CN114136131B - 一种采用弧形砖固体材料的储热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用弧形砖固体材料的储热装置，包括：一外壳，为空心保温壳体，其两侧分别为第一端口和第二端口；储热墙，设置在外壳内部，其包括由上至下设置的多排储热组件；每排储热组件，包括并列、间隔设置的多个波浪形储热单元；每个储热单元由多个弧形储热砖串联而成；同一排中、相邻储热单元之间形成换热介质流通通道；相邻的各个弧形储热砖之间形成拼接缝，上下相邻的各排储热组件的各个拼接缝不在同一条竖直线上；其中，储热墙，用于接收从第一端口或第二端口传送来的换热介质，完成储热或放热。解决了现有技术中储热装置存在换热效率较低、设备占地面积较大的问题。

Description

一种采用弧形砖固体材料的储热装置

技术领域

本发明属于储热技术领域，具体涉及一种采用弧形砖固体材料的储热装置。

背景技术

近年来，中国正在寻求可持续性、包容性和韧性的经济增长方式，碳达峰碳中和目标愿景要求中国建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，建立清洁、低碳、高效、安全的现代化能源生产和消费体系。节能减排是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是实现碳达峰碳中和愿景的重要手段。

工业生产中有大量热量因为供需之间的时间上和空间上不匹配的原因，无法利用，被直击排放到空气中，导致了资源的浪费。使用储热设备是解决该问题，提高热能利用率的有效方法。

固体储热常用储热介质为高温混凝土、岩石、陶瓷、金属等材料，其中高温混凝土具有材料成本低、化学性质稳定、可塑性高的优点。现有的混凝土固体储热装置结构中，储热体多采用长方体、柱体等结构，这类储热装置存在换热效率较低，设备占地面积较大，支撑构件多，设备成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用弧形砖固体材料的储热装置，以解决现有技术中储热装置存在换热效率较低、设备占地面积较大的问题。

本发明采用以下技术方案：一种采用弧形砖固体材料的储热装置，包括：

一外壳，为空心保温壳体，其两侧分别为第一端口和第二端口；

储热墙，设置在外壳内部，其包括由上至下设置的多排储热组件；每排储热组件，包括并列、间隔设置的多个波浪形储热单元；每个储热单元由多个弧形储热砖串联而成；同一排中、相邻储热单元之间形成换热介质流通通道；相邻的各个弧形储热砖之间形成拼接缝，上下相邻的各排储热组件的各个拼接缝不在同一条竖直线上；

其中，储热墙，用于接收从第一端口或第二端口传送来的换热介质，完成储热或放热。

进一步的，每个弧形储热砖为弯曲形成弧形的板式结构。

进一步的，弧形储热砖弯曲为C形或S形。

进一步的，还包括多个连接结构，每个连接结构分为可相互卡接安装的子件和母件；每个弧形储热砖的左右端面分别设置子件和母件；连接结构，用于实现同一储热单元中、相邻弧形储热砖在水平方向上的连接固定。

进一步的，每个弧形储热砖的上下端面分别设置子件和母件；连接结构，用于实现各排储热组件中、上下相邻的弧形储热砖在竖直方向上的连接固定。

进一步的，子件为凸台结构，母件为形状与凸台相适应的凹槽结构。

本发明的有益效果是：本发明的一种采用弧形砖固体材料的储热装置采用弧形储热砖串联形成波浪形换热介质流通通道的结构，气体流通通道比同样长度尺寸的直形墙气体通道长，受热时间加长，换热效果增强，换热量提高。同样体积和高度的储热体体积在本发明结构中，储热装置宽度只增加两个弧形砖的弧高，储热装置长度却大大的缩短了，整体占地面积减少。

附图说明

图1为本发明一种采用弧形砖固体材料的储热装置的结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视图；

图3为图1中的B-B剖视图；

图4为本发明实施例1的结构示意图；

图5为本发明实施例2的结构示意图；

图6为图4中的储热砖Ⅰ的结构示意图；

图7为图4中的储热砖Ⅱ的结构示意图；

图8为图5中的储热砖Ⅲ的结构示意图；

图9为图5中的储热砖Ⅳ的结构示意图；

图10为图6-图9中的储热砖Ⅰ、储热砖Ⅱ、储热砖Ⅲ、储热砖Ⅳ的C向展开向视图；

图11为图10中的D-D剖视图；

图12为图5中的储热砖Ⅴ的结构示意图；

图13为图5中的储热砖Ⅵ的结构示意图；

图14为图12和图13中的E向展开向视图；

图15图14中的F-F剖视图；

图16为储热砖Ⅰ、储热砖Ⅱ、储热砖Ⅲ、储热砖Ⅳ的砌筑展开视图。

其中，1.外壳；2.储热砖Ⅰ；3.储热砖Ⅱ；4储热砖Ⅲ；5.储热砖Ⅳ，6.储热砖Ⅴ，7.储热砖Ⅵ，8.弧形储热砖，9.拼接缝，10.第一端口，11.第二端口，12.子件，13.母件，14.换热介质流通通道。

