CN114353566A - 一种兼具输送功能的颗粒换热装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种兼具输送功能的颗粒换热装置，所述装置包括：高温颗粒储罐，内置有吸热后的颗粒，所述高温颗粒储罐的下部设置有出料口；低温颗粒储罐，用于容纳换热后的颗粒，所述低温颗粒储罐的上部设置有进料口；换热器，所述换热器的第一端与所述高温颗粒储罐的出质口连接，所述换热器的第二端与所述低温颗粒储罐的进料口连接；其中，所述换热器中设置有输送装置，用于将所述出料口处的高温颗粒传送至所述进料口。

Description

一种兼具输送功能的颗粒换热装置

技术领域

本发明属于太阳能热发电技术领域，具体涉及一种兼具输送功能的颗粒换热装置。

背景技术

换热器(heat exchanger)，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。流体可以采用液体或具有流动性的固体颗粒，固体颗粒的价格低廉，储热温度高，是第三代塔式光热发电技术中最具应用潜力的技术之一。

但是，颗粒的流动性相较于液体差，使得颗粒的输运非常困难。目前，主流的输运措施是采取颗粒重力自流的方式。但是，重力自流要求颗粒热罐、颗粒换热器、颗粒冷罐自上而下依次布置，导致支撑结构的荷载过大，增加了电站建设难度和投资成本。颗粒储罐和颗粒冷罐均布置于地面则大大降低了建设难度和成本，但需要增加将颗粒热罐底部到颗粒换热器顶部的输送设备以及颗粒换热器底部到颗粒冷罐顶部的输送设备，也增加了高温输运设备的投资。

发明内容

基于上述问题，本发明提供了一种兼具输送功能的颗粒换热器，在实现颗粒换热的同时，垂直输送颗粒，减少了高温设备的使用，同时将颗粒热罐、冷罐和颗粒换热器均布置于地面，大大降低了储罐和换热器的建设成本。

为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

本申请提供了一种兼具输送功能的颗粒换热装置，所述装置包括：

高温颗粒储罐，内置有吸热后的颗粒，所述高温颗粒储罐的下部设置有出料口；

低温颗粒储罐，用于容纳换热后的颗粒，所述低温颗粒储罐的上部设置有进料口；

换热器，所述换热器的第一端与所述高温颗粒储罐的出料口连接，所述换热器的第二端与所述低温颗粒储罐的进料口连接；

其中，所述换热器中设置有输送装置，用于将所述出料口处的高温颗粒传送至所述进料口。

在一个可能的实现方式中，所述换热器包括换热管和套设在换热器外部的换热器壳体，换热管位于换热器壳体的轴线上，围绕所述换热管设置有螺旋绞刀，所述螺旋绞刀与换热器壳体固定连接。

在一个可能的实现方式中，所述换热管的输入端设置在换热器上部。

在一个可能的实现方式中，所述换热器壳体外套设有传动轮，传动轮与换热器壳体固定连接。

传动轮在外部传动机构的带动下转动，并带动换热器壳体和螺旋绞刀转动。

在一个可能的实现方式中，所述螺旋绞刀为中空结构，其靠近高温颗粒储罐的一端设置有进气口，所述螺旋绞刀的表面设置有布风孔；所述进气口与气体供给系统连接。

气体供给系统包括气泵，由气泵向进气口供给气体，使换热器中的颗粒呈鼓泡流态化状态。

在一个可能的实现方式中，颗粒换热装置还包括气体入口集箱，所述气体入口集箱与所述螺旋绞刀的进气口连通。

在一个可能的实现方式中，所述换热管的外壁与所述螺旋绞刀之间预留有缝隙。

在一个可能的实现方式中，所述驱动装置包括一电机，所述电机通过传送带与传动轮连接，通过电机转动带动所述换热器壳体转动，从而带动与所述换热器壳体固定连接的螺旋绞刀转动。

在一个可能的实现方式中，所述颗粒换热装置还包括：

气固分离器，其设置在所述换热器的第二端和低温颗粒储罐之间。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：

1.本申请的一种实施方式兼具颗粒换热器与颗粒输送设备的功能，且采用螺旋结构强化颗粒扰动，增强了颗粒的换热性能。

2.本申请中气体供给系统提供的气体与颗粒换热后对换热管内的工质进行加热，该气体产生的对流换热强化了换热性能。同时也强化了颗粒的扰动，增加了颗粒与换热管之间的直接换热。

