CN114136132B - 一种烟气洁净传热固体储热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气洁净传热固体储热装置，包括：一第一箱体，为空心壳体，其具有四个开口；一第二箱体，为空心壳体，其间隔并列设置于第一箱体旁；其具有四个开口；多个柱状储热单元，分别水平设置于第一箱体和第二箱体内，每个柱状储热单元均为具有内部通道的中空柱状结构；两两相邻柱状储热单元之间相互嵌入固定安装；一空气通道连接管，其用于连通第一箱体的各个内部通道和第二箱体的各个内部通道、并形成第一换热介质流通通道；一烟气连接通道，其用于连通第一箱体的内部和第二箱体的内部、并形成第二换热介质流通通道。解决了现有的烟气固体储热设备换热介质易相互污染，整体装置结构复杂、成本高的问题。

Description

一种烟气洁净传热固体储热装置

技术领域

本发明属于储能技术领域，具体涉及一种烟气洁净传热固体储热装置。

背景技术

当前，积极开发新能源和储能技术，可以减少人类对化石能源的依赖及环境的污染，并且可以解决能源在时间和空间上不匹配的矛盾。

现有的烟气固体储热设备都为单通道型式，即放热的热烟气和吸热的冷空气都在同一通道中流动，因为都是冲刷同一传热面，烟气中的灰尘及杂质会对冷空气造成污染。并且需要设置固定支架并增加密封护板装置，设备结构复杂、成本高、密封性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟气洁净传热固体储热装置，以解决现有的烟气固体储热设备换热介质易相互污染，整体装置结构复杂、成本高的问题。

本发明采用以下技术方案：一种烟气洁净传热固体储热装置，包括：

一第一箱体，为空心壳体，其具有四个开口，分别为位于左右两侧的空气入口和接口a，以及位于上下两端的烟气进口和接口b；

一第二箱体，为空心壳体，其间隔并列设置于第一箱体旁；其具有四个开口，分别为位于左右两侧的接口c和空气出口，以及位于上下两端的烟气出口和接口 d；

多个柱状储热单元，分别水平设置于第一箱体和第二箱体内，每个柱状储热单元均为具有内部通道的中空柱状结构；两两相邻柱状储热单元之间相互嵌入固定安装；

一空气通道连接管，其设置于接口a和接口c之间；其用于连通第一箱体的各个内部通道和第二箱体的各个内部通道、并形成第一换热介质流通通道；

一烟气连接通道，其连通设置于接口b和接口d之间；其用于连通第一箱体的内部和第二箱体的内部、并形成第二换热介质流通通道。

进一步的，每个柱状储热单元包括一储热体，储热体为柱状结构，用于进行热量的储存和释放；在储热体的两端分别设置有一支撑座，两支撑座均为棱柱结构，支撑座的端面平行于储热体的径向截面，每个支撑座的各个侧面交替设置有齿状结构；齿状结构用于相邻支撑座之间的连接固定。

进一步的，每个支撑座的各个侧面交替设置有凸台齿和凹槽，凸台齿和凹槽外形相互匹配，凸台齿和凹槽用于互相嵌入、以实现连接固定。

进一步的，每个支撑座均为正棱柱结构。

进一步的，每个支撑座为储热材质制成，用于进行热量的储存和释放。

进一步的，烟气连接通道的底部设置至少一个落灰斗。

进一步的，第一箱体和第二箱体均安装在支撑钢架上。

进一步的，第一箱体的壳体内壁和与其相邻的各个柱状储热单元之间设置密封板，第二箱体的壳体内壁和与其相邻的各个柱状储热单元之间设置密封板。

进一步的，空气入口、空气出口、烟气进口和烟气出口的外侧均设置有均流器。

本发明采用的第二种技术方案是，一种多通道烟气洁净传热固体储热装置，包括并联、串联多组的一种烟气洁净传热固体储热装置。

本发明的有益效果是：本发明一种烟气洁净传热固体储热装置的结构简单，冷热源介质走不同通道，换热清洁，无污染。同时储热单元采用自支撑结构，不需要另行考虑支架，储热单元支撑座采用齿状结构连接配合结构，密封可靠、结构简单。且储热单元支撑座齿状结构互相嵌入连接，固定方式牢靠，不易产生位移。

附图说明

图1为本发明一种烟气洁净传热固体储热装置的主视图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明一种烟气洁净传热固体储热装置中柱状储热单元的结构示意图；

