[实用新型]一种复合多孔介质盐梯度太阳池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种盐梯度太阳池技术，特别是一种复合多孔介质盐梯度太阳池，属于可再生能源与节能领域。

背景技术

盐梯度太阳池是一种具有一定浓度梯度的盐水池, 它可以同时收集和储存太阳能, 兼有太阳能集热和储热的功能。由于其本身具有的热储存性质，盐梯度太阳池在太阳能热利用方面有重要的发展潜力。盐梯度太阳池主要由三层构成，最下层为储热层，由浓盐水构成，中间层为盐梯度层，盐浓度从下而上依次降低，最上层为淡水层。太阳池中下对流层中高浓度的盐溶液及盐梯度层中自下而上逐渐减小的盐梯度，在重力的作用下，阻止整个池子的自然对流过程，所以热量不能够以对流的方式散失到表面大气中，只能以热传导的方式通过较厚的盐梯度层传递到水表面，而导热过程是相对缓慢的。这样，到达储热层的太阳辐射被以热的形式储存下来。尽管到达地球表面的太阳辐射断断续续，很大程度上依赖于大气状况，但大面积盐梯度太阳池能够吸收并储存太阳能，即使是在连续的阴雨天里，储热层也不会有大幅度的降温。通过合理设计和运行的盐梯度太阳池能够在温暖季节里储存太阳能供冬季使用。盐梯度太阳池可以提供低温热源，可以为农渔产品干燥，水产品养殖越冬、冬季采暖、海水淡化，甚至热动力发电提供热源。

我国幅员辽阔，太阳能资源丰富，盐梯度太阳池不但不能给环境带来污染，根据太阳池的运行原理，它本身还是污染物的容器，比如采用卤水灌注太阳池，制盐剩余的卤水主要成分为NaCl、MgCl₂和MgSO₄等, 经常免费提供给化工厂用于生产氯化镁。但目前市场上氯化镁供大于求。将未经处理的苦卤排回大海，既污染了近海海域又造成资源的浪费，并影响盐滩后继产盐的质量，采用卤水灌注太阳池，既利用了可能对环境造成污染的废弃物-卤水，同时又为人们提供了热能。

尽管太阳池具有以上优点，但由于传统盐梯度太阳池其储热层主要由浓盐水或者卤水构成，对于大面积太阳池来说，虽然储存的总热能很大，但是储热层的温度不高，一般实际运行的大面积盐梯度太阳池储热层平均温度只有40-70^oC之间，这很大程度上限制了盐梯度太阳池的应用。所以提高盐梯度太阳池储热层温度的研究具有重要意义。

多孔介质盐梯度太阳池是四层模型，在传统盐梯度太阳池底部添加了一层多孔介质。多孔介质具有较小的热扩散率，低热扩散系数的材料具有良好的保温效果。近年来，有人提出在储热层底部增加多孔介质层的办法以减缓盐向上层的扩散，本专利发明人经过研究，结果表明底部添加多孔介质材料有利于太阳池储热层温度升高，添加炉渣的实验结果表明，在提高储热层温度的同时在夜间也有良好的保温效果。一般说，添加的多孔介质以深色为宜，以增加到达太阳池底部的辐射吸收率，但是发明人进一步的实验研究表明：根据添加到太阳池中的深色多孔介质孔隙率的不同，一般在5-20cm厚，导致下层部分接收不到太阳辐射，造成多孔介质一定程度上的浪费，储热层平均温度依然没有达到最高值。

实用新型内容

本实用新型是针对多孔介质盐梯度太阳池存在的上述问题，而研制一种复合多孔介质盐梯度太阳池，它是在底部添加两种及以上的多孔介质层，利用不同多孔介质特性达到最佳储热效果，能达到明显提高盐梯度太阳池储热层平均温度，即增加盐梯度太阳池储热层实际可用能（热量?Ex,Q）的目的。

本实用新型的技术方案是通过以下方式实现的：

一种复合多孔介质盐梯度太阳池，包括在太阳池外部设置的换热器，换热器的热流体进口设置有热盐水提取管道，换热器的热流体出口设置有换热后热盐水回放管道，换热器的冷流体入口连接有冷流体入口管道，换热器的冷流体出口连接冷流体加热后管道，其中：在太阳池的外底部有保温层，在太阳池的内底部水平设置有深色多孔介质层，深色多孔介质层的上方水平设置有透明多孔介质层，该透明多孔介质层与所述的深色多孔介质层的孔隙空间内设置有浓盐水构成了复合多孔介质层，复合多孔介质层及其上部设置的浓盐水层构成了储热层；储热层及依次设置的盐梯度层和淡水层构成了复合多孔介质盐梯度太阳池。

进一步，所述的换热器上设置的热盐水提取管道的热水进口与复合多孔介质层的顶部连接，换热器的热流体出口和热盐水回放管道的热盐水入口连接；换热器的冷流体入口连接冷流体入口管道，换热器的冷流体出口连接冷流体加热后管道。 

进一步，所述的热盐水提取管道宜处于复合多孔介质层的上部，换热后热盐水回放管道的位置宜处于深色多孔介质层中。

本实用新型所提供的复合多孔介质盐梯度太阳池具有如下特点：