[发明专利]一种高压气体与颗粒接触式换热装置及太阳能光热电站

说明书

本发明公开了一种高压气体与颗粒接触式换热装置及太阳能光热电站，其中的换热装置包括高温颗粒储罐、低温颗粒储罐、换热器和若干高温颗粒流道、若干低温颗粒流道；高温颗粒储罐通过高温颗粒流道与换热器的颗粒进口连通，低温颗粒储罐通过低温颗粒流道与换热器的颗粒出口连通；高温颗粒流道上设置若干第一气体阻流件，低温颗粒流道上设置若干第二气体阻流件，气体阻流件改变气体流向，使高压气体抑制在颗粒流道内。换热器中颗粒与高压气体直接换热，且能将高压气体抑制在颗粒流道内，使高压气体无法进入高低温颗粒储罐，颗粒储罐始终处于常压运行，降低颗粒储罐和换热器成本。

技术领域

本发明属于换热技术领域，尤其涉及一种高压气体与颗粒接触式换热装置及太阳能光热电站。

背景技术

陶瓷颗粒的储能密度高，储热温度高且价格低，是一种优良的储能介质材料。颗粒储罐和颗粒换热器是储能技术的主要设备，其中换热器是颗粒储能技术的核心设备之一，其主要作用是将高温颗粒的热量传递给循环发电系统，如sCO₂循环、空气循环及水/蒸汽循环。循环发电系统的压力普遍较高，因此目前常规采用的换热形式为间接换热，即颗粒与发电循环介质不直接接触换热。但是，颗粒在换热器中主要为堆积流，其孔隙率较高，大量空气填充在颗粒之间，导致其换热系数低，极大增加了颗粒换热器的设备成本。

而颗粒与高压气体直接接触换热可以有效避免换热系数低的问题，降低换热器成本。目前能够实现高压气体与颗粒直接换热的技术主要有两类：(1)采用高压气体直接进入高温颗粒储罐换热，但大规模储罐需要按照带压储罐设计，储罐成本难以控制；(2)布置两个换热器，错开运行，第一换热器换热时与高温颗粒储罐关断，防止高压气体进入储罐。第二换热器与颗粒储罐联通，将高温颗粒充满换热器。待第一换热器换热完成后，打开第一换热器联通阀门与颗粒储罐联通，第二换热器关闭联通阀门，并与高压气体接触换热，从而完成错峰运行，并保证颗粒储罐常压运行，而换热器带压运行，但是此种方法会导致换热器数量增多，且对运行控制要求较高。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明提供一种高压气体与颗粒接触式换热装置及太阳能光热电站，换热器中颗粒与高压气体直接换热，在换热器与高低温颗粒储罐的颗粒流道上设置若干气体阻流件，将高压气体抑制在颗粒流道内，使高压气体无法进入高低温颗粒储罐，颗粒储罐始终处于常压运行，降低颗粒储罐和换热器成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种高压气体与颗粒接触式换热装置，包括高温颗粒储罐、低温颗粒储罐、换热器和若干高温颗粒流道、若干低温颗粒流道；

所述换热器设置在所述高温颗粒储罐的下部，所述高温颗粒储罐通过若干所述高温颗粒流道与所述换热器的颗粒进口连通；所述低温颗粒储罐设置在所述换热器的下部，所述低温颗粒储罐通过所述低温颗粒流道与所述换热器的颗粒出口连通；所述换热器还具有气体进口和气体出口；

所述高温颗粒流道上设置与其相通的若干第一气体阻流件，所述第一气体阻流件用于分流来自所述高温颗粒流道中的气体并使其沿着偏向所述高温颗粒流道中的来气方向重新流入所述高温颗粒流道中；所述低温颗粒流道上设置与其相通的若干第二气体阻流件，所述第二气体阻流件用于分流来自所述低温颗粒流道中的气体并使其沿着偏向所述低温颗粒流道中的来气方向重新流入所述低温颗粒流道中；所述第一气体阻流件和第二气体阻流件均具有导流进口和导流出口。

本发明一实施方式中，所述第一气体阻流件的气体压降小于所述高温颗粒流道上的对应所述第一气体阻流件的所述导流进口至所述导流出口的流道段的气体压降；

所述第二气体阻流件的气体压降小于所述低温颗粒流道上的对应所述第二气体阻流件的所述导流进口至所述导流出口的流道段的气体压降。

本发明一实施方式中，所述导流进口的朝向与所述高温颗粒流道或所述低温颗粒流道中的高压气体前进方向所成夹角小于或等于90度；