CN112728979B - 一种颗粒换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种颗粒换热器，包括换热器壳体、换热管和颗粒分布器，所述换热器壳体内固定设置换热管、固定环，顶部设置颗粒下料口，所述固定环位于所述换热管与所述颗粒下料口之间，所述固定环上设置有颗粒分布器；其特征在于，所述换热管外表面设置框式套管，所述框式套管包括内环管和外框，所述内环管和所述外框之间采用后盖板连接，所述内环管套设在换热管外表面，所述框式套管能够绕所述换热管转动；所述外框沿轴向设置有多个长条形孔。本发明的换热管的防护装置，框式套管套设在换热管外部，可以避免高温颗粒对换热管的直接冲刷，增加换热管的使用寿命，同时延长高温颗粒的换热时间，提高换热效率。

Description

一种颗粒换热器

技术领域

本发明涉及塔式太阳能热发电技术领域，特别涉及一种颗粒换热器。

背景技术

作为当今全球最清洁的能源——太阳能，有着取之不尽、用之不竭、安全可靠的优势，将太阳能转化为电能，不用燃料，降低污染，价值可期。

颗粒作为一种新型的吸热、储热和换热介质，相较于熔盐，其具有耐受温度更高、不存在凝固风险、性能更加稳定等特点。但是，颗粒由于硬度高，所以对颗粒换热器的换热器壳程及换热管存在磨损问题。

发明内容

本发明提供一种颗粒换热器，可以解决现有技术中的上述缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种颗粒换热器，包括换热器壳体、换热管和颗粒分布器，所述换热器壳体内固定设置换热管、固定环，顶部设置颗粒下料口，所述固定环位于所述换热管与所述颗粒下料口之间，所述固定环上设置有颗粒分布器；所述换热管外表面设置框式套管，所述框式套管包括内环管和外框，所述内环管和所述外框之间采用后盖板连接，所述内环管套设在换热管外表面，所述框式套管能够绕所述换热管转动；所述外框沿轴向设置有多个长条形孔。高温颗粒沿着框式套管上的长条形孔进入框式套管内部与所述换热管换热，由于框式套管受到颗粒的冲刷，会绕着换热管不停的旋转，增加高温颗粒与换热管的接触时间。

较佳地，所述外框横截面为圆形或多边形，优选的，所述多边形的边至少有6条，进一步优选的，所述外框横截面为圆形，圆柱形的外框有很好的旋转性且加工容易。

较佳地，所述圆柱形外框设置3个长条形孔，沿所述外框周向均匀分布。高温颗粒进入所述外框，与换热管接触换热。

较佳地，所述框式套管为两个半圆框式套管结构，所述两个半圆框式套管结构为沿着所述框式套管的圆直径方向对开，形成的两个独立的半圆框式套管结构；所述两个半圆框式套管结构间为可拆卸式连接。当高温颗粒冲刷严重，框式套管磨损，通过拆卸两个半圆框式套管结构，对框式套管进行更换，更换方便，且不影响换热管工作，稳定可靠。

较佳地，所述外框与所述内环管间设置导流板，所述导流板倾斜设置。

较佳地，所述导流板设置在所述长条形孔和所述内环管之间，所述导流板的长度与所述长条形孔的长度相同。高温颗粒由于导流板的导流作用，在框式套管内的停留时间更长，与换热管换热时间加长，强化换热效果。

较佳地，所述换热器内设置多个所述换热管，上层换热管与下层换热管之间错开设置，这样的结构使得：上层框式套管中流出的高温颗粒能够进入下层框式套管中。

较佳地，每个所述换热管上至少设置2个所述框式套管；所述框式套管之间保持固定的间距，使得所述框式套管能够自由转动。

较佳地，所述颗粒分布器采用多孔式孔板结构，孔板上的孔直径至少是颗粒直径10倍。高温颗粒经所述多孔式孔板结构分布，减小对所述换热管的冲刷。

较佳地，所述框式套管采用高温耐磨材料，所述材料为陶瓷。既降低了旋转时与换热管的摩擦，又避免了颗粒的冲刷。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明的一种颗粒换热器，换热管外部采用框式套管的防护结构，可以避免高温颗粒对换热管的直接冲刷和磨损，延长了换热管的使用寿命。

