交互式固體粒塊換熱蓄熱系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及熱能利用，特別是利用固體粒塊及流體實現熱能交換、儲存和利用。
【背景技術】
[0002]換熱器是對熱能進行儲存的設備，現有的換熱器為蒸汽型和液體等換熱器；此種熱交換工作介質采用流體，因而稱為流體換熱器。
[0003]在工業節能領域，將余熱進行回收并儲存，通常采用相變技術進行蓄熱，在低溫領域采用蓄冰技術實現蓄熱；
[0004]在太陽能領域，采用熔融鹽蓄熱，雖然熔融鹽可以實現高溫的儲存，但是由于其需要從固態轉變為液體，因而需要熱能將其加熱，同時熔融鹽的毒性、經濟型、安全性也存在問題，因而熔融鹽蓄熱的使用受到限制。但其換熱器，本質上還是采用液-液或者液-氣換熱器。
[0005]蓄能電站采用電能進行儲存，特別是風電及光伏組成的電能，由于其無法實現儲存，因而不得不大量的拋棄，造成大量的浪費。如果采用熱能進行儲存，需要具備大功率的存儲能力的儲存器。、
[0006]本實用新型人發明了固體粒塊實現高溫的換熱，本實用新型就是固體粒塊換熱技術的一種設備和系統。
【發明內容】
[0007]本實用新型的目的是提供交互式固體粒塊換熱蓄熱系統，包括至少一個高溫固體粒塊換熱器以及一個低溫流體換熱器、至少一個固體粒塊交互式蓄熱器；高溫固體粒塊換熱器與固體粒塊交互式蓄熱器相互連接，高溫固體粒塊換熱器為固體粒塊交互式蓄熱器提供熱能并通過高溫固體粒塊或熱流體將熱能儲存在固體粒塊交互式蓄熱器的蓄熱材料中，低溫流體換熱器與固體粒塊交互式蓄熱器相互連接，并通過低溫熱流體與固體粒塊交互式蓄熱器進行換熱，將固體粒塊交互式蓄熱器蓄熱材料中的熱能交換到低溫熱流體中加以利用，高溫熱流體與低溫熱流體交互的在固體粒塊交互式蓄熱器中進行充熱和放熱過程，實現熱能的儲存和利用；高溫流體溫度為400-1500度，低溫流體為10-600度。這樣通過固體粒塊實現了高溫的傳熱、蓄熱、換熱。
[0008]具體
【發明內容】
如下:
[0009]交互式固體粒塊換熱蓄熱系統，包括固體粒塊，保溫材料，殼體，保溫材料等，其特征是:包括至少一個高溫固體粒塊換熱器以及一個低溫流體換熱器、至少一個固體粒塊交互式蓄熱器；高溫固體粒塊換熱器與固體粒塊交互式蓄熱器相互連接，高溫固體粒塊換熱器為固體粒塊交互式蓄熱器提供熱能并通過高溫固體粒塊或熱流體將熱能儲存在固體粒塊交互式蓄熱器的蓄熱材料中，低溫流體換熱器與固體粒塊交互式蓄熱器相互連接，并通過低溫熱流體與固體粒塊交互式蓄熱器進行換熱，將固體粒塊交互式蓄熱器蓄熱材料中的熱能交換到低溫熱流體中加以利用，高溫熱流體與低溫熱流體交互的在固體粒塊交互式蓄熱器中進行充熱和放熱過程，實現熱能的儲存和利用；
[0010]固體粒塊換熱器由至少含有一個腔體的容器，容器上還是至少兩組進口和出口，一組為固體粒塊的進口與出口，另外一組為流體的進口和出口，在容器設置有固體粒塊與流體的流動通道，固體粒塊的流動通道連接容器內固體粒塊的進口和出口，固體粒塊可以從進口進入到容器內，然后從經固體粒塊流動通道后從出口流出，同時流體的流動通道連接容器內流體的進口和出口，流體可以從進口進入到容器內，然后從經流體的流動通道后從出口流出，固體粒塊與流體通過流動通道時實現相互的換熱，從而實現固體粒塊與流體的換熱；
