一种高温储能井的热储能结构的制作方法

本技术涉及储能的，尤其是涉及一种高温储能井的热储能结构。

背景技术：

1、随着能源需求的不断增长以及对可再生能源利用的重视，高温储能技术作为提高能源利用效率、实现能源有效存储和合理分配的关键技术，得到了广泛研究和应用。高温储能井是高温储能技术的重要应用形式之一，在可再生能源存储与调峰等领域具有巨大潜力，其通过将热能存储于地下深层，实现能量的高效储存与释放，有助于缓解能源供需矛盾，提升能源利用效率；其储能原理是：高温储能介质（如高温气体或熔盐）通过输入管道进入储能腔，与腔内的换热装置进行热交换，将热量传递给储能介质并储存起来，但是由于换热效率无法达到100%，部分热量无法完全被储能介质吸收，从而残留在换热装置、腔壁或输送管道中形成余热。例如，即使采用翅片管式换热器或沉浸式换热器强化换热，仍会因接触面积、传热系数等限制，导致少量热量未能参与储能过程。

2、现有技术中，主要通过与储能腔紧密集成的换热装置回收余热，例如，对于采用高温气体储能的情况，翅片管式换热器发挥关键作用，其翅片管与储能腔腔壁相连，在储能阶段，当高温气体进入储能腔，热量通过翅片管传递给储能介质，未被完全吸收的余热则可通过逆向操作回收，即让低温介质（如水或其他热交换流体）流经翅片管，吸收余热，随后将吸收余热后的介质引出用于其他加热或发电等用途；对于熔盐储能，沉浸式换热器的换热管均匀分布在储能腔内，在释能阶段，当熔盐温度高于所需输出温度时，可利用换热管将多余热量传递给冷却介质（如导热油），导热油吸收余热后，可用于驱动有机朗肯循环发电系统或其他余热利用设备，实现余热回收。但在实际运行中，受储能介质流动状态、换热管表面结垢等因素影响，换热效率难以达到理论最大值。例如，熔盐在长期使用过程中可能析出杂质附着在沉浸式换热器表面，形成隔热层，导致换热效率下降。此外，低温介质在逆向回收余热时，与高温部件的温差有限，限制了热量传递效率，使得部分余热无法充分回收。

3、针对上述中的相关技术，发明人认为存在现有技术无法将余热全部回收的缺陷。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供一种高温储能井的热储能结构。

2、本技术提供的一种高温储能井的热储能结构，采用如下的技术方案：

3、一种高温储能井的热储能结构，包括储能井筒，所述储能井筒内沿其高度方向间隔设有多个储能腔，各所述储能腔内均设有传热装置，所述传热装置包括螺旋式传热管道，所述螺旋式传热管道的一端与输入管道连接，另一端通过主管道与热交换器连接，所述主管道还通过余热回收管道连接设于所述储能井筒底部的余热回收换热器，所述余热回收换热器的底部设有低温水入口，用于通入用户侧返回的低温水，所述主管道上并联设置多个余热分流阀，所述余热分流阀分别控制主管道与热交换器或者余热回收换热器的导通，所述余热回收换热器用于与用户侧返回的低温水进行热交换后返回至用户端。

4、通过采用上述技术方案，利用余热回收管道对流经螺旋式传热管道的部分高温热源进行余热回收，将余热能量在余热回收换热器进行热交换后输送至用户侧，不仅可以将余热全部回收，还可以实现对用户侧低温水的供应。

5、优选的，所述余热回收管道上设有流量平衡阀以及多个间隔设置的温度调节控制阀，且所述余热回收管道上靠近所述温度调节控制阀的位置连接低温循环水支管，所述低温循环水支管设有单向阀，所述流量平衡阀用于确保余热回收管道内的流体流量稳定，所述温度调节控制阀用于实时监测回收余热的温度，并在温度高于阈值时，控制单向阀打开。

6、通过采用上述技术方案，通过多组阀件精确控制流体走向与热量传递，实现余热高效回收、浅层岩土加热以及向用户侧稳定供应低温水的多重功能。

7、优选的，所述余热回收管道内且位于两个温度调节控制阀之间设有混合区域，所述混合区域设有螺旋扰流片，所述螺旋扰流片的螺旋方向与流体的流动方向一致，且所述螺旋扰流片与所述余热回收管道的内壁之间设有间隙。