图4为图3的D-D剖面图；

图5为图3的E-E剖面图；

图6为本发明一种烟气洁净传热固体储热装置中，多个柱状储热单元在箱体内部的布置关系示意图；

图7为图6的B-B剖视图。

图中，1.第一箱体，2.烟气进口，3.空气通道连接管，4.烟气出口，5.空气出口，6.支撑钢架，7.烟气连接通道，8.落灰斗，9.空气入口，10.第二箱体；11.柱状储热单元，12.储热体，13.支撑座，14.凸台齿，15.凹槽，16.密封板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种烟气洁净传热固体储热装置，如图1和图2所示，包括第一箱体1、第二箱体10、多个柱状储热单元11、空气通道连接管3和烟气连接通道7。第一箱体1、第二箱体10、多个柱状储热单元11均由固体储热材料制作。

其中，第一箱体1为空心壳体，其具有四个开口，其他部分封闭。四个开口分别为位于左右两侧的空气入口9和接口a，以及位于上下两端的烟气进口2和接口b。

第二箱体10为空心壳体，其间隔并列设置于所述第一箱体1旁。第二箱体 10具有四个开口，其他部分封闭。四个开口分别为位于左右两侧的接口c和空气出口5，以及位于上下两端的烟气出口4和接口d。

如图7所示，多个柱状储热单元11均水平设置，均匀间隔的布置于所述第一箱体1和所述第二箱体10内，如图3所示，每个所述柱状储热单元11均为具有内部通道的中空柱状结构；两两相邻所述柱状储热单元11之间相互嵌入固定安装。

空气通道连接管3为空心管体，位于第一箱体1和所述第二箱体10之间。空气通道连接管3仅仅具有两个开口，分别与所述接口a和所述接口c连通。空气通道连接管3用于连通所述第一箱体1的各个内部通道和所述第二箱体10的各个内部通道、并形成第一换热介质流通通道。在本发明中，该第一换热介质流通通道用于通过常温空气，吸收多个柱状储热单元11中存储的热量。

烟气连接通道7为空心管体，仅仅具有两个开口，分别与所述接口b、所述接口d连通。烟气连接通道7用于连通所述第一箱体1的内部和所述第二箱体10 的内部、并形成第二换热介质流通通道。在本发明中，该第二换热介质流通通道用于通过高温烟气，将热量储存至多个柱状储热单元11中。

在一些实施例中，如图3所示，每个所述柱状储热单元11包括一储热体12，所述储热体12为柱状结构，用于进行热量的储存和释放。储热体12是储热材质制成，用于进行热量的储存和释放，制作时可以一体浇注成型。

在所述储热体12的两端分别设置有一支撑座13，所述两支撑座13均为棱柱结构，支撑座13的端面平行于所述储热体12的径向截面，每个所述支撑座13 的各个侧面交替设置有齿状结构；所述齿状结构用于相邻支撑座13之间的连接固定。实际中，支撑座13可以为正六棱柱。储热体12自带支撑座13，不需要另设支撑装置，减少了设备部件和成本。

在一些实施例中，如图4和图5所示，每个所述支撑座13的各个侧面交替设置有凸台齿14和凹槽15，所述凸台齿14和凹槽15外形相互匹配，如图6所示，所述凸台齿14和凹槽15互相嵌入、以实现相互的连接固定。齿状结构使两个支撑座之间的连接面形成三个折向面，相对于固体砖之间的直缝砌筑，其密封性加强。

在一些实施例中，每个所述支撑座13均为正棱柱结构。可以为正六棱柱。该正棱柱的横截面为多边形，设置为正多边形的好处是便于各个支撑座13相互配合安装。实际应用时，可根据需要调整支撑座13的具体形状结构，只要便于配合安装即可。

在一些实施例中，每个所述支撑座13为储热材质制成，用于进行热量的储存和释放，整体制作简单，成本低。

在一些实施例中，烟气连接通道7的底部设置至少一个落灰斗8。烟气经第一箱体1的箱体进入烟气连接通道7、在经第二箱体10的箱体从烟气出口导出，这个过程中，灰尘会下落并从落灰斗8排出。

在一些实施例中，第一箱体1和所述第二箱体10均安装在支撑钢架6承重梁上，与支撑钢架6之间填塞保温密封材料。烟气进口2、空气通道连接管3、烟气出口4、空气出口5、支撑钢架6、烟气连接通道7、落灰斗8、空气入口9 之间焊接密封连接。相邻支撑钢架6之间以砌筑粘合剂连接相互之间。

在一些实施例中，第一箱体1的壳体内壁和与其相邻的各个柱状储热单元11 之间设置密封板16，所述第二箱体10的壳体内壁和与其相邻的各个柱状储热单元11之间设置密封板16。密封板16的作用是，使得空气通道连接管3只和第一箱体1中的内通道连通，且使得空气通道连接管3只和第二箱体10中的内通道连通。密封板16由固体储热材料制作。

