3个储热单元，形成3020mm*3020mm*l10mm (储热单元与储热单元之间具有安装缝隙，并考虑管道膨胀长度)的单层结构；高度方向上16层储热单元相互交错叠加布置，形成3020mm*3020mm *17600mm的固体储热系统整体，可提高固体储热系统的整体强度，具有防震保安全的作用。
[0024]图2为图1储热系统中储热单元的结构示意图，如图2所示，储热单元包括规则形状的固体储热介质201、固体储热介质201中布置的换热管道202及储热单元外部包覆层203，固体储热介质201、换热管道202及包覆层203三者之间的缝隙填充的液态导热材料。
[0025]每个固体储热介质201内有供换热流体经过的换热管道202，多个固体储热介质201沿高度方向上平行层叠堆积，在储热单元内部形成上下层串联的换热管道202 ;在换热管道202和固体储热介质201的缝隙内填充液态导热材料，换热管道202内的换热流体可为高温导热油、熔融盐、高压水及饱和或过热蒸汽等。固体储热系统在储热过程中，换热管道202内的高温流体通过管壁将热量传递到换热管道202与固体储热介质201缝隙内的液态导热材料，并进一步将热量传递给固体储热介质201。所述液态导热材料为无机盐、液态金属或导热油，以改善换热管路202及翅片与固体储热介质201之间的导热接触，减少热阻。无机盐可以为硝酸钠、硝酸钠和硝酸钾混合物、硝酸钠和硝酸钾和硝酸钙的混合物等导热材料，其与换热管道202之间实现良好的膨胀匹配，具有良好的接触，长期使用也不会产生缝隙，进而可保证固体储热介质201与换热管道202间的良好接触，具有较好的导热效果，从而提闻系统的储热效率。
[0026]另外，包覆层203为带盖的金属外壳层，优选为耐液态导热材料腐蚀、性能好的金属，如碳钢(采用导热油为导热材料时选用的金属外壳材料)、不锈钢、铝或铝合金等。包覆层203需要承受一定高度的液体压力，例如，熔盐的密度为2000kg/m3，Im高的储热单元，熔盐流动过程中对外壳层产生的压力相当于2个大气压，优选地，所述固体储热单元的高度小于3m ;在一个实施例中，储热单元2的尺寸为3020mm*920mm*1045mm,选择高度为1045mm的储热单元，一方面为了与市场常见板材相匹配，便于裁剪、焊接，从而方便加工制作储热单元外部的包覆层203 ;另一方面，该储热单元的高度尺寸较小，液态导热材料对外部包覆层203产生的压力很低，可使用很薄的壁厚，节省材料、运行安全。进一步地，在所述包覆层203内部空间充满保护性气体或惰性气体，如氮气、氩气、二氧化碳等，以保护固体储热介质和液态导热材料免受空气中的氧气等成分的影响，避免或减缓其氧化变质。
[0027]图3是图2储热单元内部的固体储热介质的结构示意图，如图3所示，单个固体储热介质301的上、下面分别开半圆槽,例如半圆槽302,该半圆槽302与之相邻紧密布置的固体储热介质表面的半圆槽形成柱状的换热管道槽；固体储热介质表面可以布置多个半圆槽，相邻固体储热介质之间形成多个换热管道槽，并在多个换热管道槽内分别布置换热管道，可以获得小的横截面积和大的换热表面积，且在换热管道槽内填充液态导热材料。在工作过程中，液态导热材料一直处于流动状态，填充换热管道与固体储热介质的缝隙，避免了传统储热系统中换热管道与储热介质膨胀系数不一致而导致的换热效率较低的问题，进而可保证固体储热介质与换热管道间的良好接触，具有较好的导热效果。
[0028]所述固体储热介质为花岗岩、玄武岩、石英岩、磷石灰、刚玉、玻璃、混凝土，由于其导热好、比热容较大、孔隙率低、密度高、性质稳定、材料来源广泛、成本较低，特别适合优选作为固体储热介质；所述固体储热介质为规则形状的长方体、菱形体、圆柱体；所述储热介质具有一定的尺寸，例如920mmX400mmX95mm,该尺寸的石块比较常见，方便运输和加工，制作成本低；另外为了方便加工制作储热单元外部包覆层，选择市场常见板材，例如1500*3000mm,方便折弯、焊接。
