾可馨，强一格，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：
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