一种变截面气体通道的固体储热装置的制作方法

1.本实用新型属于余热储热利用技术领域，具体涉及一种变截面气体通道的固体储热装置。


背景技术：

2.现有的余热系统固体储热装置设计中，未考虑在储热过程中高温烟气随温度降低而流速降低，或是在放热过程中低温烟气初始流速过低的问题，以及烟气在落灰斗中窜风等现象，造成换热效率偏低、容易积灰、设备磨损严重、增加了产品成本及运行维护成本。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种变截面气体通道的固体储热装置，以解决现有余热系统固体储热装置的换热效率偏低、容易积灰的问题。
4.本实用新型采用以下技术方案：一种变截面气体通道的固体储热装置，包括：
5.一外壳，其为两端敞口的空心壳体，两端分别为用于换热介质进出的第一端口和第二端口；沿着第一端口至第二端口的方向、外壳的内部空间逐渐变小；外壳底部与水平线夹角大于灰尘止息角；
6.储热体，安装在外壳的内部，其用于吸收换热介质的热量、或释放其储存的热量给换热介质；
7.一落灰管，连通设置在外壳底部较低的一端，用于将外壳内堆积的灰尘导出；
8.其中，第一端口用于供高温烟气进入，第二端口用于供高温烟气流出；和/或，第二端口用于供低温烟气进入，第一端口用于供低温烟气流出。
9.进一步的，储热体包括均布的多个储热单元。
10.进一步的，储热单元为柱状储热单元或板式储热单元。
11.进一步的，在第一端口和第二端口的外侧均设置有均流器。
12.本实用新型的有益效果是：本实用新型采用的变截面的通道结构可以使低温气体流速提高，减少含尘气体在通道内的积灰；高温气体流速降低，减少了气体对设备的冲刷磨损，降低了设备运行维护成本。其中，为了提高低温气体流速，储热装置及储热单元尺寸缩小，材料用量减少，生产成本降低。
附图说明
13.图1为本实用新型一种变截面气体通道的固体储热装置的结构示意图；
14.图2为本实用新型一种变截面气体通道的固体储热装置的储热体为柱状储热单元的结构示意图；
15.图3为图2的俯视图；
16.图4为本实用新型一种变截面气体通道的固体储热装置的储热体为板式储热单元的结构示意图。
17.其中，1.外壳；2.储热体；3.落灰管，4.柱状储热单元，5.板式储热单元，6.第一端口，7.第二端口。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
19.本实用新型提供了一种变截面气体通道的固体储热装置，如图1所示，包括外壳1、储热体2和落灰管3。
20.其中，外壳1为两端敞口的空心壳体，两端分别为用于换热介质进出的第一端口6和第二端口7；沿着第一端口6至第二端口7的方向、外壳1的内部空间逐渐变小。第一端口6的开口尺寸大于第二端口7的开口尺寸。
21.储热体2安装在外壳1的内部，其用于吸收换热介质的热量、或释放其储存的热量给换热介质。储热体2可以为固体储热材料、相变或液体储热材料，储热体2外部可以包裹金属壳，储热材料与金属壳共同构成储热体2。储热体2的作用是可以实现储热功能。
22.实际使用中，也可以通过变化储热体2自身的结构尺寸，使烟道形成变截面结构。可以改变通道高度h和宽度w、也可为只改变通道宽度w、或只改变通道高度h。设h1为第一端口6的通道高度，h2为第二端口7的通道高度，w1为第一端口6的通道宽度，w2为第二端口7的通道宽度，则h1》h2，w1》w2。还可以使用不同直径的球状储热单元搭配放置、锥形管状或柱状储热单元的纵布置、或不同规格尺寸的柱状或板状的纵向及横向布置。
23.一落灰管3连通设置在外壳1底部较低的一端，其用于收集外壳1内部堆积的灰尘。不同灰尘的止息角有对应的数值，在本实用新型中，外壳1底部与水平线夹角α大于灰尘止息角时，这样才能保证外壳1内部灰尘都滑落到落灰管3处，并从管口顺利排出。
24.其中，第一端口用于供高温烟气进入，第二端口用于供高温烟气流出；和/或，第二端口用于供低温烟气进入，第一端口用于供低温烟气流出。高温介质放热后体积缩小，所以高温介质需要从外壳1的大尺寸端口进入、小尺寸端口流出。低温介质吸热后体积增大，所以低温介质要从外壳1的小尺寸端口进入、大尺寸端口流出。通过将外壳1的内部设置为变截面的结构，可以使得高温介质或低温介质的流速稳定，传热效率高。
25.本实用新型的一种变截面气体通道的固体储热装置，在忽略烟气压力变化的情况下，根据烟气体积随温度增高而增大、随温度降低而减小的物理特性，采用通过渐变式的改变烟气流通通道截面积的方法，在烟气温度变化的情况下，使其整体流速变化趋近一致，达到稳定传热的效果。充热和放热过程中，烟气中的灰尘会堆积在外壳1的底部，在外壳1底部设置落灰管3，使灰尘集中滑落排出。
26.在一些实施例中，储热体2包括均布的多个储热单元。储热单元为柱状、球状、板状、管状或其他不规则形状。实际使用中，储热单元也可为单一结构，也可以多结构储热体混合使用。
27.在一些实施例中，如图2和图3所示，储热单元为柱状储热单元4。如图4所示，储热单元为板式储热单元5。
28.在一些实施例中，在第一端口6和第二端口7的外侧均设置有均流器。
29.本实用新型的一种变截面气体通道的固体储热装置的使用方法为：充热过程中，高温烟气从第一端口6进入装置，随着换热过程的发生，烟气温度逐渐下降，体积逐渐变小，
最终从第二端口7流出；放热过程中，低温烟气从第二端口7进入装置，随着换热过程的发生，烟气温度逐渐增高，体积逐渐增大，最终从第一端口6流出。充热及放热过程中，通过提高低温气体流速或是降低了高温气体流速，使整个外壳1内部通道的气体流速一致，提高了换热效率。
30.现有技术中，如果气体流通截面不变，当高温段流速正常时，低温段流速较低，易积灰；当低温段流速正常时，高温段流速较高，对设备会产生磨损。本实用新型采用的变截面的通道结构可以使低温气体流速提高，减少含尘气体在通道内的积灰；高温气体流速降低，减少了气体对设备的冲刷磨损，降低了设备运行维护成本。其中，为了提高低温气体流速，储热装置及储热单元尺寸缩小，材料用量减少，生产成本降低。


