[发明专利]一种高温固体颗粒换热系统

说明书

本发明公开了一种高温固体颗粒换热系统，以气体作为高温颗粒和动力循环工质的中间换热介质，用于高温颗粒和动力循环工质之间的换热，有效解决颗粒换热器换热效率低、换热面磨损严重等技术难题。本发明采用气力输送回收颗粒提升过程中的泄露颗粒，并对输送的气体热量回收提供了解决方案，颗粒提升系统或其他运输系统中泄露的低温颗粒采用气力输送装置送入低温颗粒储罐，所述低温颗粒储罐为正压储罐，在气力输送装置的输送气体不断输入后，罐内形成正压，有效防止颗粒/气体换热器中的换热气体倒流进入低温颗粒储罐，并通过止回阀平衡低温颗粒储罐的压力，将输送气体导入颗粒/气体换热器，回收低温颗粒储罐的余热，有效的减少了颗粒热损失。

技术领域

本发明属于太阳能热发电领域，具体涉及一种用于高温固体颗粒换热系统。

背景技术

近年来，随着化石能源危机以及环境问题的日益突出，太阳能热发电技术得到了广泛的关注。塔式光热发电技术具有高聚光比、动力循环参数高、循环系统效率高等优点，具有巨大的发展潜力。但是塔式光热技术的投资成本巨大，严重限制了其应用发展。提高电站的发电效率是降低发电成本的重要措施之一。目前塔式太阳能热发电采用的吸储热介质为二元硝酸盐(60％NaNO₃+40％KNO₃)，但是其适用温度限制在600℃以下，严重限制了动力循环效率的提升。

固体颗粒集热技术是一种新型太阳能热发电技术，其集热温度可达1000℃，且价格低廉，是一种理想的高温集热和储热介质。颗粒吸热器和换热器是该技术应用的主要技术难点。吸热器的研究在国内外已广泛开展，但是颗粒换热器的研究仍旧较少。颗粒换热器的主要作用是将高温颗粒的热量传递给后端动力循环工质，工质包括超临界二氧化碳、水/蒸汽等。目前国外主要以美国桑迪实验室为代表，进行了板式换热器、管式换热器和流化床式换热器的研究。国内西安交通大学开展了管式换热器的研究，浙江大学进行了流化床换热器研究等。总体来说，现有的换热器研究基本集中在颗粒物直接接触循环工质换热。

但是，高温颗粒物直接接触换热会导致换热面磨损严重，发生换热面局部破裂、爆管等风险。另外，颗粒物直接接触换热受限于固体导热以及换热面的接触热阻等，换热系数较低。

另外，颗粒流动过程中不可避免的发生泄露，尤其是提升过程中。目前最常用的泄露颗粒回收系统包含螺旋式提升机、斗提机和气力输送。前两者对空间布置要求严格，不适宜于少量颗粒的输送。而气力输送易于布置，回收效率高，但会导致颗粒热量损失。

因此为解决上述问题，需设计开发一种高温固体颗粒物换热系统，并能有效回收气力输送产生的热损失。

发明内容

本发明提供一种塔式太阳能热发电用高温固体颗粒换热系统，用于高温固体颗粒和动力循环工质之间的换热，有效解决颗粒换热器换热效率低、换热面磨损严重等技术难题。

另外，本发明采用气力输送回收颗粒提升过程中的泄露颗粒，并对输送的气体热量回收提供了解决方案，有效的减少了颗粒热损失。

本发明提供了一种高温固体颗粒换热系统，以气体作为高温固体颗粒和动力循环工质的中间换热介质，所述气体不与所述高温固体颗粒发生反应，并且在与所述高温固体颗粒换热时不会分解，所述高温固体颗粒换热系统包括：

送风机，用于将冷气体加压并送入颗粒/气体换热器；

气体预热器，用于回收在循环工质加热器中热交换后的热气体的余热来预热所述冷气体；

颗粒/气体换热器，提供高温固体颗粒和所述预热后的冷气体直接接触换热的场所；

布风板，位于所述颗粒/气体换热器的底部，用于使所述预热后的冷气体均匀的送入；

循环工质加热器，用于使用在所述颗粒/气体换热器中加热的热气体加热所述动力循环工质；