在一些实施例中，空气入口9、所述空气出口5、烟气进口2和烟气出口4 的外侧均设置有均流器。

本发明一种烟气洁净传热固体储热装置的使用方法：

充热时，热烟气从烟气进口2进入第一箱体1，通过与柱状储热单元11外表面接触，将热量传给柱状储热单元11后，进入烟气连接通道7，再进入第二箱体 10，再次换热后从烟气出口4流出。

放热时，冷空气从空气入口9进入储热箱1，通过与柱状储热单元11内表面接触，吸取柱状储热单元11中的热量后，经过空气通道连接管3，进入第二个储热箱1，再次吸收热量后，从空气出口5流出。

充热和放热过程中，烟气走储热管外侧，空气走储热管内侧，两种介质无共同接触面，通过储热管清洁传热，无污染。同时，烟气走竖直通道，烟气中的灰尘落入下放烟气连接通道7，设备内部不易存灰，延长了设备使用效率及使用寿命。

本发明还提供了一种多通道烟气洁净传热固体储热装置，包括并联、串联多组的一种烟气洁净传热固体储热装置。可根据储换热需要，使用单个或并联、串联多组储热箱形成储热装置，结构简单。

本发明的一种烟气洁净传热固体储热装置，将支撑与密封作用都囊括在储热体12两侧支撑座13的结构中来实现的。相邻支撑座13通过齿状嵌入配合，对储热体12进行限位固定，不需要其他支撑及连接固定件。齿状结构使两个支撑座13之间的连接面形成三个折向面，相对于现有技术中的固体砖之间的直缝砌筑，其密封性加强；齿状结构互相咬合连接的固定方式牢靠，不易产生位移；整体结构简单、经济性高。相对于金属与混凝土之间，不用考虑材料差异性，在混凝土支撑座缝隙之间填抹砌筑胶泥就可满足其密封及粘结要求，结构形式简单，且经济性及密封性都有提高。

Claims (5)

1.一种烟气洁净传热固体储热装置，其特征在于，包括：

一第一箱体（1），为空心壳体，其具有四个开口，分别为位于左右两侧的空气入口（9）和接口a，以及位于上下两端的烟气进口（2）和接口b；

一第二箱体（10），为空心壳体，其间隔并列设置于所述第一箱体（1）旁；其具有四个开口，分别为位于左右两侧的接口c和空气出口（5），以及位于上下两端的烟气出口（4）和接口d；

多个柱状储热单元（11），分别水平设置于所述第一箱体（1）和所述第二箱体（10）内，每个所述柱状储热单元（11）均为具有内部通道的中空柱状结构；两两相邻所述柱状储热单元（11）之间相互嵌入固定安装；

一空气通道连接管（3），其设置于所述接口a和所述接口c之间；其用于连通所述第一箱体（1）的各个内部通道和所述第二箱体（10）的各个内部通道、并形成第一换热介质流通通道；

一烟气连接通道（7），其连通设置于所述接口b和所述接口d之间；其用于连通所述第一箱体（1）的内部和所述第二箱体（10）的内部、并形成第二换热介质流通通道；

每个所述柱状储热单元（11）包括一储热体（12），所述储热体（12）为柱状结构，用于进行热量的储存和释放；在所述储热体（12）的两端分别设置有一支撑座（13），所述两支撑座（13）均为棱柱结构，支撑座（13）的端面平行于所述储热体（12）的径向截面，每个所述支撑座（13）的各个侧面交替设置有齿状结构；所述齿状结构用于相邻支撑座（13）之间的连接固定；

每个所述支撑座（13）的各个侧面交替设置有凸台齿（14）和凹槽（15），所述凸台齿（14）和凹槽（15）外形相互匹配，所述凸台齿（14）和凹槽（15）用于互相嵌入、以实现连接固定；

每个所述支撑座（13）均为正棱柱结构；

每个所述支撑座（13）为储热材质制成，用于进行热量的储存和释放；

所述烟气连接通道（7）的底部设置至少一个落灰斗（8）。

2.如权利要求1所述的一种烟气洁净传热固体储热装置，其特征在于，所述第一箱体（1）和所述第二箱体（10）均安装在支撑钢架（6）上。

3.如权利要求1或2所述的一种烟气洁净传热固体储热装置，其特征在于，所述第一箱体（1）的壳体内壁和与其相邻的各个柱状储热单元（11）之间设置密封板（16），所述第二箱体（10）的壳体内壁和与其相邻的各个柱状储热单元（11）之间设置密封板（16）。

4.如权利要求1或2所述的一种烟气洁净传热固体储热装置，其特征在于，所述空气入口（9）、所述空气出口（5）、所述烟气进口（2）和所述烟气出口（4）的外侧均设置有均流器。

5.一种多通道烟气洁净传热固体储热装置，其特征在于，包括并联、串联多组的、如权利要求1-4中任意一项所述的一种烟气洁净传热固体储热装置。