[0011]固體粒塊交互式蓄熱器由蓄熱材料和殼體組成，蓄熱材料采用固體粒塊，固體粒塊之間形成多個通道，有多個通道可以使流體(高溫或低溫)在其通道內進行流動，高溫熱流體在多個通道內流體為蓄熱材料充熱，低溫熱流體在多個通道內流體實現放熱，高溫熱流體與低溫熱流體交互的在固體粒塊交互式蓄熱器中進行充熱和放熱過程，實現對蓄熱材料的充熱或放熱；
[0012]高溫流體溫度為400-1500度，低溫流體為10-600度。
[0013]所述的固體粒塊為由金屬或非金屬或其混合物組成的顆粒或者/和磚塊，或者自然界存在的沙粒、鵝卵石、小石塊，固體粒塊的形狀為圓形、多邊形、菱形、扇形、不規則現狀；在固體粒塊上加工有凹或/和凸部位，或者在固體粒塊上設置有用于相互連接或者與其他器件連接的連接裝置；兩個固體粒塊之間的凹或/和凸部位可以構成一個通道；用于流體進行流通，在固體粒塊內設置有空腔，在空腔內設置有蓄熱材料。
[0014]所構成的流體通道為柱體、多面體、菱形、拋物線體、旋轉拋物線體的一種或其組合，流體可以在流道內流動并被壓縮或膨脹。
[0015]固體粒塊為多孔磚，皇砌在固體粒塊交互式蓄熱器中，多孔磚的皇砌過程中，保證多孔磚之間的孔相互連接為一個通道，使得流體可以從其中通過，實現熱能的交換。
[0016]固體粒塊換熱器或者固體粒塊交互式蓄熱器中，換熱結構選自下列一種:
[0017]A、固體粒塊流動管道:垂直或者平行與水平面或者組成0-180度夾角進行布局，多個流動通道之間并行布置，固體粒塊可以在通道內流動，固體粒塊從高處頂部進口進入到容器內，依靠重力在流動通道運動；
[0018]流體流動通道:由容器內除了固體粒塊流動管道剩余的空間組成，流體經進口進入后，從固體粒塊流動管道的外部經過時與固體粒塊實現換熱，后從出口流出；
[0019]B、固體粒塊流動管道:由容器內除了流體流動管道剩余的空間組成，固體粒塊經進口進入后，從固體粒塊流動管道的外部經過時與固體粒塊實現換；
[0020]流體流動通道:垂直或者平行與水平面或者組成0-180度夾角進行布局，多個流動通道之間并排布置，流體可以在通道內流動，流體從進口進入到容器內，依靠壓力差在管道內流動，從出口流出。
[0021]固體粒塊蓄熱器或固體粒塊交互蓄熱器中，流動的通道選自下列一種或者其組合:
[0022]A、金屬或非金屬管，或者金屬復合管、非金屬復合管；
[0023]B、管道的內部或者和外壁設置有換熱翅片；
[0024]C、彎曲的管道；
[0025]D、其直徑可以變化的管道；
[0026]E、管道的外壁上設置有可以與固體粒塊相互連接的凹凸結構；
[0027]當流動的通道選自上述一種或者其組合時流體可以為固體粒塊。
[0028]在固體粒塊換熱器、固體粒塊交互式蓄熱器、其間的連接管道外部設置有保溫材料，保溫材料選自下列一種或多種:納米微珠、硅微粉、真空層、聚氨酯、聚苯、珍珠巖、玻璃纖維、保溫水泥的交互式固體粒塊換熱蓄熱系統或多種。
[0029]流體為液體、氣體(包括空氣)、等離子、超臨界體、液態金屬中的一種或混合物。
