CN117346576A - 一种均衡输热的储热装置 - Google Patents

Abstract

一种均衡输热的储热装置，包括壳体、蓄热堆、电加热装置、循环风机、热扩散系统，固体蓄热砖上是设有储热孔，储热孔中插接电加热装置；热扩散系统包括热隔绝板、送风管道；送风管道依次贯穿多个释热送风通道和多个第二安装孔设置；送风管道包括进风道和多个连通的子风道，进风道与循环风机的风管连接，进风道和子风道连通，子风道包括互相连通的子进风道部、逸出风道部、子出风道部，逸出风道部设有向外贯穿送风管道的逸出气孔，本技术方案中多道逸出的低温气流匀速与热空气混合，每块蓄热砖上产生等温的释热气流，整个蓄热堆中产生均匀的释热气流输送到热交换设备中，减少温度衰减，提升放热效率。

Description

一种均衡输热的储热装置

技术领域

本发明涉及储能设备领域，具体涉及一种均衡输热的储热装置。

背景技术

低谷电能储存技术是指在电力需求较低的时段，例如夜间或非工作日时，将电能以各种形式储存起来，然后在需要的时候释放出来供电使用。这项技术可以通过多种方式实现，其中包括固体蓄热转化技术。固体蓄热转化技术通常涉及将电能转化为热能，并储存在固体材料中，然后在需要时通过热能再将其转化回电能，可以帮助平衡电力系统的负荷，避免在高峰期出现电力短缺，并最大限度地利用清洁能源。

公开号为CN107300258B的中国专利申请文件公开了一种基于梯级储热用热的低谷电和弃风电利用装置与技术，使用高压低谷电/弃风电将循环空气加热至设计存储温度以上，加热后的高温循环空气流经储热室不同区域的储热材料逐级加热，通过温控仪实现储热过程控制；用电高峰或非弃风时段需要用热时，调控循环风机，驱动循环空气进入储热层与其换热，加热后的空气通过热交换器与由循环泵驱动的传热流体换热，将热能传递给热用户侧，换热后的空气温度降低，经循环风机实现循环；本发明将加热元件和储热层分离，储热层和供热区域分离，解决了目前高压电热储能装置中储热材料高温高电压下导电的安全问题，同时通过储热层分区和循环风的控制，调控储热层中温度前沿，实现热的梯级存储和利用，然而该技术方案，通过底部单一设置的电加热室与循环风扇带入的冷空气进行混合向上辐射热空气，通过储热/释热单元进行储存，实际整个储热/释热单元中储存的热量不同，辐射热空气速度慢，过程中存在温度衰减问题，影响热利用率。

发明内容

本发明提供一种均衡输热的储热装置，整个蓄热堆中产生均匀的释热气流输送到热交换设备中，减少温度衰减，提升放热效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种均衡输热的储热装置，包括壳体、蓄热堆、电加热装置、循环风机、热扩散系统，所述蓄热堆、所述电加热装置、所述循环风机、所述热扩散系统均设于所述壳体内，所述蓄热堆包括前后设置的多面蓄热墙体，所述蓄热墙体包括层叠堆放的多块固体蓄热砖，所述固体蓄热砖上是设有储热孔，所述储热孔中插接所述电加热装置，所述固体蓄热砖在所述储热孔的上下方均有合适设有截面为半圆形的贯通槽，上下相连的两块所述固体蓄热砖组成蓄热组块，相邻的两个所述贯通槽形成释热送风通道；

所述热扩散系统包括热隔绝板、送风管道；所述热隔绝板设于前后相邻两个所述蓄热墙体之间，所述热隔绝板对应所述储热孔开设有第一安装孔，所述电加热装置依次贯穿多个所述储热孔和多个所述第一安装孔设置，所述热隔绝板对应所述释热送风通道设有第二安装孔，所述送风管道依次贯穿多个所述释热送风通道和多个所述第二安装孔设置；

