固體粒塊塔式太陽能流態(tài)化驅動換熱傳熱系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能熱能利用，特別是利用固體粒塊進行塔式太陽能加熱及傳熱和利用。
【背景技術】
[0002]對固體顆粒的傳輸，現有技術為車船等交通工具，以及采用傳送帶、料斗的設備，但是沒有如傳輸液體一樣的采用栗進行傳輸；
對于傳熱，100度以下基本采用水，100-400度采用導熱油，400-600度采用熔融鹽，但是高于600度，目前沒有經濟可靠的方式，實現傳熱、換熱。
[0003]在太陽能領域，采用熔融鹽蓄熱傳熱，雖然熔融鹽可以實現高溫的儲存，但是由于其需要從固態(tài)轉變?yōu)橐后w，因而需要熱能將其加熱，同時熔融鹽的毒性、經濟型、安全性也存在問題，因而熔融鹽蓄熱的使用受到限制。
[0004]在太陽能領域，也采用空氣或其他氣體進行蓄熱，但其熱熔小，無法實現大規(guī)模的熱能存儲。
[0005]對于塔式太陽能聚焦系統，通常采用熔融鹽進行傳熱，但是由于熔融鹽溫度的限制，僅僅可以提供600度溫度，為了實現高溫采用空氣進行傳熱，但是，空氣的熱容很小，很難傳遞大量的熱能。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供固體粒塊塔式太陽能流態(tài)化驅動換熱傳熱系統，既可以實現固體的驅動，以實現對固體的傳輸，又可以利用傳輸的高溫固體，實現高溫、大規(guī)模、低成本、高效率的傳熱及蓄熱，并適合于10-1500度的溫度的傳熱、蓄熱。本發(fā)明采用固體粒塊取代熔融鹽和空氣，采用動力裝置驅動固體粒塊與流體在流態(tài)化腔室內內實現流態(tài)化流動。將采固體粒塊設置在傳送器件上，傳送器件設置在保溫管內，將太陽能塔式太陽能鏡采集的熱能加熱固體粒塊，并通過傳輸器件將固體粒塊傳輸到蓄熱器內，完成熱能的采集和傳熱。本發(fā)明可以實現高溫、大規(guī)模、低成本、高效率的采集及傳熱，并適合于10-1500度的溫度工作。
[0007]
具體
【發(fā)明內容】
如下:
固體粒塊塔式太陽能流態(tài)化驅動換熱傳熱系統，由塔式太陽能鏡、塔式太陽能光熱轉換器、保溫管、傳送器件、蓄熱換熱器組成一組太陽能塔式采集系統，其特征是:包括固體粒塊流態(tài)化驅動栗；
所述固體粒塊流態(tài)化驅動栗，由動力裝置、流態(tài)化腔室、固體粒塊進口、固體粒塊出口、流體進口、流態(tài)化床、電子控制裝置、殼體組成，固體粒塊通過固體粒塊進口進入到流態(tài)化腔室內，流體通過設置在流態(tài)化腔室殼體上的流體進口進入到流態(tài)化腔室內，進入到流態(tài)化室內的固體粒塊及流體進行混合達到流態(tài)化狀態(tài)，或者固體粒塊及流體進行混合由動力裝置提供動力驅動使其達到流態(tài)化狀態(tài)，流態(tài)化床設置在動力裝置與流態(tài)化腔室之間，動力裝置提供的氣體經流態(tài)化床進入到流態(tài)化室內，固體粒塊及流體從固體粒塊出口流出到流態(tài)化腔室外部，實現固體粒塊的流態(tài)化流動；
將固體粒塊流態(tài)化驅動栗設置在太陽能塔式采集系統的支架上或地面上，固體粒塊設置在裝載箱內，固體粒塊流態(tài)化驅動栗、塔式太陽能光熱轉換器與蓄熱換熱器分別通過上行管道和下行管道以及連接管道相互連接形成一個閉環(huán)的回路系統，固體粒塊經由固體粒塊流態(tài)化驅動栗驅動，沿固體粒塊上行管道進入到設置在塔式采集系統的焦點部位的塔式太陽能光熱轉換器中，經塔式太陽能光熱轉換器轉化的熱加熱固體粒塊，使得固體粒塊溫度達到400-1200度，然后固體粒塊沿著下行管道進入到蓄熱換熱器中，蓄熱換熱器與發(fā)電的工作介質進行熱交換，從而使固體粒塊的溫度降到100-300度，低溫的固體粒塊沿著連接管道進入到裝載箱內，再由固體粒塊流態(tài)化驅動栗驅動進入到塔式太陽能光熱轉換器中，從而實現利用固體粒塊流態(tài)化驅動栗驅動，固體粒塊在封閉循環(huán)管道內進行循環(huán)，實現高溫的采集和傳熱、換熱、蓄熱。