3.本申请中气体供给系统提供的气体在烟囱效应的作用下从换热管与螺旋绞刀之间的缝隙向上流动，使颗粒呈鼓泡流态化状态，一方面阻止了颗粒自缝隙泄漏，提高了输送效率，另一方面也防止了颗粒堵塞缝隙造成颗粒卡死，降低了对换热管的磨损。

4.本申请提供的兼具输送功能的颗粒换热器，至少节省了一台高温输送设备的使用，同时使得主要设备可以布置于地面，大大降低了颗粒储换热系统的建设成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中换热装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中换热器的结构示意图；

图3为本发明实施例中螺旋绞刀结构示意图。

标号：

A-高温颗粒储罐；B-换热器；C-低温颗粒储罐；

a1-工质；b1-冷颗粒；b2-热颗粒；c1-气体入口；c2-气体出口；1-热颗粒入口；2-换热器壳体；3-螺旋绞刀；4-传动轮；5-传动带；6-电机；7-换热管；8-气体入口集箱；9-气固分离器；

301-螺旋绞刀上表面；302-螺旋绞刀下表面；303-布风孔；304-缝隙。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本申请提供的兼具输送功能的颗粒换热装置，包括：高温颗粒储罐A，该高温颗粒储罐A内置有吸热后温度较高的颗粒，在高温颗粒储罐的下部设置有出料口。示例性的，该出料口可以设置在高温颗粒储罐A侧壁的下部。低温颗粒储罐C，用于容纳换热后温度较低的颗粒，低温颗粒储罐C的上部设置有进料口。示例性的，该进料口可以设置在低温颗粒储罐C侧壁的上部。换热器B，该换热器B的第一端与高温颗粒储罐A的出料口连接，第二端与所述低温颗粒储罐的进料口连接；其中，换热器B中设置有输送装置，用于将所述出料口处的高温颗粒传送至所述进料口。

由于该换热器连接两个储罐，用于将位置较低的出料口处的颗粒运送到位置较高的进料口，因此作为本申请中一个较佳的示例性实施例，该换热器为竖直放置。当然，在其他可能的实现方式中，也可以采用具有一定倾角的姿态放置，因此这种方式也用在本申请的保护范围中。

如图2所示，换热器包括：设置在中部的换热管7和套设在换热器外部的换热器壳体，换热管位于换热器壳体的轴线上，换热管7的输入端设置在换热器上部，冷的工质a1自换热管7的输入端进入换热管7。该换热管7中流通的工质，用于收集流经换热器中热颗粒的热量。工质a1的流动方向为自上而下

围绕换热管7设置有螺旋绞刀3，该螺旋绞刀3与外部的换热器壳体2固定连接。

换热器壳体2的外部套设有传动轮4，传动轮与换热器壳体固定连接，在外部驱动装置的作用下，换热器壳体2带动与之固定的螺旋绞刀3进行旋转，从而将高温颗粒储罐A中的颗粒传送到低温颗粒储罐C中。传动轮4在外部传动机构的带动下转动，并带动换热器壳体和螺旋绞刀转动。示例性的，该驱动装置包括一电机6，电机6通过传送带与换热器壳体2上设置的传动轮4连接，通过传送带5带动换热器壳体2转动，从而带动与换热器壳体2固定连接的螺旋绞刀3转动。该过程换热管7始终维持不动，螺旋绞刀3与换热器壳体2固定，换热器壳体2与传动轮4固定，在传动带5的带动下，螺旋绞刀3不断旋转，使热颗粒b2自下而上运动，完成输送。热颗粒b2在垂直输送的过程中与换热管7接触换热，由于螺旋绞刀3不断旋转，颗粒在垂直输送过程中扰动加剧，强化了颗粒与工质a1的换热，换热后的冷颗粒b1进入低温颗粒储罐C中。

结合图2和图3，螺旋绞刀3为中空结构，其靠近高温颗粒储罐的一端设置有进气口，所述螺旋绞刀的表面设置有布风孔303，颗粒换热装置还包括气体入口集箱8，该气体入口集箱8与螺旋绞刀的进气口连通；其中，进气口通过气体入口集箱8与气体供给系统连接。气体供给系统包括气泵，由气泵向进气口供给气体，使换热器中的颗粒呈鼓泡流态化状态。

