CN112546889A - 一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置 - Google Patents

一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，包括气体混合总管、第一进口风管、第二进口风管、出口风管、应急风管，混合喷管一和混合喷管二，两个进口风管与气体混合总管两端连通，混合喷管一自第一进口风管穿入气体混合总管内，混合喷管二自第二进口风管穿入混合总管内，混合喷管一与储热罐的出口管道连接，混合喷管二与太阳能集热器的出口管道连接，在气体混合总管内设有隔板，隔板与气体混合总管的两端均设有间隙，两个混合喷管布置在隔板下方，在两个混合喷管上均匀开设有若干喷口，出口风管和应急风管均与气体混合总管连通，在出口风管设有叶片单元，出口风管与用热负载相连。本发明实现储释热系统能量自适应高效稳定输出。

Description

一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置
技术领域
本发明属于储能及化工技术领域，尤其是涉及一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置。
背景技术
随着社会工业与经济的不断发展，人类对能源的需求日益增加，而传统的化石能源不可再生且储量有限。因此，如何高效利用能源以及开发利用新能源成为全球关注的焦点。太阳能是一种取之不尽，用之不竭的可再生能源，但太阳能的利用收到了间歇性和不稳定性的制约。其中，储热技术可以有效解决由于时间、空间或强度上的可再生能源/热能供给与需求间不匹配所带来的问题，最大限度地提高整个系统的能源利用率、降低能源利用成本。目前中高温储热系统还无法有效的解决储释热系统能量自适应高效稳定输出这一难点。因此，有必要研发一个能在稳态和非稳态条件下进行能量稳定的实验装置，以解决动态条件下储释热系统能量高效稳定输出一关键技术难题。为可再生能源与大规模储热的集成控制与联合运行技术等提供有力的支持。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，能够使气体实现三次均匀混合，通过将储热罐出口气体以及不经过储热罐的太阳能集热器出口气体快速均匀混合，以实现储释热系统热能稳定输出的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，包括气体混合总管、第一进口风管、第二进口风管、出口风管、应急风管，混合喷管一和混合喷管二，所述的第一进口风管和第二进口风管分别与气体混合总管的两端连通，所述的混合喷管一自第一进口风管穿入气体混合总管内，所述的混合喷管二自第二进口风管穿入气体混合总管内，所述的混合喷管一与储热罐的出口管道连接，所述的混合喷管二与太阳能集热器的出口管道连接，在所述气体混合总管内设置有隔板，将气体混合总管分为上下两部分空间，隔板与气体混合总管的两端之间均设有间隙，混合喷管一和混合喷管二均布置在隔板下方的空间内，在混合喷管一的表面和混合喷管二的表面都均匀开设有若干喷口，所述的出口风管和应急风管均与气体混合总管连通，且出口风管与应急风管轴线相垂直布置，在出口风管内靠近气体混合总管处设有叶片单元，所述的出口风管与用热负载相连，所述应急风管与风机相连。
进一步的，在所述的混合喷管一内、混合喷管二内以及出口风管内分别设有一温度监测仪，在混合喷管一相连的储热罐的出口管道上安装有第一电动阀和第一调节阀，在与混合喷管二相连的太阳能集热器的出口管道上安装有第二电动阀和第二调节阀，在所述出口风管上安装有第三电动阀，在所述应急风管上安装有第四电动阀。
进一步的，太阳能集热器的入口与风机相连，储热罐的进口与太阳集热器的出口管道连通。
进一步的，在气体混合总管内，混合喷管一和混合喷管二等高平行布置，且混合喷管一的喷口和混合喷管二的喷口相背对布置。
进一步的，所述隔板为向上凸起的弧形结构，所述隔板将气体混合总管的上部分空间分隔为渐缩型空间。
进一步的，所述叶片单元为上下交错布置的两个混流叶片。
进一步的，在气体混合总管内的所述混合喷管一和混合喷管二分别由一支承板支承，且两个支承板均与气体混合总管固定连接。
进一步的，所述混合喷管一与第一进口风管之间和所述混合喷管二与第二进口风管之间均通过法兰连接。
进一步的，在所述第一进口风管和第二进口风管上均装有吊耳。
进一步的，在所述气体混合装置外部包有保温材料。
相对于现有技术，本发明所述的一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置具有以下优势：
第一，本发明两端的进口风管设置有内插式的混合喷管组件，方面拆卸。
第二，混合喷管组件侧面开若干相背的喷口，增加了冷热空气的混合均匀度。
第三，气体混合总管中设置有隔板，将气体混合总管分为上下两部分空间，进一步延长了空气混合时间。
第四、本发明采用常规的不锈钢材料，成本低。