8、通过采用上述技术方案，在余热管道的混合区域内设置螺旋扰流片使低温循环水与余热介质快速、充分混合，实现对余热温度的有效调节。

9、优选的，所述余热回收换热器的输出端还连接回流管道，所述回流管道的另一端连接至所述螺旋式传热管道的输入端。

10、通过采用上述技术方案，余热回收换热器中的部分液体回流至螺旋式传热管道，可以优化系统热量利用效率、保障系统稳定运行。

11、优选的，所述储能井筒由外层套管以及设于所述外层套管内的内层套管组成，所述外层套管与内层套管之间形成环形间隙，环形间隙内设有储热层。

12、通过采用上述技术方案，储能井筒采用双层套管结构，有利于热量的快速传递。

13、优选的，所述储能井筒外套设有浅层加热套管，所述浅层加热套管包括外管和内管，所述外管与所述内管之间形成浅层加热循环通道，所述内管与所述外层套管之间设有隔热层，所述浅层加热循环通道内设有呈螺旋状的导流板；所述储能井筒内的底部设有循环水泵，所述循环水泵的一端连接余热回收换热器，另一端通过循环管道连接至所述浅层加热循环通道的底部，所述浅层加热循环通道的顶部连接送水管道，所述送水管道的输出端连接用户侧。

14、通过采用上述技术方案，在储能井筒的外围增设浅层加热套管，外管与内管之间形成浅层加热循环通道，可以将储能井筒内经过热交换后的低温液体泵入浅层加热循环通道底部，利用浅层加热循环通道顶部的送水管道，输送至用户侧，满足用户对低温水的需求。

15、优选的，所述环形间隙内还设有储能介质分布调节装置，所述储能介质分布调节装置包括多个分布管和流量调节阀门，所述分布管上沿其轴向均布多个喷孔，且各所述分布管均沿所述内层套管的轴向均匀布置，所述分布管的底部封闭，顶部连接储热介质供应管道，所述流量调节阀门设于所述分布管与所述储热介质供应管道的连接处。

16、通过采用上述技术方案，通过分布管和流量调节阀门的配合，实现了储热介质在储能井筒内的精确均匀分布，保证了储能井内温度场的稳定性。

17、优选的，所述分布管与所述储热介质供应管道之间采用旋转接头连接，且所述分布管的底部转动连接于所述环形间隙的底部，所述环形间隙底部的一侧设有电机，所述电机的输出轴和所述分布管的下端均套设有第一齿轮，两个第一齿轮相互啮合。

18、通过采用上述技术方案，分布管采用旋转结构可以进一步促进储热介质的均匀混合和分布。

19、优选的，各所述分布管的下端均套设有第二齿轮，各所述第二齿轮之间通过链条连接。

20、通过采用上述技术方案，采用第二齿轮和链条，可实现各分布管的同轴转动，能够在储能井筒内形成更均匀、强劲的搅动效果，促使储热介质在整个环形间隙内快速且充分地混合。

21、优选的，所述分布管与所述第二齿轮之间通过轴承连接，所述轴承的内圈和外圈之间设有止动件，所述止动件包括设于外圈内壁的限位槽、设于所述限位槽内的限位气缸、连接于所述限位气缸输出轴的止动块以及设于所述内圈外壁且与所述止动块配合的止动槽。

22、通过采用上述技术方案，通过设置止动件可以控制各分布管之间不同时旋转。

23、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

24、本发明利用余热回收管道对流经螺旋式传热管道的部分高温热源进行余热回收，将余热能量在余热回收换热器进行热交换后输送至用户侧，不仅可以将余热全部回收，还可以实现对用户侧低温水的供应。

25、本发明在高温储能介质流经螺旋式传热管道后，一部分通过主管道进入热交换器进行热交换，并将热量传递给储能介质并储存起来，另一部分通过余热回收管道进入余热回收换热器，进行余热的回收利用。