所述送风管道包括进风道和多个连通的子风道，所述进风道与所述循环风机的风管连接，所述进风道和所述子风道连通，所述子风道包括互相连通的逸出风道部、子出风道部，所述逸出风道部设有向外贯穿所述送风管道的逸出气孔。

作为优选，所述进风道为内径一致圆筒形风道；

所述送风管道内在轴心处设有轴安装杆，所述轴安装杆一端与所述进风道的进风端通过内壁连接杆连接，所述轴安装杆另一端与处于所述送风管道末端的所述子风道的所述子出风道部末端的所述内壁连接杆连接；

所述子进风道部的进风口与所述进风道或相邻所述子风道中子出风道部的出风口连接；

所述逸出风道部包括匀速段和增速段，所述逸出气孔设于所述匀速段上，所述匀速段内径在朝向所述增速段方向上逐渐变大，所述匀速段内腔中设有均速调速件。

作为优选，所述轴安装杆贯穿所述均速调速件与所述均速调速件的中轴线重合，所述均速调速件包括圆弧形的加速导流头、内径渐大的侧导流喇叭，所述侧导流喇叭的倾斜角度大于所述匀速段的倾斜角度。

作为优选，所述增速段的内腔中设有增速调速件，所述轴安装杆贯穿所述均速调速件与所述增速调速件的中轴线重合，所述增速调速件为朝向所述匀速段内径逐渐增大的椎体。

作为优选，所述增速调速件的圆锥角角度小于所述增速段的倾斜角度。

作为优选，所述增速调速件最大内径小于所述侧导流喇叭的最大内径，所述增速调速件的圆锥底部伸入所述侧导流喇叭内部。

作为优选，所述第二安装孔的孔径大于所述释热送风通道的直径，所述送风管道贯穿所述第二安装孔部分外表面套接隔热套。

作为优选，所述蓄热墙体中的多层蓄热组块层错位设置，上下两块对称设置的固体蓄热砖之间通过多孔辐射传热板间隔，每层所述蓄热组块层中左右相邻两组所述蓄热组块之间分离设置形成散热通道。

作为优选，所述壳体自下而上依次包括送风部、储热/释热部、换热部，所述送风部和所述储热/释热部通过隔热绝缘层相隔离，所述储热/释热部和所述换热部通过绝缘导热层相隔离；

所述隔热绝缘层包括隔热板和绝缘子，所述隔热板和所述蓄热堆底部连接，所述隔热板下部通过所述绝缘子支撑，所述循环风机设于所述绝缘子构成的空间里，所述循环风机通过风管与所述进风道连接；

所述储热/释热部为上下均具有开口的隔热箱体，所述蓄热堆、所述电加热装置、所述热扩散系统设于所述储热/释热部中；

所述绝缘导热层为有多通孔绝缘板，所述绝缘导热层与所述储热/释热部的上部连接，所述换热部外接热交换设备。

综上所述，本发明具有如下有益效果。

通过设置热扩散系统中的送风管道，通过送风管道的进风道与循环风机连接接收循环风机产生的低温气流，低温气流通过子风道的逸出气孔向固体蓄热砖鼓风，从逸出气孔鼓出的多股低于固体蓄热砖温度的低温气流与固体蓄热砖均匀交汇，使得低温气体均速全面的与固体蓄热砖存储的热空气混合，并向固体蓄热砖外持续鼓携带热空气的释热气流，确保有更多更均匀的释热气流输送到热交换设备中，减少温度衰减，提升放热效率。

热隔绝板可以保证减少每面蓄热墙体之间热交换的互相影响，减少由于每面蓄热墙体之间存在温差情况下，在释热过程中发生的横向冷热气流流动，减少横向冷热气流流动后保证更多为向上的释热气流流动，减少温度衰减，提升放热效率。