第五、通过该装置能够使气体实现三次均匀混合，以实现储释热系统热能稳定输出的目的。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例所述的一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置的侧视图；
图3为本发明实施例所述的一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置与外部设备连接示意图；
图4为混合喷管一结构示意图；
图5为混合喷管二结构示意图。
附图标记说明：
1-气体混合总管；2-第一进口风管；3-第二进口风管；4-出口风管；5-应急风管；6-混合喷管组件一；7-混合喷管组件二；8-隔板；9-叶片单元；10-温度检测仪；11-吊耳；12-保温材料；13-第一电动阀；14-第一调节阀；15-第二电动阀；16-第二调节阀；17-第三电动阀；18-第四电动阀；19-单侧喷口一；20-单侧喷口二，21-储热罐，22-太阳能集热器，23-用热负载，24-风机，25-支承板，26-气体混合装置。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-图5所示，一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，包括气体混合总管1、第一进口风管2、第二进口风管3、出口风管4、应急风管5，混合喷管一6和混合喷管二7，所述的第一进口风管2和第二进口风管3分别与气体混合总管1的两端连通，所述的混合喷管一6自第一进口风管2穿入气体混合总管1内，所述的混合喷管二7自第二进口风管3穿入气体混合总管1内，所述的混合喷管一6与储热罐21的出口管道连接，所述的混合喷管二7与太阳能集热器22的出口管道连接，在所述气体混合总管1内设置有隔板8将气体混合总管1分为上下两部分空间，隔板8与气体混合总管1的两端之间均设有间隙，混合喷管一6和混合喷管二7均布置在隔板8下方的空间内，在混合喷管一6的表面和混合喷管二7的表面都均匀开设有若干喷口，所述的出口风管4和应急风管5均与气体混合总管1连通，且出口风管4与应急风管5轴线相垂直布置，在出口风管4内靠近气体混合总管1处设有叶片单元9，所述的出口风管4与用热负载23相连，所述应急风管5与风机24相连，太阳能集热器22的入口与风机24相连，储热罐21的进口与太阳集热器22的出口管道连通。
在所述的混合喷管一6内、混合喷管二7内以及出口风管4内分别设有一温度监测仪10，在混合喷管一6相连的储热罐21的出口管道上安装有第一电动阀13和第一调节阀14，在与混合喷管二7相连的太阳能集热器22的出口管道上安装有第二电动阀15和第二调节阀16，在所述出口风管4上安装有第三电动阀17，在所述应急风管5上安装有第四电动阀18。各种电动阀及调节阀的设置，能够根据工况实施调节，使得储释热系统能够保持对用热负载所需的恒定温度。
在气体混合总管1内，混合喷管一6和混合喷管二7等高平行布置，且混合喷管一6的喷口和混合喷管二7的喷口相背对布置，具体的在混合喷管一6上开设若干单侧喷口一19，在混合喷管二7上开设若干单侧喷口二20，有利于高温气体和低温气体的混合。
出口风管与气体混合总管1的中部连通，隔板8为向上凸起的弧形结构，所述隔板8将气体混合总管1的上部分空间分隔为由两端向中间逐渐减小的渐缩型空间，具体为，以出口风管4的中轴线为对称轴，隔板8左右两侧分别与气体混合总管的轴线成相同夹角，使得气体混合总管上部分空间形成渐缩形空间，如此布置对一次混合的气体进行有效的二次混合，换热效果好。
叶片单元为上下交错布置的两个混流叶片，如此布置能够对气体流经出口风管4时起到很好的扰动作用，换热效果好。
在气体混合总管1内的所述混合喷管一6的端部和混合喷管二7的端部分别由一支承板25支承，且两个支承板25均与气体混合总管1固定连接。
混合喷管一6与第一进口风管2之间和所述混合喷管二7与第二进口风管3之间均通过法兰连接。
在所述第一进口风管2和第二进口风管3上均装有吊耳11，便于对整个装置起吊移动。
在所述气体混合装置外部包有保温材料12，保证高温和低温气体混合时的热量不散失到外界环境中，更大限度的降低热损失。
本申请的工作过程为：
当系统处于储热过程时，空气通过风机，经过太阳能集热器(或余热回收器)，温度升高且比用热负载所需恒定温度高，此时空气将经过储热罐储热，储热罐出口处空气温度下降，此时第一电动阀13，第二电动阀15和第三电动阀17打开，流过储热罐后温度较低的空气与未经过储热罐的高温空气在气体混合室中分别从混合喷管一6与混合喷管二7的喷口喷出，在气体混合总管1的下部分空间实现初步混合，初步混合气体将从气体混合总管1左右两端流入上部分空间，在渐缩形的空间中，两侧气体相向撞击流动进行二次混合，撞击后的气体在出口风管4的叶片单元9处进行三次混合最后排出，其间第一进口风管2，第二进口风管3和出口风管4处的温度检测仪将监测风管处的温度，并实时控制第一调节阀14和第二调节阀16的开度，从而保证出口风管4处充分混合均匀的混合气体处的温度保持用热负载所需恒定温度。当从混合喷管二7中喷出的高温气体温度过高时，此时第四电动阀18打开，直接来自风机中的冷空气将从应急风管5进入气体混合总管1，确保整个设备的安全。
