立式相变储热罐的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及太阳能光热发电【技术领域】，公开了一种立式相变储热罐。该立式相变储热罐包括立式的储热罐罐体、多个储热材料封装体、多孔密排喷淋装置和相变换热装置，上述储热材料封装体用于封装相变储热介质并且立式密排于该储热罐罐体内部，相变储热介质用于储热或放热，多孔密排喷淋装置布置于储热材料封装体上方以用于喷洒相变换热介质，相变换热装置布置于该多孔密排喷淋装置上方。本实用新型的立式相变储热罐具有更稳定的结构、更高的填充率和更低的制作成本。
【专利说明】立式相变储热罐
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能光热发电系统的【技术领域】，特别涉及一种立式相变储热罐。
【背景技术】
[0002]在地球上任意地点，由于云层遮挡或在夜间，太阳能的供给是不连续的。为了保证在有云层遮挡或夜间时太阳能发电系统不对电网造成冲击，将辐射强度在一天中变化很大的太阳能转变为恒定的电能，并使太阳能发电系统像传统发电系统一样成为可调度能源，储能技术是至关重要的。
[0003]按照热能存储方式不同，目前国际上太阳能高温储热技术主要可分为显热蓄热和潜热蓄热两种方式。其中双罐融盐储热是目前相对成熟且具有商业可行性的显热储热方式，但此技术所用储热设备成本较高，储热能量密度较低，储热温差较大，实施风险大。相变蓄热技术具有相变温区窄、相变潜热大、储热能量密度高，制作成本低等特点。但相变储热技术换热困难以及相变过程中的材料体积变化所造成的应力问题一直难以解决。国际上均采用导热流体强迫对流换热，这一技术存在换热温度不均，充放热时传热流体的流量变化大，控制难，传热过程复杂，难于建模等缺点。
[0004]相变储热和相变换热相结合的新型技术，可彻底突破上述显热储热和相变储热的换热瓶颈，适于太阳能光热发电储热需求。将相变换热和相变储热技术相结合，利用传热媒介的液-气两相的蒸发-冷凝过程换热，解决了充放热中的均匀传热和充放热过程中的控制难题，同时利用相变储热材料的固-液相变过程实现窄温区、高密度的储热。为了进一步降低成本，高填充率的储热罐结构不可或缺，因此，目前我们迫切需要一种高密度的储热、高填充率和低成本的储热罐。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种立式相变储热罐。具有更稳定的结构、更高的填充率和更低的制作成本。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种立式相变储热罐。该立式相变储热罐包括立式的储热罐罐体、多个储热材料封装体、多孔密排喷淋装置和相变换热装置。所述储热材料封装体用于封装相变储热介质并且立式密排于所述储热罐罐体内部，所述相变储热介质用于储热或放热；所述多孔密排喷淋装置布置于所述储热材料封装体上方并用于将相变换热介质向所述储热材料封装体喷洒；所述相变换热装置布置于所述多孔密排喷淋装置上方。
[0007]在另一优选例中，所述的密排是指储热材料封装体的填充率> 70%，较佳地为70-85%。
[0008]在另一优选例中，所述储热材料封装体的填充率是指储热材料封装体所占储热罐罐体的体积百分比。
[0009]可选地，所述储热材料封装体由多种尺寸组成；
[0010]可选地，所述储热材料封装体为圆柱体或棱柱体。
[0011]可选地，所述相变储热介质为水、油或其他可用于相变储热的介质。
[0012]可选地，所述相变储热罐还包括储热材料封装体孔板，该储热材料封装体孔板具有多个孔，用于布置所述储热材料封装体。
[0013]可选地，所述储热材料封装体孔板为圆形、长方形、菱形或其他适合的形状。
[0014]可选地，所述储热材料封装体孔板可以为一块或多块，布置于储热罐罐体的各部位以固定多个储热材料封装体。较佳地，在所述储热材料封装体中部偏上布置一块储热材料封装体孔板，并在所述储热材料封装体下端布置一块储热材料封装体孔板。