(2)本发明的一种颗粒换热器，高温颗粒落至框式套管上部时，由于颗粒的重力推动作用，框式套管绕着换热管旋转，高温颗粒同时也在框式套管内部与换热管不断旋转换热，增加换热时间，强化换热效果，经济成本降低。

(3)本发明的一种颗粒换热器，由于换热管外部增加了框式套管旋转结构，颗粒与换热管的接触时间加长，充分换热，换热时间比高温颗粒直接通过换热管换热的多，在同等换热面积的要求下，换热时间增加，换热效果好，减少了换热管的数量。

(4)本发明的一种颗粒换热器，减少了换热管的数量，进而换热管与进料管和出料管的焊接工作量降低，渗漏风险降低。

(5)框式套管采用高温耐磨材料，比如陶瓷，既降低了旋转时与换热管的摩擦，又避免了颗粒的冲刷，且框式套管可以采用两个半圆框式套管结构，即使磨损，也可以拆除更换，可靠性增强。当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明实施例的颗粒换热器结构的正视图；

图2为本发明实施例的颗粒换热器结构的侧视图；

图3为本发明实施例1的框式套管侧视图；

图4为本发明实施例1的框式套管设置于换热管上的正视图；

图5为本发明实施例2的框式套管侧视图；

图6为本发明实施例2的框式套管设于换热管上的正视图；

图7为本发明实施例2的框式套管的立体结构示意图；

图8为本发明实施例2的两个独立半圆框式套管的立体结构示意图。

附图标记：1.套管；2.换热管；3.外环管；3-1.框式套管；3-2.长条形孔；4.导流板；5.进料管；6.进料阀；7.颗粒分布器；8.颗粒下料口；9.出料阀；10.出料管；11后盖板；12.换热器壳体；300.半外环管；100.半套管；301.安装板。

具体实施方式

本发明提供一种颗粒换热器，包括换热器壳体，换热器壳体顶部设置颗粒下料口，所述换热器内固定设置换热管，换热管与颗粒下料口之间还设置有颗粒分布器，所述换热管外表面固定设置框式套管，所述框式套管包括内环管和外框，所述内环管和所述外框之间采用后盖板固定连接，所述内环管套设在换热管外表面，所述框式套管能够绕所述换热管旋转；所述外框沿轴向设置有多个长条形孔。本发明的颗粒换热器，框式套管套设在换热管外部，可以避免高温颗粒对换热管的直接冲刷，增加换热管的使用寿命，同时延长高温颗粒的换热时间，提高换热效率。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

参看图1，本实施例的一种颗粒换热器，包括换热器壳体12，换热器壳体12顶部设置颗粒下料口8，换热管2固定设置在换热器壳体12内，换热管2与颗粒下料口8之间还设置有颗粒分布器7，颗粒分布器7采用多孔式孔板结构，孔板上的孔直径至少是颗粒直径10倍。所述换热器壳体12内部上方固定设置有固定环，所述固定环为圆环形结构，圆环中部为腰形孔，腰形孔的长度满足换热器的膨胀要求。颗粒分布器7固定在所述固定环上，所述固定环的环形结构上设置有圆孔，所述圆孔尺寸、数量、位置与所述颗粒分布器的孔相对应，使得分布在所述颗粒分布器7的外圆周上的高温颗粒也能顺利从所述固定环的圆孔中流出。

换热管2一端连接进料管5，另一端连接出料管10；进料管5上设置进料阀6，出料管10上设置出料阀9。换热管2上固定设置有框式套管3-1，框式套管3-1由套管1、外环管3以及后盖板11组成，所述后盖板11连接在套管1和外环管3的端部，外环管3上均匀设置3个长条形孔3-2。套管1的内径大于换热管2的外径，框式套管3-1套在换热管2外，并能绕换热管2转动。本实施例框式套管3-1的外环管3上设置长条形孔的数量不用于限制本发明的保护范围，仅需保证任意两个长条形孔3-2不同时位于框式套管3-1的直径上，避免高温颗粒流入框式套管3-1内后直接流出。