技术特征：
1.一种变截面气体通道的固体储热装置，其特征在于，包括：一外壳(1)，其为两端敞口的空心壳体，两端分别为用于换热介质进出的第一端口(6)和第二端口(7)；沿着所述第一端口(6)至所述第二端口(7)的方向、所述外壳(1)的内部空间逐渐变小；所述外壳(1)底部与水平线夹角α大于灰尘止息角；储热体(2)，安装在所述外壳(1)的内部，其用于吸收换热介质的热量、或释放其储存的热量给换热介质；一落灰管(3)，连通设置在所述外壳(1)底部较低的一端，用于将外壳(1)内堆积的灰尘导出；其中，所述第一端口(6)用于供高温烟气进入，所述第二端口(7)用于供高温烟气流出；和/或，所述第二端口(7)用于供低温烟气进入，所述第一端口(6)用于供低温烟气流出。2.如权利要求1所述的一种变截面气体通道的固体储热装置，其特征在于，所述储热体(2)包括均布的多个储热单元。3.如权利要求2所述的一种变截面气体通道的固体储热装置，其特征在于，所述储热单元为柱状储热单元(4)或板式储热单元(5)。4.如权利要求1或2所述的一种变截面气体通道的固体储热装置，其特征在于，在所述第一端口(6)和第二端口(7)的外侧均设置有均流器。

技术总结
本实用新型公开了一种变截面气体通道的固体储热装置，一外壳，其为两端敞口的空心壳体，两端分别为用于换热介质进出的第一端口和第二端口；沿着第一端口至第二端口的方向、外壳的内部空间逐渐变小；外壳底部与水平线夹角大于灰尘止息角；储热体，安装在外壳的内部，其用于吸收换热介质的热量、或释放其储存的热量给换热介质；一落灰管，连通设置在外壳底部较低的一端，用于将外壳内堆积的灰尘导出；其中，第一端口用于供高温烟气进入，第二端口用于供高温烟气流出；和/或，第二端口用于供低温烟气进入，第一端口用于供低温烟气流出。其解决了现有余热系统固体储热装置的换热效率偏低、容易积灰的问题。易积灰的问题。易积灰的问题。


技术研发人员：范培源 陈久林 文龙
受保护的技术使用者：思安新能源股份有限公司
技术研发日：2021.12.29
技术公布日：2022/6/14