[0015]可选地，所述相变换热装置为相变换热管，所述相变换热管为管内蒸发、管外冷凝结构并采用液汽潜热换热。
[0016]可选地，所述多孔密排喷淋装置包括换热介质管路和链接在所述换热介质管路上的小型喷头，所述换热介质管路平行排布并通过汇流管并联连接，所述汇流管与包含进液口的主管路流体连通，所述汇流管中的相变换热介质通过该进液口提供。较佳地，所述相变换热介质为水、油或其他可用于相变换热的介质。
[0017]可选地，所述储热罐罐体具有用于密封所述相变储热罐的上、下封头。
[0018]可选地，所述上、下封头为椭圆封头、圆形封头、菱形封头或其他形状的封头。
[0019]可选地，所述相变储热罐通过底板固定。
[0020]本实用新型实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于:立式相变储热罐克服了传统卧式储热设备的储热管支撑结构容易发生形变、导致储热管发生泄漏的弊端，同时简化设备结构，利于生产，降低了罐体成本。储热材料封装体立式密排，增大了储热罐的填充率，从而降低了制作成本。为进一步降低储热成本，将导热油蒸汽与水的相变换热管排布于储热罐内部，直接产生水蒸汽，形成储热换热一体系统，该结构提高了导热油蒸汽和水的换热效果，大幅减少了蒸汽发生器的换热管及罐体设备投入。此外，本实用新型立式相变储热罐采用多孔密排喷淋结构以配合高填充率的储热材料封装体，可以获得更佳的换热效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是根据本实用新型实施例的立式相变储热罐的结构示意图；
[0022]图2是根据本实用新型实施例的立式相变储热罐中的储热材料封装体孔板的结构示意图；以及
[0023]图3是本实用新型实施例的立式相变储热罐中的多孔密排喷淋装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0025]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。
[0026]在本实用新型一实施例中，如图1所示，一立式相变储热罐包括立式的储热罐罐体1、多个储热材料封装体2、多孔密排喷淋装置4和相变换热装置5。多个储热材料封装体2用于封装相变储热介质并且立式密排于该储热罐罐体I内部，相变储热介质用于储热或放热。多孔密排喷淋装置4布置于储热材料封装体2上方并用于将相变换热介质向储热材料封装体2喷洒。相变换热装置5布置于多孔密排喷淋装置4上方。
[0027]将封装相变储热介质的储热材料封装体2排布于立式相变储热罐内部，可以提高换热效果，例如导热油蒸汽与水的换热效果，减少了设备投入。
[0028]优选地，该储热罐罐体具有用于密封所述相变储热罐的上、下封头6、7。上、下封头
6、7为椭圆封头，该储热罐罐体通过底板8固定。立式结构、椭圆封头的罐体有利于应力的平均分配，一方面使得储热罐罐体受力均匀，简化设备结构，利于生产，另一方面降低了罐体成本。
[0029]优选地，上述储热材料封装体由多种尺寸组成以提高填充率(填充率可达到73%以上)。可选地，上述储热材料封装体为圆柱体。
[0030]在本实用新型的另一个实施例中，该相变储热罐还包括储热材料封装体孔板3。如图2所示，该储热材料封装体孔板3具有多个孔，上面密排布置多个储热材料封装体2。优选地，在本实施例中，该储热材料封装体孔板3为圆形并且由多个一定尺寸的圆孔组成，不仅增大了储热罐的填充率，而且由于此种结构对称性高，相变界面对称性高，当换热功率恒定时，换热温差与时间呈线性关系，控制简单。立式结构的储热罐不易发生形变，避免了储热管发生泄漏的危险。
[0031]可以理解，在本实用新型的其他实施例中，该储热材料封装体孔板3也可以是其他形状，并具有可以相应地容纳各储热材料封装体的孔形，不限于上述圆形。此外，可以理解，在本实用新型的其他实施例中，也可以使用其他装置对储热材料封装体2进行固定，不限于上述储热材料封装体孔板3。