[0029]图4为换热管道的结构示意图，如图4所示，所述换热管道包括金属管401和金属管外部布置的散热管；所述散热管包括基管402和翅片403，其中所述基管402与金属管401之间紧密接触；翅片403布置于基管402上，所述散热管的基管和翅片材料优选为耐腐蚀且导热良好的材料，例如铜、铝或铝合金材质，可增加换热管道的外表面积，提高换热效率。
[0030]显而易见，在不偏离本发明专利的真实精神和范围的前提下，在此描述的本发明专利可以有许多变化。因此，所有对于本领域技术人员来说显而易见的改变，都应包括在本权利要求书所涵盖的范围之内。本发明专利所要求保护的范围仅由所述的权利要求书进行限定。
【主权项】
1.一种固体储热系统，其特征在于，所述固体储热系统实施无支架整体自支撑布置，包括多个具有独立自支撑结构，且在高度方向上叠加的储热单元；所述储热单元包括规则形状的固体储热介质、固体储热介质中布置的换热管道、储热单元内部填充的液态导热材料及储热单元外部的包覆层；所述液态导热材料在储热单元中仅填充固体储热介质、换热管道、外部的包覆层三者之间的缝隙，不参与通过式换热；所述换热管道包括金属管和金属管外部布置的散热管；所述散热管包括基管和翅片，其中所述基管与金属管之间紧密接触；翅片布置于基管上。
2.根据权利要求1所述的一种固体储热系统，其特征在于，所述固体储热介质为花岗岩、玄武岩、石英岩、磷石灰、刚玉、玻璃、混凝土。
3.根据权利要求2所述的一种固体储热系统，其特征在于，所述固体储热介质为规则形状的长方体、菱形体、圆柱体。
4.根据权利要求3所述的一种固体储热系统，其特征在于，所述固体储热介质表面开槽或者固体储热介质贯穿穿孔，形成换热管道槽或换热管道孔。
5.根据权利要求4所述的一种固体储热系统，其特征在于，所述固体储热介质上、下面分别开半圆槽，多个固体储热介质高度方向上叠加，相邻的两个半圆槽合并形成柱状换热管道槽。
6.根据权利要求1所述的一种固体储热系统，其特征在于，所述液态导热材料为无机盐、液态金属或导热油。
7.根据权利要求6所述的一种固体储热系统，其特征在于，所述无机盐为硝酸钠、硝酸钠和硝酸钾混合物、硝酸钠和硝酸钾和硝酸钙的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种固体储热系统，其特征在于，所述包覆层为带盖的耐所述液态导热材料腐蚀的金属外壳层。
9.根据权利要求1所述的一种固体储热系统，其特征在于，相邻储热单元之间在高度方向上布置缓冲层。
10.根据权利要求1所述的一种固体储热系统，其特征在于，多个所述储热单元在高度方向上相互交错层叠布置。
11.根据权利要求1所述的一种固体储热系统，其特征在于，所述固体储热系统实施整体外部保温。
12.根据权利要求1所述的一种固体储热系统，其特征在于，所述包覆层内部空间充满保护性气体或惰性气体。
13.根据权利要求1所述的一种固体储热系统，其特征在于，所述固体储热单元的高度小于3m。
14.根据权利要求1所述的一种固体储热系统，其特征在于，所述基管和翅片材料为铜、铝或铝合金。
【专利摘要】本发明提供了一种固体储热系统，所述固体储热系统实施无支架整体自支撑布置，包括多个具有独立自支撑结构，且在高度方向上叠加的储热单元；所述储热单元包括规则形状的固体储热介质、固体储热介质中布置的换热管道、储热单元外部的包覆层以及它们三者之间的缝隙填充的液态导热材料；所述换热管道包括金属管和金属管外部布置的散热管；所述散热管包括基管和翅片，其中所述基管与金属管之间紧密接触；翅片布置于基管上。本发明的固体储热系统具有整体自支撑能力，加工简单、成本低廉；固体储热介质具有良好的换热效率、优良的储热性能，可应用于各种储热应用中，特别是太阳能光热利用系统。
【IPC分类】F28F1-24, F28F9-00, F28D20-00, F24J2-34
【公开号】CN104713397
【申请号】CN201310689330
【发明人】刘阳
【申请人】北京兆阳光热技术有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月16日