[实用新型]一种高温梯级相变蓄热装置

说明书

本实用新型提供一种高温梯级相变蓄热装置。高温梯级相变蓄热装置包括n个串联设置的蓄热模块，n为大于1的整数；蓄热模块的内部设置有蓄热单元，蓄热单元的内部设置有相变蓄热介质，蓄热单元之间的空隙用于流通气体介质；相变蓄热介质的外表面设有包壳；第一蓄热模块到第n蓄热模块分别用于承载相变温度依次递减的所述相变蓄热介质，两个所述蓄热模块之间设置的气体通道用于流通气体介质。本实用新型高温梯级相变蓄热装置结构简单，适用于高温到低温较大温差下的热回收应用，在蓄热过程中耐高温，适用于较高温度的气体介质，提高能源利用效率，适用于工业化生产。

技术领域

本实用新型涉及一种高温梯级相变蓄热装置。

背景技术

为合理使用能源及提高能源利用效率，近些年，储能得到了大力的支持和发展。在显热蓄热、潜热蓄热和化学反应热蓄热这3种蓄热方法中，潜热蓄热(相变蓄热)具有相变潜热大、相变温区窄、可显著降低蓄热装置的尺寸等优点，最具应用潜力，也是目前国内外研究的热点。梯级相变蓄热是提高相变蓄热装置换热速率的有效手段之一。

梯级相变蓄热是按照“温度对口，梯级利用”的原则，在放热流体的流动方向上布置熔点依次降低的不同相变蓄热材料。在相变蓄热材料的充热过程中，放热流体的温度沿流动方向在减少，而相变蓄热材料的熔点温度也在阶梯降低。与单级相变蓄热相比，梯级相变蓄热使放热流体与相变蓄热材料之间的传热温差尽可能保持不变，因此能保持较恒定的热流使相变蓄热材料发生相变，整体上提高了材料的吸热速率和放热速率。

中国专利CN203518746U公开了一种多级热回收相变蓄热器，由多个填充有不同相变温度材料的单级相变蓄热器串联而成。根据能量梯级利用原则，实现热量分级分阶段顺序回收及释放。但该专利中采用螺旋盘管换热结构，一般受材料限制，难以适用于高温环境。

中国专利CN108117860A公开了一种导热增强型熔融盐复合相变材料和蓄热装置及储能方法，所述的熔融盐复合相变材料为KNO₃-NaNO₂-NaNO₃/膨胀石墨复合相变材料，以高导热系数及强度的外壳进行封装，制成高导热性能的熔盐蓄热球。蓄热球基于斜温层单罐蓄热设计理念以填充床形式堆积在罐体内构成蓄热球组合单元，蓄热球组合单元之间通过均流板分隔。装置结构复杂，不利于广泛推广。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中蓄热器的装置结构复杂，不耐高温等缺陷，提供一种高温梯级相变蓄热装置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种高温梯级相变蓄热装置，所述高温梯级相变蓄热装置包括n个串联设置的蓄热模块，n为大于1的整数；所述蓄热模块的内部设置有蓄热单元，所述的蓄热单元的内部设置有相变蓄热介质，所述蓄热单元之间的空隙用于流通气体介质；所述相变蓄热介质的外表面设有包壳；第一蓄热模块到第n蓄热模块分别用于承载相变温度依次递减的所述相变蓄热介质，两个所述蓄热模块之间设置的气体通道用于流通气体介质。

较佳地，所述蓄热单元的结构为球形或柱形。

较佳地，所述蓄热单元在所述蓄热模块的内部规则排列。

较佳地，所述气体介质可为空气和/或氮气。

较佳地，所述相变蓄热介质可为熔盐、金属蓄热材料、有机蓄热材料和复合蓄热材料中的一种或多种。

所述熔盐较佳地为氯盐、硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐和氟盐中的一种或多种。所述金属蓄热材料较佳地为铝和/或铅。所述有机蓄热材料较佳地为石蜡和/或高密度聚乙烯。所述复合蓄热材料较佳地为由相变材料和高熔点支撑材料组成的混合储热材料，更佳地为金属基相变蓄热复合材料。

所述包壳可为耐高温材料，较佳地为可承受300～1700℃的材料，更佳地为石墨、合金和陶瓷中的一种或多种。所述合金较佳地为不锈钢和/或哈氏合金。