直接接触式储热与放热系统的制作方法

本实用新型设计了一种直接接触式储热与放热系统，属于蓄能领域。

背景技术：

能源是人类活动的物质基础，在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。能量虽然可以以机械能、声能、化学能、电磁能、光能、热能及核能等多种形式存在，但在人类的活动中，绝大多数能量是需要经过热能的形式和环节被转化和利用的。

直接接触式换热由于其耐腐蚀性强、不易结垢、换热系数高、投资小等特点，被越来越多地应用到各种工程实例中，如海水淡化、地热发电、海洋能转化、中低温能源回收和废水处理等。直接接触换热的高效性，使其成为很多学者的热门研究内容。直接接触式储热放热系统可以大大提高换热效率，在相同的时间内储存与释放更多的热量。

石蜡由于其具有相变潜热大，熔点低，固体与液体变化过程容积变化小，热稳定性较好，没有过冷现象等优点而被广泛应用于储能材料。且在与气体接触时不会发生反应现象，因此用于直接接触储能材料。

技术实现要素：

本实用新型利用石蜡相变潜热大，熔点低，固体与液体变化过程中容积变化小，热稳定性较好，没有过冷现象等优点，而被作为直接接触储热与放热系统的储热材料，而直接接触的方法可以大大提高换热效率，在相同的时间内储存与释放更多的热量。

一种直接接触式储热与放热系统，其特征在于：该系统包括储热换热器、热源气体泵、气液三相鼓泡塔、冷源气体泵、储热罐、工质泵、放热阀、喷淋装置、造粒三相冷却塔、输送装置、放热换热器、储热阀、颗粒仓；

储热换热器包括热侧进口、热侧出口、低温气体进口和被加热气体出口，气液三相鼓泡塔包括固态颗粒进口、高温气体进口、低温气体出口和熔融态液体出口，放热换热器包括高温气体进口、被冷却气体出口、冷侧进口和冷侧出口，造粒三相冷却塔包括熔融态液体进口、低温气体进口、固体颗粒出口和高温气体出口；

上述输送装置出口与颗粒仓进口相连，颗粒仓出口经过储热阀与气液三相鼓泡塔的固态颗粒进口相连；气液三相鼓泡塔的熔融态液体出口与储热罐进口相连；储热罐出口经过放热阀与喷淋装置入口相连；喷淋装置出口与造粒三相冷却塔的熔融态液体进口；造粒三相冷却塔的固体颗粒出口与输送装置进口相连；

上述气液三相鼓泡塔的低温气体出口经过热源气体泵与储热换热器的低温气体进口相连；储热换热器的被加热气体出口与气液三相鼓泡塔的高温气体进口相连；储热换热器热侧入口与热媒介质系统出口相连，储热换热器热侧出口与热媒介质系统进口相连，热媒介质是太阳能集热媒介；

上述造粒三相冷却塔的高温气体出口经过冷源气体泵与放热换热器的高温气体进口相连；放热换热器的被冷却气体出口与造粒三相冷却塔的低温气体进口相连；放热换热器冷侧入口与冷媒介质系统出口相连，放热换热器冷侧出口与冷媒介质系统进口相连。

所述的直接接触式储热与放热系统的工作方法，其特征在于，包括以下过程：

在太阳能资源丰富的季节或者有工厂废热排放时，打开所述储热阀，关闭放热阀，输送装置将石蜡颗粒输送进入颗粒仓，石蜡颗粒流经储热阀从固体颗粒入口进入气液三相鼓泡塔；同时，被储热换热器加热的高温气体从高温气体进口进入气液三相鼓泡塔；石蜡颗粒从气液三相鼓泡塔塔顶进入被从气液三相鼓泡塔塔底进入的高温气体加热，石蜡颗粒被加热融化成熔融态石蜡液体，熔融态石蜡、气体、固体颗粒在气液三相鼓泡塔中同时存在。熔融态石蜡从熔融态液体出口流出至储热罐储存起来，加热完石蜡的高温气体被冷却成低温气体从气液三相鼓泡塔的低温气体出口排出进入储热换热器的低温气体进口，气体在储热换热器中再被热源介质加热开始下一循环；由此，完成热能的储存过程。

