[发明专利]一种采用镁铁砖封装熔盐的高温蓄热谷能利用装置

说明书

技术领域

本发明属于环保储能领域，具体涉及一种采用镁铁砖封装熔盐的高温蓄热谷能利用装置。

背景技术

随着我国产业结构变化和人民生活水平的提高，白天高峰用电量不断增加，夜间低谷时段用电量大幅降低，供电峰谷差逐年加大，给电网稳定运行带来较大困难的同时，由于谷电消纳不足，还造成了电能的大量浪费。应用储能技术，将发电与用电从时间和空间分隔开来，电厂发出的电力不再需要即时传输，用电和发电也不再需要严格地保持平衡，这将使电网的结构形态、调度管理以及使用方式方法等发生根本性变革。大力推广在低谷时段运行的电蓄热储能装置，是“削峰填谷”的有效办法。

目前蓄热技术根据储热机制的不同分为显热蓄热、潜热蓄热和化学蓄热。尽管适用于电网调峰的中高温蓄热技术已经取得了一些进展，但在应用过程中仍存在一些问题：(1)以固体为蓄热材料的中高温显热储热材料依靠自身温度变化进行热量存储与传递，储热密度小，设备体积庞大；(2)热化学储热材料是利用化学物质发生可逆的化学反应进行热量的存储与释放，适用的温度范围比较宽，储热密度大，理论上可以适用在中高温储热领域。但热化学储热技术工艺复杂，迄今为止，其技术成熟性尚低，需要进行大量的研究投入；(3)中高温相变储热材料储热密度大、放热过程近似等温，有利于设备的紧凑和微型化，但是相变材料的腐蚀性、与结构材料的兼容性、相变材料的热/化学稳定性、循环使用寿命等问题都需要进一步的研究。目前单一的固体蓄热系统放热不均匀温度波动不稳定，导致系统换热效率降低；而单一的相变蓄热系统因相变材料导热系数较小，致使系统充、放热速率较慢。

发明内容

发明目的：为了解决单一的固体蓄热系统放热不均匀、温度波动不稳定导致系统换热效率下降和单一的相变蓄热系统中相变材料导热系数小，致使充、放热速率慢的问题，本发明提供一种采用镁铁砖封装熔盐的高温蓄热谷能利用装置，用于高温热能存储，将低谷时段电能转化为热能储存，为用户提供生活热水或者采暖用热。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明的采用镁铁砖封装熔盐的高温蓄热谷能利用装置包括蓄热堆、电加热单元和换热部分，其中，

所述的蓄热堆由若干蓄热单元构建而成，每块蓄热单元为由中空的镁铁砖内部封装熔盐而形成的立方体，每块蓄热单元在项部预留有矩形通道并在侧壁预留有管道孔道；所述蓄热堆在项部和周向设有多层耐高温的保温层，所述保温层和蓄热单元之间铺设有镁铁蓄热转，所述蓄热堆底部使用耐火砖作为整个蓄热堆的承重结构。根据蓄热量的大小可以实现不同规模蓄热堆的组装，构建出的蓄热堆作为核心，由内而外采用不同温度级别的保温材料作为保温隔热层，而外壳采用刚性纤维板替代常规的铸铁材料。

所述的电加热单元包括导热板和设置于所述导热板两端的电加热装置，所述电加热单元设置于蓄热单元的矩形通道内；优选地，导热板为矩形，两侧采用实心铸铁材料，为节约材料，中部可以做成中空的填装金属块或丝网的结构，矩形导热板可以方便地通入蓄热堆的各个矩形孔道中，并且不作为承重结构。

所述的换热部分包括导热油换热盘管、一次侧介质循环泵和换热器，所述的导热油换热盘管布置于所述蓄热堆内部，由下而上最终形成通路，所述的导热油换热盘管通过高温导热油泵与换热器相连；换热器的热端与一次侧高温导热油管相连，冷端与二次侧低温流体介质管相连，一次侧高温介质从换热器项部的管口进入并从下部管口流出，二次侧低温流体介质则从换热器的下部管口进入上部管口流出，从而换热器完成一次侧高温介质和二次侧低温流体介质之间的换热。优选地，所述换热器选用管壳式换热器或板式换热器。所述的换热器上安装上安全阀及膨胀罐等附属设备。优选地，当蓄热堆温度在350℃以下时，一次侧选用高温导热油作为换热介质；当温度高于350℃时，选用熔盐作为一次侧的换热介质，但同时要考虑熔盐凝固带来的增加预热或保温设备及维护工作的问题。

优选地，二次侧多采用水作为换热介质，出于不同的需求也可能会选用导热油或其它换热介质。。

优选地，所述固体蓄热材料选用高密度、高导热系数、高比热容都的镁铁砖；所述的熔盐依据不同蓄热温度的要求进行选择，当蓄热温度在300℃～400℃范围内时，选用凝固点在300℃～400℃范围内的硝酸盐，当蓄热温度高于450℃时，可以选用凝固点在450℃以上的碳酸类熔盐；封装的熔盐体积为镁铁砖中空体积的60％～85％。