[发明专利]一种气固两相换热储热型太阳能集热系统及方法

权利要求书

1.一种气固两相换热储热型太阳能集热系统，其特征在于包括风机（1）、主送风道阀（2）、主送风道（3）、颗粒给料机（4）、聚光吸热腔（5）、主热风道（6）、主热风道阀（7）、送风旁路管道（8）、送风旁路阀（9）、分离蓄热器（10）、分离蓄热器出口阀（11）、热风连接管（12）、热风旁路阀（13）、热风旁路连接管（14）和主换热器（15）；分离蓄热器（10）包括热风进口（16）、换热管束（17）、风门（18）、换热管束进口连接管（19）、蓄热颗粒填充床（20）、旋风分离器（21）、热风出口（22）、换热管束出口连接管（23）、围护结构（24）、颗粒卸料口（25）；风机（1）经主送风道（3）与聚光吸热腔（5）相连，主热风道（6）的进出口分别与聚光吸热腔（5）出口和分离蓄热器（10）的热风进口（16）相连，热风连接管（12）的进出口分别与分离蓄热器（10）的热风出口（22）和主换热器（15）相连构成主换热通路；主送风道（3）上安装有主送风道阀（2），聚光吸热腔（5）的顶端与颗粒给料机（4）相连，主热风道（6）的末端安装有主热风道阀（7），分离蓄热器（10）的出口安装有分离蓄热器出口阀（11）；送风旁路管道（8）的两端分别与主热风道（6）和分离蓄热器（10）的换热管束进口连接管（19）相连，热风旁路连接管（14）的进出口分别与分离蓄热器（10）的换热管束出口连接管（23）和热风连接管（12）相连构成蓄热换热通路；送风旁路管道（8）的末端安装有送风旁路阀（9），热风旁路连接管（14）的末端安装有热风旁路阀（13）；

分离蓄热器（10）的主体为蓄热颗粒填充床（20），蓄热颗粒填充床（20）上依次设有旋风分离器（21）和热风出口（22），热风进口（16）经蓄热颗粒填充床（20）与旋风分离器（21）和热风出口（22）相通；蓄热颗粒填充床（20）的外围由围护结构（24）支撑，蓄热颗粒填充床（20）的内部布置有换热管束（17），换热管束（17）的两端分别与换热管束进口连接管（19）和换热管束出口连接管（23）相连，换热管束进口连接管（19）和换热管束出口连接管（23）上分别设有风门（18）；分离蓄热器（10）底部设有颗粒卸料口（25）。

2.根据权利要求1所述的一种气固两相换热储热型太阳能集热系统，其特征在于所述的颗粒给料机（4）和蓄热颗粒填充床（20）内的颗粒为石墨、碳化硅或金属粉末，其粒径范围为20~200微米。

3.一种利用权利要求1所述系统的气固两相换热储热型太阳能集热换热方法，其特征在于：当太阳光辐照净加热功率大于主换热器需求功率时，主送风道阀（2）、主热风道阀（7）和分离蓄热器出口阀（11）开启，其他阀门关闭，风机（1）经主送风道（3）将冷风送入聚光吸热腔（5）内与颗粒给料机（4）投入的蓄热颗粒混合后，被聚焦太阳光加热升温后，经主热风道（6）进入分离蓄热器（10），气固两相流体通过分离蓄热器（10）的旋风分离器（21）实现气体与颗粒的分离，热风气体经热风出口（22）流入热风连接管（12）流入主换热器（15）实现最终的热交换，颗粒则落入蓄热颗粒填充床（20）逐渐将换热管束（17）之间的间隙填充覆盖形成蓄热堆，实现对多余热能的存储；此时，当辐照出现波动时，则通过控制颗粒给料机（4）中蓄热颗粒的流量，调节蓄热量实现进而保证进入主换热器（15）的热风的温度和流量；当太阳能辐照净加热功率小于主换热器需求功率时，关闭颗粒给料机（4），吸热腔（5）仅加热空气达到设计温度后经分离蓄热器（10）和热风连接管（12）流入主换热器（15）实现最终的热交换；当太阳能辐照净加热功率小于主换热器需求功率时，空气经聚光吸热腔（5）加热后已无法达到设计的温度参数要求，颗粒给料机（4）不再投放蓄热颗粒，同时开启送风旁路阀（9）和热风旁路阀（13），关闭主热风道阀（7）和分离蓄热器出口阀（11）并调节风门（18）的开度，使得经聚光吸热腔（5）加热的热风在蓄热颗粒填充床（20）内被进一步升温后，再经旁路和热风连接管（12）流入主换热器（15）实现热交换。