在送风管道内在轴心处设有轴安装杆，轴安装杆上安装均速调速件、增速调速件，使得在匀速段的低温气流流速保持一致，故而从逸出气孔逸出的逸出气流的流速保持一致，则到固体蓄热砖上的气体流速一致，与固体蓄热砖上储存的热空气交汇后产生匀速向外辐射的释热气流。

逸出风道部包括朝向子出风道部半径逐渐变大的匀速段、和更靠近子出风道部内径快速收拢的增速段，匀速段配合均速调速件实现每个逸出气孔逸出的逸出气流的流速保持一致，同时设置均速调速件包括圆弧形的加速导流头、内径渐大的侧导流喇叭，侧导流喇叭的倾斜角度大于匀速段的倾斜角度保证未从逸出气孔逸出剩余气体能保持匀速的流速向前流动；增速段以及子出风道部配合增速调速件，实现进入下一个子风道中逸出风道部的低温空气流速与前一个子风道中进入逸出风道部时的流速保持一致，以保证整个送风管道中从逸出气孔逸出的逸出气流的流速保持一致。

通过设置子风道中的具体结构变化，配合匀速调速件和增速调速件，实现对低温气流的防回流作用

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为一种均衡输热的储热装置除前板后的整体结构示意图。

图2为一种均衡输热的储热装置除后板后的整体结构示意图。

图3为一种均衡输热的储热装置的侧截面示意图。

图4为一种均衡输热的储热装置中蓄热墙体的正视图。

图5为一种均衡输热的储热装置中固体蓄热砖的正视图。

图6为一种均衡输热的储热装置中进风道和两段子风道装配在一起时的立体结构示意图。

图7是图6的截面示意图。

图8为一种均衡输热的储热装置中轴安装杆、加速导流头、侧导流喇叭和内壁连接杆的装配图。

图9为图8的截面示意图。

图中：1、壳体，2、电加热装置，3、循环风机，4、蓄热墙体，5、固体蓄热砖，6、储热孔，7、贯通槽，8、释热送风通道，9、热隔绝板，10、送风管道，11、第一安装孔，12、第二安装孔，13、进风道，14、子风道，15、逸出风道部，16、子出风道部，17、逸出气孔，18、轴安装杆，19、匀速段，20、增速段，21、均速调速件，22、增速调速件，23、隔热套，24、多孔辐射传热板，25、加速导流头，26、侧导流喇叭，27、内壁连接杆，A、送风部，B、储热/释热部，B1、隔热绝缘层，B11、隔热板，B12、绝缘子,C、换热部，C1、多通孔绝缘板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。

实施例一

如图1至图9所示，一种均衡输热的储热装置，包括壳体1、蓄热堆、电加热装置2、循环风机3、热扩散系统和控制部。其中电加热装置2为内部设有的电加热元件的加热棒，蓄热堆、电加热装置2、循环风机3、热扩散系统均设于壳体1内，控制部与循环风机3连接，用于控制循环风机3产生风力的大小，以便更好地对热扩散系统输入的风力进行调节，蓄热堆包括前后设置的多面蓄热墙体4，蓄热墙体4包括层叠堆放的多块固体蓄热砖5，固体蓄热砖5上设有储热孔6，储热孔6中插接电加热装置2，固体蓄热砖5在储热孔6的上下方均有合适设有截面为半圆形的贯通槽7，上下相连的两块固体蓄热砖5组成蓄热组块，相邻的两个贯通槽7形成释热送风通道8；

热扩散系统包括热隔绝板9、送风管道10；热隔绝板9设于前后相邻两个蓄热墙体4之间，热隔绝板9可以保证减少每面蓄热墙体4之间热交换的互相影响，减少由于每面蓄热墙体4之间存在温差情况下，在释热过程中发生的横向冷热气流流动，减少横向冷热气流流动后保证更多为向上的释热气流流动，减少温度衰减，提升放热效率。热隔绝板9对应储热孔6开设有第一安装孔11，电加热装置2依次贯穿多个储热孔6和多个第一安装孔11设置，热隔绝板9对应释热送风通道8设有第二安装孔12，送风管道10依次贯穿多个释热送风通道8和多个第二安装孔12设置；

