[实用新型]一种高压储热或储冷装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及高/低温热能储存领域，是一种利用固体储热/冷介质储存高/低温热能并在需要时释放的装置。 

背景技术

本实用新型公开的一种高压储热或储冷装置可应用于工业过程的余热利用，太阳能/风能热储存，电力调峰热储存，先进压缩空气储能系统等。 

储热/冷技术是有效解决热/冷能供求之间在时间与空间上不匹配的矛盾，提高能源利用率的有效手段。其中高压储热/冷技术主要应用于高压条件下的储热和/或储冷，是工业余热利用、太阳能/风能热利用、电力调峰热储存，先进空气储能系统等的关键技术。 

目前，常用的高/低温绝热结构有堆积绝热、真空粉末绝热、真空多层堆积绝热和正压堆积绝热等，采用这些绝热结构的绝热储罐和储槽均采用保温层设置在承压罐壁外面的方案，并且通常抗压较低。若采用此类绝热结构制造高压储热或储冷装置，则需要厚壁的压力容器作为罐壳，同时罐壁热容也将大幅增加，使得在储热/冷的过程中需要大量的热/冷能来冷却罐壁，这部分热/冷能却难以回收，会使储热/冷效率大幅降低。另外，这些储罐通常只作为高/低温流体介质储存使用，没有填充固体介质用于储热/冷。 

发明内容

本实用新型提供了一种外壳承受高压，由外至内依次为冷却或加热液层、保温层、薄壁内壳和内部的固体储热/冷介质，利用固体材料作为储热/冷介质，高压传热介质流过储热/冷介质表面并发生换热的高压储热或储冷装置。与现有的内承压，外保温的高压储罐相比，具有储热或储冷效率高的特点。 

本实用新型的技术解决方案是： 

一种高压储热或储冷装置，其特征在于，所述高压储热或储冷装置由外到内依次包括厚壁外壳、冷却或加热液层、保温层、薄壁内壳和内壳内部填充的固体储热或储冷介质，内、外壳之间设内壳支撑装置；保温层与内壳之间设有压力连通装置；所述冷却或加热液层为内部含有多个通道的夹层结构，各通道中通入循环流动的冷却或加热液，所述冷却或加热液的液体压力与内壳内部压力保持一致。 

优选的，所述高压储热或储冷装置包括至少一个顶部进料口、至少一个底部排料口、至少一个顶部传热介质管口、至少一个底部传热介质管口、至少一个冷却或加热液顶部管口和一个冷却或加热液底部管口。 

优选的，所述顶部进料口和顶部传热介质管口为同一开口，所述底部排料口和底部传热介质管口为同一开口。 

优选的，所述冷却或加热液的循环流动由液泵驱动，其压力与内壳内部压力保持一致。 

优选的，所述压力连通装置为设置在内壳壁面上的开孔或一端与顶部传热介质管口连通、另一端穿过厚壁外壳和冷却或加热液层后与保温层连通的通压管道，使得所述保温层与内壳内部压力相通。 

优选的，内壳支撑装置的支撑方式为圆环形支撑和/或多点支撑。支撑材料可以为性能稳定、导热系数低、抗压强度较高的如钢、钛等金属材料或如玻璃钢、树脂等非金属材料。 

优选的，在传热介质进口和/或出口设置一个或多个扰流板以使传热流体均匀流入，所述扰流板为多孔板或挡流板。 

优选的，所述高压储热或储冷器装置由上至下设置多个隔热层，所述隔热层允许传热介质自由通过。 

优选的，所述高压储热或储冷装置内部设置一个或多个换热器以补充热或冷量，换热器为螺旋管束、光滑管管束、翅片管管束或盘管管束。 

所述冷却或加热液为水、乙醇、乙二醇、丙醇的其中一种或至少两种的混合物，所述冷却或加热液的循环流动由液泵驱动，其压力与储热或储冷装置内部压力保持一致。 

所述高压储热或储冷装置的薄壁内壳材料为如钢、铝、钛等的金属材料，厚壁外壳材料为如钢、铝、钛等的金属材料或如玻璃钢、预应力混凝土等的非金属材料。 

所述传热介质为液态、气态或超临界态的空气、氮气、氧气、氦气、氢气、甲烷、水蒸汽等其中一种或至少两种的混合物。 

所述固体储热介质为颗粒状或多孔材料，为岩石，矿石，矿渣，混凝土，耐火砖，陶瓷球，金属，封装的相变材料等其中一种或至少两种的混合物。 

优选地，固体储热或冷介质为体积热容高、成本低廉、热机械性能稳定、对传热介质吸收渗透率低、孔隙率低、比表面积高的材料。 

优选地，所述高压储热或储冷装置由上至下设置多个隔热层，该隔热层允许传热介质自由通过，所述隔热层可以减小内部固体储热/冷介质和传热流体的轴向导热。 

优选地，所述高压储热或储冷装置的壁壳与保温层之间设置一定厚度的空隙，所述空隙可以提高保温夹层内部的压力传递速度。 

作为高压储热装置的使用流程为：