[0032]在本实用新型的另一个实施例中，上述相变换热装置5布置于该储热罐罐体内部。优选地，在本实施例中，该相变换热装置5为相变换热管，这些相变换热管为管内蒸发、管外冷凝结构，采用液汽潜热换热，储热材料封装体表面温度均匀，换热系数大，当换热量一定时，所需液体流量小，循环功耗小。可以理解，在本实用新型的其他实施例中，也可以采用其他形式的相变换热装置。
[0033]在本实用新型的另一个实施例中，如图3所示，该多孔密排喷淋装置4包括换热介质管路9和链接在换热介质管路9上的小型喷头10，这些换热介质管路9平行排布并通过汇流管11并联连接，该汇流管11与包含进液口 13的主管路12流体连通，该汇流管11中的相变换热介质通过该进液口 13提供。优选地，上述相变换热介质为水或油。
[0034]上述各结构形成图1所示的立式相变储热罐的一较佳实施例，其运作方式主要如下:相变换热介质通过进液口 13进入储热罐罐体I，通过主管路12、汇流管11流向各换热介质管路9，并经由链接在换热介质管路9上的小型喷头10向各储热材料封装体2喷洒；液态的相变换热介质从储热材料封装体2中的相变储热介质吸收热量并蒸发；汽态的相变换热介质到达相变换热管5表面，释放热量给相变换热管5中的介质并在相变换热管5表面冷凝，从而通过相变换热将相变储热介质中的热量释放以对相变换热管中的介质进行加热，相变换热管中经加热的介质输出后可用于日常生活和工业等应用中。如图1所示，在储热材料封装体2中的相变储热介质释放一定热量后,可以通过一输入管道和一输出管道在各储热材料封装体2中注入具有高热量的新的相变储热介质以进行新的换热程序。
[0035]虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。
【权利要求】
1.一种立式相变储热罐，其特征在于，包括: 立式的储热罐罐体； 多个储热材料封装体，所述储热材料封装体用于封装相变储热介质并且立式密排于所述储热罐罐体内部，所述相变储热介质用于储热或放热； 多孔密排喷淋装置，布置于所述储热材料封装体上方并用于将相变换热介质向所述储热材料封装体喷洒；以及 相变换热装置，布置于所述多孔密排喷淋装置上方。
2.根据权利要求1所述的立式相变储热罐，其特征在于，所述储热材料封装体由多种尺寸组成； 和/或所述储热材料封装体为圆柱体。
3.根据权利要求1所述的立式相变储热罐，其特征在于，所述相变储热介质为水或油。
4.根据权利要求1所述的立式相变储热罐，其特征在于，所述相变储热罐还包括储热材料封装体孔板，该储热材料封装体孔板具有多个孔，用于布置所述储热材料封装体。
5.根据权利要求4所述的立式相变储热罐，其特征在于，所述储热材料封装体孔板为圆形。
6.根据权利要求1所述的立式相变储热罐，其特征在于，所述相变换热装置为相变换热管，所述相变换热管为管内蒸发、管外冷凝结构并采用液汽潜热换热。
7.根据权利要求1所述的立式相变储热罐，其特征在于，所述多孔密排喷淋装置包括换热介质管路和链接在所述换热介质管路上的小型喷头，所述换热介质管路平行排布并通过汇流管并联连接，所述汇流管与包含进液口的主管路流体连通，所述汇流管中的相变换热介质通过该进液口提供。
8.根据权利要求7所述的立式相变储热罐，其特征在于，所述相变换热介质为水或油。
9.根据权利要求1所述的立式相变储热罐，其特征在于，所述储热罐罐体具有用于密封所述相变储热罐的上、下封头； 所述上、下封头为椭圆封头，所述储热罐罐体通过底板固定。
10.根据权利要求1所述的立式相变储热罐，其特征在于，所述的密排是指储热材料封装体的填充率彡70%。
【文档编号】F24J2/34GK204007260SQ201420301316
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】吴露, 项晓东 申请人:益科博能源科技（上海）有限公司