在热量使用高峰期，打开放热阀门，关闭储热阀，储热罐中的熔融态高温石蜡液体经工质泵被输送，流经放热阀送至喷淋装置，熔融态石蜡液体经喷淋装置以液滴的形态从熔融态液体入口进入到造粒三相冷却塔；同时，被放热换热器冷却的低温气体从低温气体进口进入造粒三相冷却塔，熔融态石蜡液体从造粒三相冷却塔塔顶喷淋下来被从造粒三相冷却塔塔底进入的低温气体冷却，熔融态液体变成固体石蜡颗粒，熔融态的石蜡液体、气体、固体石蜡颗粒在造粒三相冷却塔中同时存在。固体石蜡颗粒从塔底流出至输送装置，输送装置将固体石蜡颗粒送至颗粒仓储存；低温气体被加热成高温气体从塔顶经冷源气体泵流出至放热冷却器的高温气体进口，气体在放热换热器中再被冷源介质冷却开始下一循环。由此，完成热能的释放过程。

本实用新型在太阳能资源丰富时，利用太阳能将固体石蜡在气液三相鼓泡塔中加热成熔融态石蜡，储存在储热罐中，实现热量的储存。在太阳能匮乏或者余热不足时，将熔融态的石蜡在造粒三相冷却塔中放热结晶成固态颗粒，储存在颗粒仓中，实现热量的释放。本实用新型提出的直接接触储热与放热系统不仅可以实现对余热的回收再利用，也可以提高整个系统的换热效率。

附图说明

图1 所述直接接触储热与放热的系统图；

图2 所述直接接触储热工作过程图；

图3 所述直接接触放热工作过程图；

图中标号名称：1-储热换热器、2-热源气体泵、3-气液三相鼓泡塔、4-冷源气体泵、5-储热罐、6-工质泵、7-放热阀、8-喷淋装置、9-造粒三相冷却塔、10-输送装置、11-放热换热器、12-储热阀、13-颗粒仓；

具体实施方式

图1 是本实用新型提出的直接接触储热放热系统图，下面参照图1 说明系统的工作过程。

在太阳能资源丰富的季节或者有工厂废热排放时，打开所述储热阀12，关闭放热阀7，输送装置10将石蜡颗粒输送进入颗粒仓13，石蜡颗粒流经储热阀12从固体颗粒入口进入气液三相鼓泡塔3；同时，被储热换热器1加热的高温气体从高温气体进口进入气液三相鼓泡塔3；石蜡颗粒从气液三相鼓泡塔3塔顶进入被从气液三相鼓泡塔3塔底进入的高温气体加热，石蜡颗粒被加热融化成熔融态石蜡液体，熔融态石蜡、气体、固体颗粒在气液三相鼓泡塔3中同时存在。熔融态石蜡从熔融态液体出口流出至储热罐5储存起来，加热完石蜡的高温气体被冷却成低温气体从气液三相鼓泡塔3的低温气体出口排出进入储热换热器1的低温气体进口，气体在储热换热器1中再被热源介质加热开始下一循环；由此，完成热能的储存过程。

在热量使用高峰期，打开放热阀门7，关闭储热阀12，储热罐5中的熔融态高温石蜡液体经工质泵6被输送，流经放热阀7送至喷淋装置8，熔融态石蜡液体经喷淋装置8以液滴的形态从熔融态液体入口进入到造粒三相冷却塔9；同时，被放热换热器11冷却的低温气体从低温气体进口进入造粒三相冷却塔9，熔融态石蜡液体从造粒三相冷却塔9塔顶喷淋下来被从造粒三相冷却塔9塔底进入的低温气体冷却，熔融态液体变成固体石蜡颗粒，熔融态的石蜡液体、气体、固体石蜡颗粒在造粒三相冷却塔9中同时存在。固体石蜡颗粒从塔底流出至输送装置10，输送装置10将固体石蜡颗粒送至颗粒仓13储存；低温气体被加热成高温气体从塔顶经冷源气体泵4流出至放热冷却器11的高温气体进口，气体在放热换热器11中再被冷源介质冷却开始下一循环。由此，完成热能的释放过程。