高温储热装置、高温储热系统及其储放热方法和应用与流程

本发明属于电力储热领域，具体涉及高温储热装置、高温储热系统及其储放热方法和应用。

背景技术：

1、传统的固体蓄热装置是将加热元件与储热材料相接触，通过辐射加热储热材料，这类储热材料导热系数低，基本不导电，但传热效果差。cn 111947491 a公开了一种混合型蓄热装置及加热方法：其提供了一种固体蓄热材料与相变材料相结合的新型固体蓄热装置，两端采用固体显热储热材料，中间部分采用固体潜热储热材料；流道分为沿空气流通方向和垂直空气流通方向，两个方向的孔道内均布置加热丝；沿空气流通方向的孔道内布置的加热丝为高压电热丝，其电压为10kv以上的高电压；垂直空气流通方向的孔道内布置的加热丝为低压电热丝，其电压为1kv以下的低电压，起到辅助加热作用。传热效果差，储热和放热速率慢。目前并没有储放热速率快的高温储热装置。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的在于提供一种高温储热装置，该高温储热装置储热和放热速率快、效率高；

2、本发明的第二个目的在于提供一种具有前述高温储热装置的高温储热系统；

3、本发明的第三个目的在于提供一种利用前述高温储热系统进行储热和放热的方法；

4、本发明的第四个目的在于提供前述高温储热装置或前述高温储热系统在供暖领域、工业蒸汽领域和电厂调峰领域的应用。

5、为实现本发明的第一个目的，采用以下的技术方案：

6、一种高温储热装置，包括储热材料件和电加热装置；所述储热材料件的导热系数大于40w/m k，比如41w/m k、42w/m k、43w/m k、44w/m k、45w/m k、46w/m k、47w/m k、48w/mk、49w/m k、50w/m k、55w/m k、60w/m k、65w/m k、70w/m k、75w/m k、80w/m k、85w/m k、90w/m k、95w/m k、和100w/m k和150w/m k；所述电加热装置包括加热元件和电控柜，所述电控柜与所述加热元件电连接，用于控制所述加热元件加热；

7、所述储热材料件上分别平行且间隔设置有多个贯通的气体通道，用于通入惰性气体；

8、所述气体通道的内壁上铺设有绝缘材料件；

9、所述加热元件设置于所述气体通道内。

10、本发明的高温储热装置，其储热通道和放热通道均为所述气体通道，为同一通道，结构紧凑，这种设置优化了装置结构，提高了其传热速率；所用储热材料件为高导热系数的储热材料，可实现储热材料件和惰性气体的小温差放热，储/放热速率快，放热效率高。

11、优选地，所述储热材料件上所有气体通道的横截面积之和与所述储热材料件的横截面积的比值为0.16-0.3。

12、优选地，所述气体通道的横截面为圆形、方形和菱形中的任一种或多种的组合。

13、优选地，所述储热材料件的储热材料包括无机储热材料和/金属基储热材料。

14、优选地，所述金属基储热材料包括铝、铁、不锈钢、铜或镁的合金中的任一种或多种的组合。

15、优选地，所述绝缘材料件的厚度为5-10mm。

16、优选地，所述绝缘材料件的导热系数为2-5w/m·k。

17、优选地，所述绝缘材料件的绝缘材料包括二氧化硅、氧化铝和氧化镁中的任一种或多种的组合。

18、优选地，所述加热元件包括金属加热元件和/或非金属加热元件。

19、优选地，所述金属加热元件包括加热丝、电阻管和氧化镁加热棒中的任一种或多种的组合。

20、优选地，所述非金属加热元件包括碳化硅、硅钼和石墨中的任一种或多种的组合。

21、优选地，所述高温储热装置还包括保温材料层，所述保温材料层包覆设置于所述储热材料件的外部，形成保温空间。

22、优选地，所述储热材料件沿所述气体通道方向的两端分别设置有低温风道和高温风道，所述低温风道和所述高温风道分别与所述气体通道相连通，所述保温空间包括所述储热材料件所在的空间、所述低温风道和所述高温风道；或

23、所述保温材料层在所述储热材料件上沿所述气体通道方向的两端分别预留有进气端气体空间和出气端气体空间，所述进气端气体空间和所述出气端气体空间与所述气体通道相连通，所述保温空间包括所述储热材料件所在的空间、所述进气端气体空间和所述出气端气体空间。

24、优选地，所述加热元件的加热动力包括弃风弃光电、谷电和余电中的任一种或多种的组合。

25、为实现本发明的第二个目的，提供一种具有前述高温储热装置的高温储热系统。

26、优选地，所述高温储热系统包括高温储热装置、惰性气体保护装置、换热器和风机；

27、所述惰性气体保护装置与所述高温储热装置上的所述气体通道连通设置，用于向所述气体通道通入惰性气体；

28、所述换热器的进气端连通至所述气体通道的出气端，所述换热器的出气端连通至所述风机的进气端；所述风机的出气端连通至所述气体通道的进气端，用于惰性气体循环流动以储热和放热。

29、优选地，所述惰性气体保护装置连通至所述低温风道/所述高温风道，且通过所述低温风道/所述高温风道连通至所述气体通道；优选所述惰性气体保护装置连通至所述高温风道，且通过所述高温风道连通至所述气体通道；或

30、所述惰性气体保护装置连通至所述进气端气体空间/所述出气端气体空间，且通过所述进气端气体空间/所述出气端气体空间连通至所述气体通道；优选所述惰性气体保护装置连通至所述出气端气体空间，且通过所述出气端气体空间连通至所述气体通道。

31、优选地，所述换热器的进气端连通至所述高温风道，且通过所述高温风道连通至所述气体通道的出气端；或

32、所述换热器的进气端连通至所述出气端气体空间，且通过所述出气端气体空间连通至所述气体通道的出气端。

33、优选地，所述风机的出气端连通至所述低温风道，且通过所述低温风道连通至所述气体通道的进气端；或

34、所述风机的出气端通连通至所述进气端气体空间，且过所述进气端气体空间连通至所述气体通道的进气端。

35、优选地，所述惰性气体包括氮气、氦气和氩气中的任一种或多种的组合。

36、优选地，所述换热器的热载体包括空气、蒸汽、导热油和水中的任一种或多种的组合。

37、为实现本发明的第三个目的，还提供一种利用前述高温储热系统进行储热和放热的方法。

38、为实现本发明的第四个目的，还提供前述高温储热装置或前述高温储热系统在供暖领域、工业蒸汽领域和电厂调峰领域的应用。

39、本发明的有益效果在于：

40、本发明的高温储热装置，其储热通道和放热通道均为所述气体通道，为同一通道，结构紧凑，这种设置优化了装置结构，提高了其传热速率；所用储热材料件为高导热系数的储热材料，可实现储热材料件和惰性气体的小温差放热，储/放热速率快，放热效率高；

41、本发明的高温储热系统，具有前述的高温储热装置，储/放热速率快，放热效率高；

42、本发明的高温储热装置和高温储热系统，可以应用在众多领域，应用广泛。