导热增强型熔融盐复合相变材料和蓄热装置及储能方法与流程

技术特征：

1.一种导热增强型的熔融盐复合相变材料，其特征在于：所述熔融盐复合相变材料的原材料包括基材和相变材料，所述的基材为多孔膨胀材料，可选用膨胀石墨，将可膨胀鳞片石墨干燥处理后，通过透入到石墨内的微波与石墨层间的极性分子相互作用转化为热能，从而使石墨内各部分在同一瞬间获得热量而升温，微波的频率范围为200～250 GHz，微波加热频率为2450 MHz，可膨胀石墨在高温下迅速分解或者汽化从而使石墨沿C轴发生剥离得到膨胀石墨；所述的相变材料为熔融盐，可选用硝酸盐，将硝酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠以53:40:7的质量比混合配制得到Hitec三元硝酸熔盐；将按质量比配制好的三元混合硝酸盐倒入容器中充分搅拌混合均匀，加入适量去离子水，直至配制成饱和硝酸盐溶液，再加入制备好的膨胀石墨并充分搅拌均匀，膨胀石墨添加量为20%，使疏松多孔的膨胀石墨全部淹没于饱和硝酸盐溶液中；然后采用恒温90 ℃对混合物进行加热，加热期间使用电动搅拌器一直搅拌，直至饱和硝酸盐溶液中的水大部分蒸干，再采用恒温120 ℃对混合物进行加热，将剩余的水分完全蒸发，最后烘干即制得KNO₃-NaNO₂-NaNO₃ /膨胀石墨复合相变材料。

2.根据权利要求1所述的导热增强型的熔融盐复合相变材料，其特征在于：将所述的熔融盐复合相变材料用高导热系数及强度的外壳进行封装，制成高导热性能的熔盐蓄热球。

3.根据权利要求1所述的导热增强型的熔融盐复合相变材料，其特征在于：所述的多孔膨胀材料选用膨胀石墨或泡沫陶瓷或泡沫金属。

4.根据权利要求1所述的导热增强型的熔融盐复合相变材料，其特征在于：所述的熔融盐选用硝酸盐或氯化物或碳酸盐其中的一种或几种混合物。

5.一种基于导热增强型熔融盐复合相变材料的高温蓄热装置，其特征在于，所述的装置包括装置本体、蓄热球堆积系统、输入输出系统，其中蓄热球堆积系统设置在装置本体内部，输入输出系统包括上部分和下部分，上部分安装在装置本体的上部，下部分安装在装置本体的底部；所述的装置本体为两端开口的罐体结构，罐体包括外壳和内腔，罐体上端口在输入输出系统上部分的下方安装有均流板，罐体下端口在输入输出系统下部分的上方安装有均流支撑架，均流支撑架包括支撑座和支撑孔板，支撑底座安装在输入输出系统下部分的盖板上，支撑孔板安装在支撑座上；所述蓄热球堆积系统由若干个蓄热球组合单元构成，蓄热球组合单元由多个封装有熔融盐复合相变材料的蓄热球组成，蓄热球内部可封装不同相变温度的熔融盐复合相变材料，蓄热球基于斜温层单罐蓄热设计理念以填充床形式堆积在罐体内腔构成蓄热球组合单元，蓄热球组合单元之间通过均流板分隔，均流板是均布开设有通孔的金属板，以内嵌的形式安装在罐体内腔，保证换热工质能水平、均匀地从通孔自上往下或自下往上流动。

6.根据权利要求5所述的一种基于导热增强型熔融盐复合相变材料的高温蓄热装置，其特征在于：所述输入输出系统的上部分设置有管道结构，底部设置成端盖结构，罐体的上部端口设置有上端盖结构，通过螺栓将输入系统的端盖与罐体的上端盖固定连接，换热工质从管道口输入或输出。

7.根据权利要求5所述的一种基于导热增强型熔融盐复合相变材料的高温蓄热装置，其特征在于：所述的输入输出系统的下部分设置有管道结构，与罐体连接的部分设置成盖板结构，与罐体底部相匹配，采用焊接的方式将盖板与罐体底部密封固定连接。

8.根据权利要求5所述的一种基于导热增强型熔融盐复合相变材料的高温蓄热装置，其特征在于：所述的高温蓄热装置外部连接安装有加热保温系统，包括保温装置和加热装置。

9.一种基于导热增强型熔融盐复合相变材料的储能方法，其特征在于：所述包括以下步骤：

（1）蓄热阶段：在蓄热过程开始时，蓄热装置本体内腔内存在温度较低的流体及基于斜温层单罐蓄热设计理念以填充床形式堆积在罐体内腔构成的蓄热球组合单元，来自外部的高温换热工质从输入输出系统的上部分输入，流经均流板后水平、均匀地从上往下流动往罐体内腔注入，换热工质与蓄热球堆积床式的蓄热球组合单元进行热交换，将热量储存在蓄热球内，罐体内腔原有的低温流体根据蓄热量的不同，以斜温层蓄/放热的方式，部分或全部从底部的均流板流出；接着进入下一个蓄热球组合单元进行热交换，直至流经最底部的蓄热球组合单元进行热交换完毕，对应地，完成蓄热过程后的换热工质，全部或部分留在罐内，以显热形式储存一部分热量；

置换流出的低温流体及换热工质从输入输出系统下部分的管道流出，经过外部集热设备或加热装置进行加热后，继续执行上述循环，直到蓄热过程结束；

（2）放热阶段：在放热阶段开始时，蓄热装置本体内腔内存在温度较高的流体及基于斜温层单罐蓄热设计理念以填充床形式堆积在罐体内腔构成的蓄热球组合单元，来自外部的低温换热工质从输入输出系统的下部分输入，流经均流板后水平、均匀地从下往上流动往罐体内腔注入，换热工质与蓄热球堆积床式的蓄热球组合单元进行热交换，蓄热球内部储存的热量释放给换热工质，罐内原有的高温流体根据放热量的不同，以斜温层蓄/放热的方式，部分或全部从输入输出系统的上部分流出；接着进入下一个蓄热球组合单元进行热交换，直至流经最顶部的蓄热球组合单元进行热交换完毕，对应地，完成放热过程后的换热工质，全部或部分留在罐内；

置换流出的高温流体及换热工质经过外部用热设备进行放热后，继续执行上述循环，直到放热过程结束。

10.根据权利要求9所述的一种基于导热增强型熔融盐复合相变材料的储能方法，其特征在于：所述的蓄热球组合单元在罐体内可按照蓄热球封装的复合相变材料熔点高低梯级分布。