螺旋绞刀3上设置有布风孔303。优选的，该布风孔303设置在螺旋绞刀3的上表面。换热管7的外壁与螺旋绞刀3之间预留有缝隙，使换热管7和螺旋绞刀3脱离。

本示例性实施例中的螺旋绞刀3采用中空设计，内部留有循环气体流道，在螺旋绞刀上表面301布有布风孔303，螺旋绞刀下表面302无布风孔。颗粒在绞刀带动下强化扰动的同时，气流穿过颗粒层，作为颗粒和换热管间接换热的介质，产生部分对流换热，同时也强化颗粒扰动，增强颗粒的换热性能。

气体首先从螺旋绞刀3流出后，首先与底部热颗粒换热，因此换热器底部气体温度高，顶部温度低，产生的气体密度差形成“烟囱效应”，气体经过换热管与螺旋绞刀3之间的缝隙304自下往上流动，阻止颗粒自缝隙下落，提高颗粒输送效率，也防止了颗粒堵塞缝隙，减小螺旋绞刀3旋转过程中堵塞颗粒对换热管7的磨损。

气体通过气体入口集箱8从底部绞刀处的气体入口c1进入，自螺旋绞刀上表面301各布风孔303流出后，与颗粒汇集于换热器7的顶部，而后通过设置在换热器的第二端和低温颗粒储罐之间的气固分离器9进行分离，从气体出口c2流出，气体可循环使用，以减少热量损失。

本发明提供了一种兼具输送功能的颗粒换热器，强化了颗粒换热性能，减少了高温设备的使用，同时将颗粒热罐、冷罐和颗粒换热器均布置于地面，大大降低了储罐和换热器的建设成本。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性地，本申请的真正范围和精神由上述的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种兼具输送功能的颗粒换热装置，其特征在于，所述装置包括：

高温颗粒储罐，内置有吸热后的颗粒，所述高温颗粒储罐的下部设置有出料口；

低温颗粒储罐，用于容纳换热后的颗粒，所述低温颗粒储罐的上部设置有进料口；

换热器，所述换热器的第一端与所述高温颗粒储罐的出料口连接，所述换热器的第二端与所述低温颗粒储罐的进料口连接；

其中，所述换热器中设置有输送装置，用于将所述出料口处的高温颗粒传送至所述进料口。

2.根据权利要求1所述的一种兼具输送功能的颗粒换热装置，其特征在于，所述换热器包括换热管和套设在换热器外部的换热器壳体，换热管位于换热器壳体的轴线上，围绕所述换热管设置有螺旋绞刀，所述螺旋绞刀与换热器壳体固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种兼具输送功能的颗粒换热装置，其特征在于，所述换热管的输入端设置在换热器上部。

4.根据权利要求2所述的一种兼具输送功能的颗粒换热装置，其特征在于，所述换热器壳体外套设有传动轮，传动轮与换热器壳体固定连接。

5.根据权利要求2所述的一种兼具输送功能的颗粒换热装置，其特征在于，所述螺旋绞刀为中空结构，其靠近高温颗粒储罐的一端设置有进气口，所述螺旋绞刀的表面设置有布风孔；所述进气口与气体供给系统连接。

6.根据权利要求5所述的一种兼具输送功能的颗粒换热装置，其特征在于，颗粒换热装置还包括气体入口集箱，所述气体入口集箱与所述螺旋绞刀的进气口连通。

7.根据权利要求5所述的一种兼具输送功能的颗粒换热装置，其特征在于，所述换热管的外壁与所述螺旋绞刀之间预留有缝隙。

8.根据权利要求4所述的一种兼具输送功能的颗粒换热装置，其特征在于，所述驱动装置包括一电机，所述电机通过传送带与传动轮连接，通过电机转动带动所述换热器壳体转动，从而带动与所述换热器壳体固定连接的螺旋绞刀转动。

9.根据权利要求1所述的一种兼具输送功能的颗粒换热装置，其特征在于，所述颗粒换热装置还包括：

气固分离器，其设置在所述换热器的第二端和低温颗粒储罐之间。

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