[0008]所述的動力裝置選擇下列的一種或多種:風機或空壓機。
[0009]下行管道與多個蓄熱換熱器進行連接，可以將固體粒塊儲存在不同的蓄熱換熱器中實現蓄熱，但需要使用此熱能時，再通過流體與固體粒塊換熱，實現熱能的應用。
[0010]在進行100度以上高溫傳輸過程中，在動力裝置與流態(tài)化腔室之間設置有隔熱腔室，以保證動力裝置可以正常的工作。
[0011]隔熱腔室內部充入下列一種或多種材料用于完成隔熱:
A、真空氣體或惰性氣體，用于增加熱阻，實現隔熱；
B、液體絕熱材料；
C、相變材料；
D、固體隔熱材料；
在隔熱腔室的殼體上，設置有用于隔熱材料進出的進口與出口。
[0012]在換熱器、光熱轉換器、蓄熱器管道的內部設置有螺紋、翅片、凸點，用于實現對固體粒塊在流動過程中的擾流，提高固體粒塊的傳熱能力。
[0013]在流態(tài)化腔室的進口及出口以及流體的進口設置有擋板或開關，所述的開關為電子控制的開關；在光熱轉換器上以及管道上，設置有溫度傳感器，在太陽能鏡上設置有太陽能光照強度及角度的傳根器；設置有智能控制系統，采用計算機芯片、軟件、執(zhí)行部件，利用溫度傳感器測試的數據，太陽能光照強度傳感器、來調整脈動電機的轉速和頻率，實現對脈動往復運動的速度、頻率的控制，對固體粒塊溫度、動力裝置運動的控制，進而可以根據太陽能光照強度、固體粒塊的溫度，實現對傳熱的智能控制。
[0014]所述的固體粒塊為由金屬或非金屬或其混合物組成的顆?；蛘?和磚塊，或者自然界存在的沙粒、鵝卵石、小石塊，固體粒塊的形狀為圓形、多邊形、菱形、扇形、不規(guī)則現狀；在固體粒塊上加工有凹或/和凸部位，或者在固體粒塊上設置有用于相互連接或者與其他器件連接的連接裝置；兩個固體粒塊之間的凹或/和凸部位可以構成一個通道；用于流體進行流通；所構成的通道為柱體、多面體、菱形、拋物線體、旋轉拋物線體的一種或其組合，流體可以在流道內流動并被壓縮或膨脹；在固體粒塊內設置有空腔，在空腔內設置有蓄熱材料。
[0015]固體粒塊有下列至少一種材料組成:
A、窯爐的排出物，包括冶金、化工、電力、煤炭行業(yè)窯爐排出的鋼渣、鐵渣、煤灰；
B、尾款粉，包括各種礦選礦后形成的尾款物；
C、垃圾的固體物質，包括垃圾處理后的固體處理物；
D、建筑廢棄物，包括建筑完成后的廢棄物形成的粒塊；
E、金屬或非金屬粉；包括石墨粉；
F、導熱水泥。
[0016]所述的固體粒塊為直徑為1-300麗球體，材料為鋼、鐵、陶瓷、氧化鋁、玻璃、石墨的一種或多種。
[0017]在塔式太陽能光熱轉換器的進口以及出口設置有開關，在光熱轉換器內部腔體上設置有溫度傳感器，在殼體上設置有太陽能光照強度及角度的傳感器；電子控制器件設置在光熱轉換器的保溫層外部，電子控制器件采集溫度傳感器、太陽能光照強度及角度的傳感器的數據，來控制固體粒塊流態(tài)化驅動栗的電機，由電機控制進入到驅動栗流態(tài)化腔室的固體粒塊的數量和速度，進而可以根據太陽能光照強度、固體粒塊的溫度，實現對光熱轉換器內部固體粒塊溫度的控制，當溫度低于設定值時，保持固體粒塊在光熱轉換器內被加熱，當溫度達到設定值時，打開下光熱轉換器出口的電控開關，將固體粒塊排出到光熱轉換器外。
[0018]電子控制器件由線路板、電子器件、軟件、控制面板、殼體組成，電子器件設置在線路板上，電子器件與傳感器以及電控開關連接，軟件存儲在電子器件中，控制面板設置在殼體上。
[0019]電子控