本发明的一种颗粒换热器工作时，打开颗粒下料口8，高温颗粒通过颗粒下料口8进入换热器壳体11，颗粒分布器7上的圆形通孔，对高温颗粒进行均匀分配，高温颗粒通过颗粒分布器7，进入换热部分。进料阀6打开后，需要换热的介质如：水，通过进料管5，进入换热管2。由于换热管2上方有源源不断掉落下来的高温颗粒，高温颗粒直接冲刷到框式套管3-1，框式套管3-1上开的三个长条形孔3-2，便于高温颗粒进入框式套管3-1内，与换热管2接触。由于高温颗粒的不断冲刷，框式套管3-1绕着换热管2不停的旋转，使得框式套管3-1内部的高温颗粒和换热管2的换热时间增加，增加换热效果。换热完成的介质汇集到出料管10，通过出料阀9排出。

实施例2

本实施例提供框式套管3-1的另一种实施方式，如图5-图7所示，为了强化高温颗粒进入框式套管3-1内的换热效果，在框式套管3-1的长条形孔3-2开口处，设置一条形导流板4，导流板4的长度与所述长条形孔3-2的长度相同，导流板4倾斜设置在长条形孔3-2开口处与套管1之间。高温颗粒由于导流板4的导流作用，在框式套管3-1内的停留时间更长，与换热管换热时间加长，强化换热效果。

进一步地，框式套管3-1沿着外环管3的圆直径方向对开，形成了两个独立的半圆框式套管结构，包括半套管100和半外环管300以及设于所述半外环管300两个端部的安装板301。如图8所示，两个半圆框式套管结构间为可拆卸式连接，具体的，两个半圆框式套管结构的半套管100套设在换热管外，两个半圆框式套管结构的安装板301上设有安装孔，两个半圆框式套管结构间通过螺栓螺母实现可拆卸式连接，这种可拆卸式连接结构方便框式套管3-1的更换与维护。所述可拆卸式连接还可以设置为其他现有的可拆卸的连接方式，此处不做限制。

本实施例中，换热器壳体12内水平方向和竖直方向均设置多根换热管，竖直方向的相邻两层的换热管错开设置，这样设置，从上层框式套管换热出来的高温颗粒落入下层框式套管上，提高了换热效率。图中换热管上设置的框式套管的数量、具体尺寸不用于限制本发明，可以根据具体工况设置。

本实施例中，框式套管3-1的外环管为圆柱形外管，在其他实施方式中，外环管的形状可以为多棱柱形，如四棱柱、五棱柱、六棱柱等，或其他形状。

在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (10)

1.一种颗粒换热器，包括换热器壳体、换热管和颗粒分布器，所述换热器壳体内固定设置换热管、固定环，顶部设置颗粒下料口，所述固定环位于所述换热管与所述颗粒下料口之间，所述固定环上设置有颗粒分布器；其特征在于，所述换热管外表面设置框式套管，所述框式套管包括内环管和外框，所述内环管和所述外框之间采用后盖板连接，所述内环管套设在换热管外表面，所述框式套管能够绕所述换热管转动；所述外框沿轴向设置有多个长条形孔。

2.根据权利要求1所述的颗粒换热器，其特征在于，所述外框横截面为圆形或多边形。

3.根据权利要求2所述的颗粒换热器，其特征在于，所述外框横截面为圆形，所述长条形孔设置为3个，沿所述外框周向均匀分布。

4.根据权利要求3所述的颗粒换热器，其特征在于，所述框式套管为两个半圆框式套管结构，所述两个半圆框式套管结构为沿着所述框式套管的圆直径方向对开，形成的两个独立的半圆框式套管结构；所述两个半圆框式套管结构间为可拆卸式连接。

5.根据权利要求1所述的颗粒换热器，其特征在于，所述外框与所述内环管间设置导流板，所述导流板倾斜设置。

6.根据权利要求5所述的颗粒换热器，其特征在于，所述导流板设置在所述长条形孔和所述内环管之间，所述导流板的长度与所述长条形孔的长度相同。

7.根据权利要求1所述的颗粒换热器，其特征在于，所述换热器内设置多个所述换热管，上层换热管与下层换热管间错开设置，这样的结构使得：上层框式套管中流出的高温颗粒能够进入下层框式套管中。

8.根据权利要求7所述的颗粒换热器，其特征在于，每个所述换热管上至少设置2个所述框式套管；所述框式套管之间保持固定的间距，使得所述框式套管能够自由转动。

9.根据权利要求1所述的颗粒换热器，其特征在于，所述颗粒分布器采用多孔式孔板结构，孔板上的孔直径至少是颗粒直径10倍。

10.根据权利要求1-9任一项所述的颗粒换热器，其特征在于，所述框式套管采用高温耐磨材料。

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