[发明专利]基于固体颗粒的太阳能储热系统

说明书

本发明提供一种基于固体颗粒的太阳能储热系统，包括：吸收塔组件、高温颗粒料仓、流化床换热装置和低温颗粒料仓，吸收塔组件、高温颗粒料仓、流化床换热装置和低温颗粒料仓通过管道首尾顺次连接并形成储热回路。本发明提供的太阳能储热系统，利用固体颗粒吸收太阳光束的热量，并储存在高温颗粒储料仓中，经过流化床换热装置与工质进行热交换，将工质加热到高温高压状态，可实现太阳能的高效储热和利用。

技术领域

本发明实施例涉及太阳能开发技术领域，更具体地，涉及一种基于固体颗粒的太阳能储热系统。

背景技术

随着地球上每小时接收到的太阳能辐照量超过了人类每年所消耗的能量，占全球能源预算90％的热能都直接或间接来自太阳光。因此，太阳能作为全球基础能源供应具有其他可再生能源和化石能源无法比拟的优势。因此，开发新型、高效、大规模的太阳能利用技术势在必行。集中型的太阳能发电技术和传热技术是未来太阳能规模化利用的重要发展方向，凭借聚光装置将太阳能热量聚集，通过热载体将热量传递，可实现太阳能的有效捕获、储存和使用。

目前，对于太阳能发电和发热技术中，塔式光热技术近年来备受关注，相比于其他光热技术，具备高热效率、高聚光比和受地形限制小等优势。为提高热电转化效率，未来塔式光热技术的最佳优化方向是获取更高的储热温度，选择合适的传热储热介质是塔式光热技术实现高储热温度的关键。

现有接收器中的传热储热介质主要采用水/水蒸气为热载体，水在接收器内受热蒸发变成水蒸气，水蒸气继续吸热成为高温高压的过热蒸汽，从而进入汽轮机使热能转换为电能。水/水蒸气接收器适用结构类型主要为管状，具体又可分为腔管式和外露式，但是不论哪种形式，都存在吸热管温差大、影响接收器寿命的问题。同时蒸汽作为工质其传热性储能效果不佳，温度基本在100～600℃，且高温带来管内压力过大等难题进一步限制了该技术的发展。

此外，空气接收器和水/水蒸气接收器相同点是具有无污染、无腐蚀、不可燃、易得到、易处理等优点，并且空气接收器不存在系统腐蚀问题，结构简单。但空气用作传热介质的缺点是热容量低和传热特性较差，无法满足高温下高传热性能的需求。

熔融盐接收器的传热性能及储热性能均优于水蒸气和空气。据统计，全球约有一半的塔式太阳能发电系统采用熔融盐传热储热，对于熔盐物性、热稳定性和熔盐腐蚀等方面的研究也一直在进行，但其应用于塔式发电系统依然存在问题：一是由于熔融盐的不稳定性，高温容易发生热分解反应，最高使用温度不能满足未来先进高温太阳能热发电(800～1000℃)的需求；二是熔融盐凝固点高，在低温时容易固化，容易堵塞管道，限制了使用的温度范围，并且粘性会随着温度的变化发生改变，增加了泵送功率；三是熔融盐对储存装置材料技术要较高，装置成本高。

为克服熔融盐存在的问题，高温接收器需要发展新的接收器材料和传热和储热介质。固体粒子接收器是一种新的接收器型式，利用微小的固体颗粒作为传热和储热介质接收定日镜反射聚焦的太阳能，可使接收器达到所需的高温状态，为塔式接收器提供了一个新的发展方向。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例的目的是提供一种基于固体颗粒的太阳能储热系统，以解决现有的塔式光热装置中热效率低、成本高的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于固体颗粒的太阳能储热系统，包括：吸收塔组件、高温颗粒料仓、流化床换热装置和低温颗粒料仓，所述吸收塔组件用于吸收太阳光束的热量；

所述吸收塔组件、高温颗粒料仓、流化床换热装置和低温颗粒料仓通过管道首尾顺次连接并形成储热回路，所述吸收塔组件内布置固体颗粒以吸收所述太阳光束的热量，所述固体颗粒在所述储热回路中循环流动；

所述流化床换热装置设有工质入口通道和工质出口通道，待加热的气体工质在所述流化床换热装置内与所述固体颗粒进行热交换。