[发明专利]一种固体与液体混合换热的固体颗粒储换热系统

说明书

本发明公开了一种固体与液体混合换热的固体颗粒储换热系统，包括高温颗粒储罐、低温颗粒储罐、高温液体储罐、低温液体储罐、颗粒分散器、固液分离器、换热器以及颗粒加热装置，高温颗粒储罐的出口、高温液体储罐的出口均与颗粒分散器的进口连通，固体颗粒介质分散在液体介质中形成固液两相流，颗粒分散器内的固液两相流流经换热器的高温侧，进入固液分离器；固液分离器用于分离固体颗粒介质和液体介质，分离后的固体颗粒进入低温颗粒储罐，液体进入低温液体储罐，颗粒储罐连通颗粒加热装置进口，颗粒加热装置的出口连通高温颗粒储罐；低温液体储罐内的液体流经换热器的低温侧，进入高温液体储罐。

技术领域

本发明属于颗粒储热领域，尤其涉及一种固体与液体混合换热的固体颗粒储换热系统。

背景技术

风电、光伏等可再生能源受限于光照、风力等自然条件，其发电能力随时间波动很大，而储能技术可以消纳间歇性、不稳定的可再生能源，为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务，有效提升传统电力系统的灵活性、经济性和安全性，同时，储能是分布式电力及区域微能网的撑基础，也是能源互联网的核心基础。因此，发展大规模储能技术是能源体系转型、能源高质量发展的关键环节。

传统的熔盐储能技术采用二元熔盐作为储热介质，而熔盐在温度过低或过高时存在凝固或分解的风险，既影响系统的安全运行，又限制了可利用温差，影响系统效率；此外还存在熔盐价格居高不下、大型熔盐储罐泄露事故频发等问题。为提高储热系统效率，降低储热成本，提高储热系统的安全性，研究新型储热技术尤为重要。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种固体与液体混合换热的固体颗粒储换热系统，采用固体颗粒作为储热介质，大幅降低了储热系统的成本，提高了储热温度和利用温差，同时在换热时将颗粒分散在液体中，保留了液体介质高效的换热能力。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种固体与液体混合换热的固体颗粒储换热系统，包括高温颗粒储罐、低温颗粒储罐、高温液体储罐、低温液体储罐、颗粒分散器、固液分离器、换热器以及颗粒加热装置，

所述高温颗粒储罐的出口、所述高温液体储罐的出口均与所述颗粒分散器的进口连通，固体颗粒介质分散在液体介质中形成固液两相流，所述颗粒分散器内的固液两相流流经所述换热器的高温侧，进入所述固液分离器；

所述固液分离器用于分离固体颗粒介质和液体介质，分离后的固体颗粒介质进入所述低温颗粒储罐，液体介质进入所述低温液体储罐，所述低温颗粒储罐连通所述颗粒加热装置进口，所述加热装置的出口连通所述高温颗粒储罐；所述低温液体储罐内的低温液体介质流经所述换热器的低温侧，进入高温液体储罐。

本发明一实施方式，所述固体颗粒储换热系统还包括热泵，所述固液分离器流出的液体介质经过所述热泵的低温侧，进入所述低温液体储罐，所述换热器低温侧流出的液体经过所述热泵的高温侧，进入所述高温液体储罐。

本发明一实施方式，所述低温颗粒储罐和所述颗粒加热装置之间设置颗粒提升装置。

本发明一实施方式，所述换热器为液-液换热器。

本发明一实施方式，所述固体储热颗粒为陶瓷颗粒、碳化硅颗粒、石英砂颗粒、橄榄石颗粒或钢渣颗粒中的任意一种或其混合。

本发明一实施方式，所述液体介质为液态金属、熔盐。

本发明一实施方式，所述高温颗粒储罐与所述颗粒分散器连通的管道上设置第一调节阀，所述颗粒分散器与所述换热器连通的管道上设置第一增压泵。

本发明一实施方式，所述高温液体储罐与所述颗粒分散器连通的管道上设置第二调节阀和第二增压泵。

本发明一实施方式，所述固液分离器与所述热泵连通的管道上设置第三增压泵。