送风管道10包括进风道13和多个连通的子风道14，进风道13与循环风机3的风管连接，进风道13和子风道14连通，子风道14包括互相连通的逸出风道部15、子出风道部16，逸出风道部15设有向外贯穿送风管道10的逸出气孔17。

通过设置热扩散系统中的送风管道10，通过送风管道10的进风道13与循环风机3连接接收循环风机3产生的低温气流，低温气流通过子风道14的逸出气孔17向固体蓄热砖5鼓风，从逸出气孔17鼓出的多股低于固体蓄热砖5温度的低温气流与固体蓄热砖5均匀交汇，使得低温气体匀速全面的与固体蓄热砖5存储的热空气混合，并向固体蓄热砖5外持续鼓携带热空气的释热气流，确保有更多更均匀的释热气流输送到热交换设备25中，减少温度衰减，提升放热效率。

进风道13为内径一致圆筒形风道；

送风管道10内在轴心处设有轴安装杆18，轴安装杆18一端与进风道13的进风端通过内壁连接杆27连接，轴安装杆18另一端与处于送风管道10末端的子风道14的子出风道部16末端的内壁连接杆连接；

子进风道13部的进风口与进风道13或相邻子风道14中子出风道部16的出风口连接；

逸出风道部15包括匀速段19和增速段20，逸出气孔17设于匀速段19上，匀速段19内径在朝向增速段20方向上逐渐变大，匀速段19内腔中设有匀速调速件21。

在送风管道10内在轴心处设有轴安装杆18，轴安装杆18上安装均速调速件21、增速调速件22，使得在匀速段19的低温气流流速保持一致，故而从逸出气孔17逸出的逸出气流的流速保持一致，则到固体蓄热砖5上各出的气体流速一致，与固体蓄热砖5上储存的热空气交汇后产生匀速向外辐射的释热气流。

轴安装杆18贯穿均速调速件21与均速调速件21的中轴线重合，将均速调速件21固定连接在轴安装杆18上，均速调速件21包括圆弧形的加速导流头25、内径渐大的侧导流喇叭26，侧导流喇叭26的倾斜角度大于匀速段19的倾斜角度。

低温气流进入匀速段19后首先遇到加速导流头25，经过圆弧形的导流面导流实现第一次加速，后沿着侧导流喇叭26导流面进行流动，由于一部分低温气流通过逸出气孔17逸出，导致流速衰减，故而设置侧导流喇叭26的倾斜角度大于匀速段19的倾斜角度，使得侧导流喇叭26与匀速段19之间的间距在流经路线上逐渐变小，通过气流截面的减小提升流动速度，以保证低温气流在匀速段19中的流速保持一致，即确保低温气流在匀速段19中从逸出气孔17逸出的流速一致。

增速段20的内腔中设有增速调速件22，轴安装杆18贯穿均速调速件21与增速调速件22的中轴线重合，将增速调速件22固定连接在轴安装杆18上，增速调速件22为朝向匀速段19内径逐渐增大的椎体，在实际应用时，增速调速件22可以为实心椎体或封闭的空心椎体，优选为空心封闭的空心椎体。

增速调速件22的圆锥角角度小于增速段20的倾斜角度，如此设置当均速段的低温气流通过增速调速件22到达增速段20，低温气流冲向增速段20后冲向增速调速件22，由于增速调速件22的圆锥角角度小于增速段20的倾斜角度，且增速调速件22伸入子出风道部16，低温气流从增速段20到达子出风道部16的流速逐渐增快，直至流出子出风道部16的低温气流流速等于同一个子风道中低温气流进入逸出风道部15时的流速。