当阴暗天气或晚上，外界空气无法从太阳能集热器获取足够的热量使得空气温度升高到用热负载所需要的最低温度，也就是无法从太阳能集热器获取足够热量，系统进行放热过程时，空气通过风机24，此时储热罐21将放热，储热罐21出口处空气温度升高且比用热负载23所需恒定温度高，此时第一电动阀13，第二电动阀15和第三电动阀17打开，混合喷管一6与混合喷管二7将分别喷出流过储热罐后的高温空气与未经过储热罐的低温空气，并在气体混合总管1中进行三次混合后排出，期间第一进口风管2，第二进口风管3和出口风管4处的温度检测仪10将监测风管处的温度，并实时控制第一调节阀14和第二调节阀16的开度，随着时间的进行，储热罐21出口处气体的温度将逐渐降低，第一调节阀14的开度将逐渐增加，第二调节阀16的开度将逐渐减少，从而保证出口风管4处充分混合均匀的混合气体处的温度保持用热负载所需恒定温度。当储热罐21出口处气体的温度与用热负载23所需恒定温度相同时，又回到储热过程从而实现全天候的稳定输出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，其特征在于：包括气体混合总管(1)、第一进口风管(2)、第二进口风管(3)、出口风管(4)、应急风管(5)，混合喷管一(6)和混合喷管二(7)，所述的第一进口风管(2)和第二进口风管(3)分别与气体混合总管(1)的两端连通，所述的混合喷管一(6)自第一进口风管(2)穿入气体混合总管(1)内，所述的混合喷管二(7)自第二进口风管(3)穿入气体混合总管(1)内，所述的混合喷管一(6)与储热罐(21)的出口管道连接，所述的混合喷管二(7)与太阳能集热器(22)的出口管道连接，在所述气体混合总管(1)内设置有隔板(8)将气体混合总管(1)分为上下两部分空间，隔板(8)与气体混合总管(1)的两端之间均设有间隙，混合喷管一(6)和混合喷管二(7)均布置在隔板(8)下方的空间内，在混合喷管一(6)的表面和混合喷管二(7)的表面都均匀开设有若干喷口，所述的出口风管(4)和应急风管(5)均与气体混合总管(1)连通，且出口风管(4)与应急风管(5)轴线相垂直布置，在出口风管(4)内靠近气体混合总管(1)处设有叶片单元(9)，所述的出口风管(4)与用热负载(23)相连，所述应急风管(5)与风机(24)相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，其特征在于：在所述的混合喷管一(6)内、混合喷管二(7)内以及出口风管(4)内分别设有一温度监测仪(10)，在混合喷管一(6)相连的储热罐(21)的出口管道上安装有第一电动阀(13)和第一调节阀(14)，在与混合喷管二(7)相连的太阳能集热器(22)的出口管道上安装有第二电动阀(15)和第二调节阀(16)，在所述出口风管(4)上安装有第三电动阀(17)，在所述应急风管(5)上安装有第四电动阀(18)。
3.根据权利要求2所述的一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，其特征在于：太阳能集热器(22)的入口与风机(24)相连，储热罐(21)的进口与太阳集热器(22)的出口管道连通。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，其特征在于：在气体混合总管(1)内，混合喷管一(6)和混合喷管二(7)等高平行布置，且混合喷管一(6)的喷口和混合喷管二(7)的喷口相背对布置。
5.根据权利要求1所述的一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，其特征在于：所述隔板(8)为向上凸起的弧形结构，所述隔板(8)将气体混合总管(1)的上部分空间分隔为渐缩型空间。
6.根据权利要求1所述的一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，其特征在于：所述叶片单元为上下交错布置的两个混流叶片。
7.根据权利要求1所述的一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，其特征在于：在气体混合总管(1)内的所述混合喷管一(6)的端部和混合喷管二(7)的端部分别由一支承板(25)支承，且两个支承板(25)均与气体混合总管(1)固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，其特征在于：所述混合喷管一(6)与第一进口风管(2)之间和所述混合喷管二(7)与第二进口风管(3)之间均通过法兰连接。
9.根据权利要求1所述的一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，其特征在于：在所述第一进口风管(2)和第二进口风管(3)上均装有吊耳(11)。
10.根据权利要求1所述的一种用于储释热系统热稳定输出的气体混合装置，其特征在于：在所述气体混合装置外部包有保温材料(12)。
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