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。

本发明提供了一种采用弧形砖固体材料的储热装置，如图1所示，包括外壳1和储热墙。其中，外壳1为空心的具有保温层的壳体，其只具有两个开口，分别为第一端口10和第二端口11。通常储热时，高温换热介质从第一端口10进、从第二端口11出；放热时，低温换热介质从第二端口11进、从第一端口10出。

储热墙设置在外壳1内部，储热墙包括由上至下设置的多排储热组件，每一排储热组件包括并列、间隔设置的多个波浪形储热单元，相邻储热单元之间形成换热介质流通通道14。储热墙，接收从第一端口10或第二端口11传送来的换热介质，完成储热或放热过程。相邻储热单元之间形成波浪缝隙通道内的气体成波浪形流动，空气充放热过程中一直折向行进，加强空气扰动混合，通过不断破坏气体与固体间的传热边界层，降低传热热阻，提高充放热传热系数，换热效率及换热量都相应提高。

具体的，如图2所示，其表示的图1中A-A截面处的一排储热组件的布置形式，其包括并列、间隔设置的多个波浪形储热单元。每个储热单元由多个弧形储热砖8串联而成。同一排中、相邻储热单元之间形成换热介质流通通道14。相邻的各个弧形储热砖8之间形成拼接缝9，同一排中的各个拼接缝9在同一条竖直线上。弧形储热砖8材质为固体储热材料。

如图3所示，其表示的是图1中B-B截面的一排储热组件的布置形式，其包括并列、间隔设置的多个波浪形储热单元。每个储热单元由多个弧形储热砖8串联而成。同一排中、相邻储热单元之间形成换热介质流通通道14。相邻的各个弧形储热砖8之间形成拼接缝9，同一排中的各个拼接缝9在同一条竖直线上。

如图16，并结合图1-图3可以看出，上下相邻的不同排的储热组件中，各个拼接缝9不在同一条竖直线上。错缝砌筑，不形成十字交叉砖缝，各储热砖之间以高温粘结剂密封粘接。砖缝为砌体的薄弱部位，砌体一般都是竖向承载，所以竖向的错缝可以加强墙体稳固性。

在一些实施例中，每个弧形储热砖8为弯曲形成弧形的板式结构。多个弧形结构的拼接，可以使得形成的换热介质流通通道14的内壁光滑，无棱角，降低通道内的流程阻力，且不易产生磨损。

在一些实施例中，如图4和图8所示，弧形储热砖8可以弯曲为C形或S形。无论弧形储热砖8的具体形式，目的是拼接后形成光滑表面。

在一些实施例中，一种采用弧形砖固体材料的储热装置还包括多个连接结构，每个连接结构分为可相互卡接安装的子件12和母件13。子母件的结构形式不限，目的是用于实现相邻弧形储热砖8的连接固定，便于安装。

如图4-图9、图12-图13所示，每个弧形储热砖8的左右端面分别设置子件12和母件13；连接结构用于实现同一储热单元中、相邻弧形储热砖8在水平方向上的连接固定，连接处形成拼接缝9。

在一些实施例中，如图10-图11、图14和图15所示，每个弧形储热砖8的上下端面分别设置子件12和母件13。连接结构用于实现各排储热组件中、上下相邻的弧形储热砖8在竖直方向上的连接固定，连接处形成拼接缝9。

在一些实施例中，子件12为凸台结构，母件13为形状与凸台相适应的凹槽结构。比如为棱柱凸台与凹槽、或圆弧与圆缺。

实施例1

如图4所示，储热单元由多个弧形储热砖8串联而成，具体的，其是由多个储热砖Ⅰ2和储热砖Ⅱ3串联而成。如图6和图7所示，储热砖Ⅰ2与储热砖Ⅱ3为镜像结构，储热砖Ⅰ2与储热砖Ⅱ3的内弧半径相等。储热砖Ⅰ2与储热砖Ⅱ3的两端分别设置有母件13和子件12，相邻储热砖Ⅰ2的子件12与储热砖Ⅱ3的母件13可拆卸连接。