增速调速件22最大内径小于侧导流喇叭26的最大内径，增速调速件22的圆锥底部伸入侧导流喇叭26内部。

逸出风道部15包括朝向子出风道部16半径逐渐变大的匀速段19、和更靠近子出风道部16内径快速收拢的增速段20，匀速段19配合均速调速件21实现每个逸出气孔17逸出的逸出气流的流速保持一致，同时设置均速调速件21包括圆弧形的加速导流头25、内径渐大的侧导流喇叭26，侧导流喇叭26的倾斜角度大于匀速段19的倾斜角度保证未从逸出气孔17逸出剩余气体能保持匀速的流速向前流动；增速段20以及子出风道部16配合增速调速件22，实现进入下一个子风道14中逸出风道部15的低温空气流速与前一个子风道14中进入逸出风道部15时的流速保持一致，以保证整个送风管道10中从逸出气孔17逸出的逸出气流的流速保持一致。

通过设置子风道14中的具体结构变化，配合匀速调速件21和增速调速件22，实现对低温气流的防回流作用。

第二安装孔12的孔径大于释热送风通道8的直径，送风管道10贯穿第二安装孔12部分外表面套接隔热套23。

蓄热墙体4中的多层蓄热组块层错位设置，上下两块对称设置的固体蓄热砖5之间通过多孔辐射传热板24间隔，每层蓄热组块层中左右相邻两组蓄热组块之间分离设置形成散热通道。

壳体1自下到上依次包括送风部A、储热/释热部B、换热部C，送风部A和储热/释热部B通过隔热绝缘层B1相隔离，储热/释热部B和换热部C通过绝缘导热层相隔离；

隔热绝缘层B1包括隔热板B11和绝缘子B12，隔热板B11和蓄热堆底部连接，隔热板B11下部通过绝缘子B12支撑，循环风机3设于绝缘子B12构成的空间里，循环风机3通过风管与进风道13连接。

储热/释热部B为上下均具有开口的隔热箱体，蓄热堆、电加热装置2、热扩散系统设于储热/释热部B中。进一步的进风道贯穿蓄热堆设置，在伸出储热/释热部B处设有出风端，未被使用到的低温气流从出风端流出，可以给储热/释热部B四周降温，同时冷空气向下走，吹向送风部A，保证送风部A环境温度适宜，保证循环风机3不受高温影响，使用寿命长。

绝缘导热层为有多通孔绝缘板C1，绝缘导热层与储热/释热部B的上部连接，换热部C外接热交换设备（图中未画出）。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前后”、“左右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

当然在本技术方案中，本领域的技术人员应当理解的是，术语“一”应理解为“至少一个”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术提示下可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种均衡输热的储热装置，包括壳体（1）、蓄热堆、电加热装置（2）、循环风机（3）、热扩散系统，所述蓄热堆、所述电加热装置（2）、所述循环风机（3）、所述热扩散系统均设于所述壳体（1）内，其特征在于，所述蓄热堆包括前后设置的多面蓄热墙体（4），所述蓄热墙体（4）包括层叠堆放的多块固体蓄热砖（5），所述固体蓄热砖（5）上是设有储热孔（6），所述储热孔（6）中插接所述电加热装置（2），所述固体蓄热砖（5）在所述储热孔（6）的上下方均有合适设有截面为半圆形的贯通槽（7），上下相连的两块所述固体蓄热砖（5）组成蓄热组块，相邻的两个所述贯通槽（7）形成释热送风通道（8）；

所述热扩散系统包括热隔绝板（9）、送风管道（10）；所述热隔绝板（9）设于前后相邻两个所述蓄热墙之间，所述热隔绝板（9）对应所述储热孔（6）开设有第一安装孔（11），所述电加热装置（2）依次贯穿多个所述储热孔（6）和多个所述第一安装孔（11）设置，所述热隔绝板（9）对应所述释热送风通道（8）设有第二安装孔（12），所述送风管道（10）依次贯穿多个所述释热送风通道（8）和多个所述第二安装孔（12）设置；