[0030]采用固體粒塊栗為固體粒塊提供動力使得固體粒塊進行流動，采用栗、電機、風扇、風機為流體提供動力，使得流體可以流動，該裝置設置在固體粒塊換熱器或者流體換熱器或者固體粒塊交互式蓄熱器中，或者設置在其相互連接的管道中。
[0031]多個高溫固體粒塊換熱器與多個固體粒塊交互式蓄熱器相互連接，多個高溫固體粒塊換熱器為多個固體粒塊交互式蓄熱器提供熱能并通過高溫固體粒塊或熱流體將熱能儲存在固體粒塊交互式蓄熱器的蓄熱材料中，多個低溫流體換熱器與多個固體粒塊交互式蓄熱器相互連接，并通過低溫熱流體與多個固體粒塊交互式蓄熱器進行換熱，將固體粒塊交互式蓄熱器蓄熱材料中的熱能交換到低溫熱流體中加以利用；多個固體粒塊換熱器與多個固體粒塊交互式蓄熱器進行之間通過串聯、并聯、混合連接實現連接。
[0032]高溫固體粒塊換熱器與太陽能聚焦光熱采集系統進行換熱，將太陽能聚焦光熱采集系統采集的熱能與固體粒塊換熱器進行換熱，成為高溫固體粒塊換熱器的熱源，然后再與固體粒塊交換式蓄熱器進行換熱實現的儲存，再與低溫熱流體換熱實現后進入到能源應用設備(包括發電機組)中，實現能源的利用；太陽能聚焦光熱采集系統采用槽式、蝶式、塔式、菲涅爾鏡式太陽能熱聚焦系統進行采集。
[0033]采用本實用新型的技術方案可產生如下的有益效果:
[0034]1、本實用新型采用固體粒塊實現高溫換熱、蓄熱，可以實現10-1500度的熱能交換與儲存，安全可靠；
[0035]2、本實用新型可以應用于工業余熱、太陽能、地熱、生物質等多種應用。
【附圖說明】
[0036]圖1是固體粒塊擋板式換熱器；
[0037]圖2是固體粒塊圖管道式換熱器；
[0038]圖3:太陽能聚焦采集固體粒塊交互蓄熱換熱系統。
[0039]附圖中標號含義:
[0040]1:進口，2:出口，3:容器，4:固體粒塊，5:固體粒塊流動通道6:流體流動通道，7:容器，8:流體，9:擋板，10:隔板，11:固體粒塊換熱器，12:固體粒塊交互式蓄熱器，13:多孔磚、14:多孔磚通道，15:發電機組，16:太陽能聚集采集系統，17:流體換熱器。
【具體實施方式】
[0041 ] 實施例1、固體粒塊擋板式換熱器
[0042]圖1所示的固體粒塊擋板式換熱器，二個三角形以及一個矩形組成的一個容器，容器上設置的垂直的進口 1與出口 2為固體粒塊進口和出口，水平的進口 1與出口 2為流體進口和出口，在容器內矩形空間內，設置有多個隔板，多個隔板將容器分為并排的區間，在不同的區域內設置有間隔的擋板9，隔板組成了一個流動通道，固體粒塊依靠重力在擋板上進行運動，以此由固體粒塊進口進入到不同的擋板后下落到固體粒塊出口 ；流體從水平的了流體進口進入，經設置在不同的區域的流體出口流入到不同的隔板之間的通道中；流體與下落的固體粒塊實現換熱，流體被加熱為氣體后進入到流體的出口，從而流出容器外部。
[0043]固體粒塊可以被加熱到1200度，流體為水，可以被加熱到600度，從而實現高溫固體粒塊與流體水的換熱。
[0044]固體粒塊采用直徑為16MM的氧化鋁球。
[0045]當需要將固體粒塊的熱能進行儲存時，將固體粒塊儲存在容器內，但需要熱能時，將流體從流體流動通道進入到容器與固體粒塊進行換熱，從而實現蓄熱換熱。
[0046]實施例2、固體粒塊圖管道式換熱器
[0047]圖2是