实施例2

如图5所示，储热单元由多个弧形储热砖8串联而成，具体的，其是由多个储热砖Ⅲ4和储热砖Ⅳ5串联而成，其两端分别为储热砖Ⅴ6和储热砖Ⅵ7。如图8和图9所示，储热砖Ⅲ4与储热砖Ⅳ5为镜像，如图12和图13所示，储热砖Ⅴ6与储热砖Ⅵ7为镜像。储热砖Ⅲ4、储热砖Ⅳ5、储热砖Ⅴ6和储热砖Ⅵ7的内弧半径均相等。储热砖Ⅲ4、储热砖Ⅳ5、储热砖Ⅴ6和储热砖Ⅵ7的两端分别设置有母件13和子件12，相邻储热砖Ⅲ4的子件12与储热砖Ⅳ5的母件13可拆卸连接。储热砖Ⅴ6和储热砖Ⅵ7分别设置在同一个储热单元的两端。

现有的直形储热墙的墙与墙之间需增加大量的连接砖或连接件，使所有墙体连成一体，防止倒塌；短圆柱形储热体之间需增加较多连接件和支撑件将储热体连城一体；长圆柱形储热体内部需要增加金属骨架，外部增加支撑件，将储热体连城一体。这些连接件和支撑件多为耐高温金属或非规则结构的固体材料异形件，其生产成本高，结构复杂。

而本发明的弧形储热砖由于墙体稳固性强，只需要少量或不需要连接件就可组装成一体，生产成本低。多个弧形储热砖8形成储热墙，储热墙体外形为波浪形结构，相对于直形墙结构，波浪形墙底部各支撑点不在一条直线上，支撑稳固性加强，且各行各列砖缝错开，使其更加牢固稳定，不易倾倒，设备整体结构稳固可靠，安全性提高。和直形储热墙比较，由于本发明的墙体成波浪形，同样体积和高度的储热体体积在本发明结构中，储热装置宽度只增加两个弧形砖的弧高，储热装置长度却大大的缩短了，整体占地面积减少。

本发明的一种采用弧形砖固体材料的储热装置采用弧形储热砖8串联形成波浪形换热介质流通通道14的结构，气体流通通道比同样长度尺寸的直形墙气体通道长，受热时间加长，比直形墙的受热面积大。柱形储热体的迎风面的背面有烟气死区，同体积储热材料时，其受热面积也远小于本发明的受热面积。因此本发明的一种采用弧形砖固体材料的储热装置的换热效果增强，换热量提高。储热墙仅在弧形砖的弧顶或弧底与侧墙连接，相比烟气与整个侧墙直接接触或储热墙与整个侧墙接触的结构，点线式接触结构保证了储热体与侧墙之间的接触面积极小，其传热量很小，散热损失大大减少，热利用率高。

Claims (6)

1.一种采用弧形砖固体材料的储热装置，其特征在于，包括：

一外壳(1)，为空心保温壳体，其两侧分别为第一端口(10)和第二端口(11)；

储热墙，设置在所述外壳(1)内部，其包括由上至下设置的多排储热组件；每排所述储热组件，包括并列、间隔设置的多个波浪形储热单元；每个所述储热单元由多个弧形储热砖(8)串联而成；同一排中、相邻所述储热单元之间形成换热介质流通通道(14)；相邻的各个所述弧形储热砖(8)之间形成拼接缝(9)，上下相邻的各排所述储热组件的各个拼接缝(9)不在同一条竖直线上；

其中，所述储热墙，用于接收从所述第一端口(10)或所述第二端口(11)传送来的换热介质，完成储热或放热。

2.如权利要求1所述的一种采用弧形砖固体材料的储热装置，其特征在于，每个所述弧形储热砖(8)为弯曲形成弧形的板式结构。

3.如权利要求2所述的一种采用弧形砖固体材料的储热装置，其特征在于，所述弧形储热砖(8)弯曲为C形或S形。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的一种采用弧形砖固体材料的储热装置，其特征在于，还包括多个连接结构，每个所述连接结构分为可相互卡接安装的子件(12)和母件(13)；每个所述弧形储热砖(8)的左右端面分别设置所述子件(12)和母件(13)；所述连接结构，用于实现同一所述储热单元中、相邻所述弧形储热砖(8)在水平方向上的连接固定。

5.如权利要求4所述的一种采用弧形砖固体材料的储热装置，其特征在于，每个所述弧形储热砖(8)的上下端面分别设置所述子件(12)和母件(13)；所述连接结构，用于实现各排所述储热组件中、上下相邻的所述弧形储热砖(8)在竖直方向上的连接固定。

6.如权利要求5所述的一种采用弧形砖固体材料的储热装置，其特征在于，所述子件(12)为凸台结构，所述母件(13)为形状与所述凸台相适应的凹槽结构。