[发明专利]一种不间断运行的流化床式太阳能颗粒吸热储热系统

说明书

本发明属于太阳能光热利用相关技术领域，其公开了一种不间断运行的流化床式太阳能颗粒吸热储热系统，系统包括依次相连接的太阳能吸热器组件、控制组件、换热器组件及流化组件，且太阳能吸热器组件与流化组件相连通；太阳能吸热器组件包括吸热器腔体与石英管，石英管部分地设置在吸热器腔体内，且其一端伸入流化组件内；流化组件内的固体颗粒在进入流化组件的气流带动下流化，流化所形成的悬浮固体颗粒通过石英管提升至吸热器腔体内，石英管出口处的固体颗粒被射入吸热器腔体内的聚光太阳辐射能流加热到预定温度后下落。本发明有效缓解太阳能吸热器受热不均的问题，提高了可靠性，降低了颗粒损耗，能够解决太阳能固有的间歇性问题，保证连续运行。

技术领域

本发明属于太阳能光热利用相关技术领域，更具体地，涉及一种不间断运行的流化床式太阳能颗粒吸热储热系统。

背景技术

全球能源的绝大部分热能都直接或者间接来自太阳光，太阳能由于其资源丰富、可再生、清洁等优点，具有化石能源或者其他可再生能源无法比拟的优势。因此，开发高效可行的太阳能光热利用技术势在必行。目前的太阳能光热利用技术通过多台追踪太阳运动的定日镜将太阳光反射并集中到太阳能吸热器上，利用封闭在空腔内的储能介质吸收太阳辐射并将其转化为热能，与热能储存系统耦合，可实现太阳能的有效捕获、储存和使用。储存在介质中的热能可用于动力循环发电、燃料和化学产品生产、水分解热化学制氢、工业过程供热等，用途非常广泛。其中，吸热器是太阳能光热利用技术的核心，其性能将直接影响系统效率。

传统的太阳能吸热介质一般为熔融盐、水工质、导热油等，这些工质的工作温度范围小，高温时性质不稳定，限制了太阳能光热利用效率。为了提高太阳能吸热器的工作温度，在新一代太阳能光热利用技术中，使用成本低廉的固体颗粒作为吸热储热介质，该介质具有较大的热容，可以适应更高的温度环境，通常可达1000℃以上。较于传统的吸热储热介质，固体颗粒显著地提高了太阳能光热利用效率并降低了投资成本。

目前基于固体颗粒的太阳能吸热器形式主要包括下落式、旋流式、固定床式及填充床式。以上吸热器内颗粒受热不均匀，导致固体颗粒温度不均，此外还存在颗粒损耗与能力损失的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种不间断运行的流化床式太阳能颗粒吸热储热系统，其可以有效缓解吸热器受热不均的问题，提高了可靠性，降低了颗粒损耗。此外，流化床可以使固体颗粒与空气充分接触，颗粒的换热效率更高；储热单元的设计能够解决太阳固有的间歇性问题，保证系统8小时以上的连续运行，且该系统有望成为基于固体颗粒的太阳能光热技术的首选。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种不间断运行的流化床式太阳能颗粒吸热储热系统，所述系统包括依次相连接的太阳能吸热器组件、控制组件、换热器组件及流化组件，且所述太阳能吸热器组件与所述流化组件相连通；

所述太阳能吸热器组件包括吸热器腔体与石英管，所述石英管部分地设置在所述吸热器腔体内，且其一端伸入所述流化组件内；所述流化组件内的固体颗粒在进入所述流化组件的气流带动下流化，流化所形成的悬浮固体颗粒通过所述石英管提升至所述吸热器腔体内，所述石英管出口处的固体颗粒被射入所述吸热器腔体内的聚光太阳辐射能流加热到预定温度后下落，所述石英管内上升的悬浮固体颗粒与所述吸热器腔体内下落的固体颗粒形成逆流并进行热交换，且所述吸热器腔体内的固体颗粒在重力作用下进入所述控制组件；所述控制组件内收集及储存的固体颗粒在重力作用下进入所述换热器组件进行热交换而降低温度后进入所述流化组件。

进一步地，所述流化组件内的固体颗粒的温度小于经聚光太阳辐射能流加热后的固体颗粒的温度，且同时小于所述控制组件内固体颗粒的温度。

进一步地，所述流化组件包括布风板及低温颗粒储仓，所述低温颗粒储仓为腔体结构，所述布风板设置在所述低温颗粒储仓的底部，且两者间隔设置；所述低温颗粒储仓底部邻近所述布风板的位置开设有空气入口，通过所述空气入口控制进入所述低温颗粒储仓的进风量；所述石英管部分地收容于所述低温颗粒储仓内。