所述送风管道（10）包括进风道（13）和多个连通的子风道（14），所述进风道（13）与所述循环风机（3）的风管连接，所述进风道（13）和所述子风道（14）连通，所述子风道（14）包括互相连通的子进风道（13）部、逸出风道部（15）、子出风道部（16），所述逸出风道部（15）设有向外贯穿所述送风管道（10）的逸出气孔（17）。

2.根据权利要求1所述的一种均衡输热的储热装置，其特征在于，所述进风道（13）为内径一致圆筒形风道；

所述送风管道（10）内在轴心处设有轴安装杆（18），所述轴安装杆（18）一端与所述进风道（13）的进风端通过内壁连接杆（27）连接，所述轴安装杆（18）另一端与处于所述送风管道（10）末端的所述子风道（14）的所述子出风道部（16）末端的所述内壁连接杆（27）连接；

所述子进风道（13）部的进风口与所述进风道（13）或相邻所述子风道（14）中子出风道部（16）的出风口连接；

所述逸出风道部（15）包括匀速段（19）和增速段（20），所述逸出气孔（17）设于所述匀速段（19）上，所述匀速段（19）内径在朝向所述增速段（20）方向上逐渐变大，所述匀速段（19）内腔中设有均速调速件（21）。

3.根据权利要求2所述的一种均衡输热的储热装置，其特征在于，所述轴安装杆（18）贯穿所述均速调速件（21）与所述均速调速件（21）的中轴线重合，所述均速调速件（21）包括圆弧形的加速导流头（25）、内径渐大的侧导流喇叭（26），所述侧导流喇叭（26）的倾斜角度大于所述匀速段（19）的倾斜角度。

4.根据权利要求3所述的一种均衡输热的储热装置，其特征在于，所述增速段（20）的内腔中设有增速调速件（22），所述轴安装杆（18）贯穿所述均速调速件（21）与所述增速调速件（22）的中轴线重合，所述增速调速件（22）为朝向所述匀速段（19）内径逐渐增大的椎体。

5.根据权利要求4所述的一种均衡输热的储热装置，其特征在于，所述增速调速件（22）的圆锥角角度小于所述增速段（20）的倾斜角度。

6.根据权利要求5所述的一种均衡输热的储热装置，其特征在于，所述增速调速件（22）最大内径小于所述侧导流喇叭（26）的最大内径，所述增速调速件（22）的圆锥底部伸入所述侧导流喇叭（26）内部。

7.根据权利要求1或6所述的一种均衡输热的储热装置，其特征在于，所述第二安装孔（12）的孔径大于所述释热送风通道（8）的直径，所述送风管道（10）贯穿所述第二安装孔（12）部分外表面套接隔热套（23）。

8.根据权利要求7所述的一种均衡输热的储热装置，其特征在于，所述蓄热墙体（4）中的多层蓄热组块层错位设置，上下两块对称设置的所述固体蓄热砖（5）之间通过所述多孔辐射传热板（24）间隔，每层所述蓄热组块层中左右相邻两组所述蓄热组块之间分离设置形成散热通道。

9.根据权利要求8所述的一种均衡输热的储热装置，其特征在于，所述壳体（1）自下而上依次包括送风部（A）、储热/释热部（B）、换热部，所述送风部（A）和所述储热/释热部（B）通过隔热绝缘层（B1）相隔离，所述储热/释热部（B）和所述换热部通过绝缘导热层相隔离；所述隔热绝缘层（B1）包括隔热板（B11）和绝缘子，所述隔热板（B11）和所述蓄热堆底部连接，所述隔热板（B11）下部通过所述绝缘子支撑，所述循环风机（3）设于所述绝缘子构成的空间里，所述循环风机（3）通过风管与所述进风道（13）连接；所述储热/释热部（B）为上下均具有开口的隔热箱体，所述蓄热堆、所述电加热装置（2）、所述热扩散系统设于所述储热/释热部（B）中；所述绝缘导热层为有多通孔绝缘板（C1），所述绝缘导热层与所述储热/释热部（B）的上部连接，所述换热部外接热交换设备。