CN208349898U - 一种多功能蓄热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能蓄热装置，属于环保蓄热技术领域。其包括蓄热机构及换热器，所述蓄热机构包括蓄热壳体、蓄热介质及设置在蓄热壳体上的管束插入槽，所述蓄热介质设置在所述蓄热壳体内，所述换热器包括换热器底座、设置在换热器底座上的介质进口支管、热能出口支管、连接介质进口支管与热能出口支管的换热器管束，所述换热器管束内设有换热介质，所述介质进口支管上设有介质进口，所述热能出口支管上设有热能出口。本实用新结构简单，操作方便，充放热灵活，占地面积小，蓄热热源来源广泛，环保蓄热，且蓄热效果明显，可获得多种热能，运行成本低，使用寿命长，且本蓄热体特别利于充热后，再搬运到异地进行放热应用。

Description

一种多功能蓄热装置

技术领域

本实用新型涉及一种多功能蓄热装置，属于环保蓄热技术领域。

背景技术

热能蓄热技术一般是对电网移峰填谷，热网优化。如今，市场上蓄能装置和技术大都采用显热蓄热，就是利用物质材料温度的变化来存蓄热量的，常用的显热蓄热材料主要有水；水蒸气；氧化镁、氧化铝、氧化硅轻质砖、空心砖、颗粒；耐火球；鹅卵石等。显热蓄热材料来源广泛，价格低廉，系统简单，是目前最成熟、应用最广泛的蓄热方式，但也普遍存在占地面积大、重量大、投资大、不利于运输、故障率高、使用寿命短、放热热源品种单纯、放热时间短等缺陷。

如今，也出现相变蓄热装置和技术，就是利用具有相变材料在固态—熔化—凝固的相变过程中，吸收或放出相变潜热的原理。由于液气或固气转化时，容积变化非常大，不易控制，在实际工程中较难应用，目前有实际应用价值的是固液相变成液态式蓄热，该技术的优势是：蓄热密度大、相变时温度稳定、所用装置简单、体积小、设计灵活等，应用远景较大，但也存在蓄热、放热、搬运不灵活；介质衰变、氧化等现象，造成装置寿命短、故障率高、设计有缺陷等问题。

化学反应蓄热是指利用可逆化学反应的结合热储存热能。化学能蓄热的特点是：可逆性好；正逆反应转变的速率快；蓄热密度比显热蓄热和潜热蓄热都大，可以贮存高温热能；也无须绝热保温，可以长时间的蓄热。但化学能蓄热系统复杂、价格也高，一般极少采用。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单，成本低，利用换热器充、放热方便快捷，且热源可以太阳光能、工业余热等，不但能源环保，而且蓄热效果好的多功能蓄热装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种多功能蓄热装置，包括蓄热机构及换热器，所述蓄热机构包括蓄热壳体、蓄热介质及设置在蓄热壳体上的管束插入槽，所述蓄热介质设置在所述蓄热壳体内，所述换热器包括换热器底座、设置在换热器底座上的介质进口支管、热能出口支管、连接介质进口支管与热能出口支管的换热器管束，所述换热器管束内设有换热介质，所述介质进口支管上设有介质进口，所述热能出口支管上设有热能出口。

本实用新型的有益效果是：利用换热器内的换热介质为蓄热装置蓄热充能，需要放热则通过换热器放热，放热时的换热器管束内的介质与充能时的换热介质不同，可以将同一个换热器内的换热介质更换为低温介质，也可以插入另一个结构完全相同的换热器，该换热器内的换热介质与蓄热充能时的换热介质不同，充能时可以利用太阳能、工业余热如热烟气、废蒸汽等为换热介质升温，然后将换热器管束插入到管束插入槽内，换热器内的高温介质给蓄热介质进行热交换蓄热；放热时低温介质经过介质进口、经介质进口支管进入换热器管束，通过换热器管束换热后，再回流到热能出口支管，热能如热水、热风、热油、热燃气、蒸汽等通过热能出口流出，从而实现蓄热装置放热。总之，本实用新结构简单，操作方便，充放热灵活，占地面积小，蓄热热源来源广泛，环保蓄热，且蓄热效果明显，可获得多种热能，运行成本低，使用寿命长，且本蓄热体特别利于充热后，再搬运到异地进行放热应用。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步的，还包括电加热管，所述蓄热壳体上还设有用于对应安装所述电加热管的加热管外套筒。

采用上述进一步方案的有益效果是，蓄热装置的蓄热方式灵活，可以电加热进行蓄热，也可以通过换热器热交换进行蓄热，也可以两种方式同时使用。热源主要有网上谷电、风电、光伏电、潮汐电、太阳光能、各种工业余热，如热烟气、废蒸汽、固体高温物料，采用本装置进行蓄热，蓄热效果显著。热源是电能，可进行电能给蓄热装置进行电加热蓄热，可通过换热器进行放热；当蓄热装置需要蓄热时，而不是采用电能加热蓄热，可以利用太阳光能、各种工业余热，如热烟气、废蒸汽、固体高温物料为热源，通过换热器作为热能蓄热的充能方式，换热介质可以采用导热油或高碳分子加热油；蓄热装置在放热时，可采用同样结构和规格的换热器进行热交换，其换热介质可以是导热油或高碳分子加热油，也可以是水，也可以是固体材料如耐火砖、耐火颗粒等，可获得多种热能，如热水、热风、热油、热燃气、蒸汽等。加热外套筒可根据蓄热问题不同，采用塑料、树脂玻璃钢、普通钢板，或者采用耐腐蚀、耐高温的304、316L不锈钢、高强玻璃、工业陶瓷等材料制作。设立加热管外套筒，利于加热后再取出电加热管及保温塞，否则，蓄热装置放热后，因为蓄热介质会发生相变，液态凝固成固态，再充能蓄热时，电加热管、电阻丝或电阻排无法插入蓄热介质中。

进一步的，所述加热管外套筒的插装口上设有保温塞。

采用上述进一步方案的有益效果是，蓄热装置的蓄热方式可以选用电加热管进行蓄热，也可以是耐高温电阻丝或电阻排，也可以通过换热器热交换进行蓄热，在选用换热器热交换蓄热时，可通过保温塞插装到电加热管的外套筒的插装口内对其进行保温，防止热量流失，保温效果更佳。

进一步的，所述蓄热壳体的外侧设有吊环。

采用上述进一步方案的有益效果是，便于吊运和搬运。

进一步的，所述电加热管上设有用于与所述加热管外套筒的插装口相配合的加热管保温帽。

采用上述进一步方案的有益效果是，采用电加热管进行蓄热时，将电加热管插入到加热管保温帽的插孔内，然后一起插入到加热管外套筒内进行电加热充能，保温帽保证了电加热管的定位插装，同时防止热量流失，保温效果更佳，而充能结束后，将电加热管及保温帽一并拔出，盖上保温塞，防止热量流失。

进一步的，所述蓄热壳体包括外壳及蓄热密封室外壳，所述蓄热介质设置在所述蓄热密封室外壳内，所述外壳与蓄热密封室外壳之间设有保温层。

采用上述进一步方案的有益效果是，外壳采用普碳钢钢壳，起到增加强度和保护作用，外壳与蓄热密封室外壳之间设有棉毯或板状保温岩棉板，耐温达到950℃以上，保温效果要好。

进一步的，所述介质进口支管管多个，所述热能出口支管的数量与介质进口支管数量相适配，多个所述介质进口支管通过介质汇总管连接，所述介质进口设置在所述介质汇总管上，多个所述热能出口支管通过热能介质汇总管连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，介质进口支管及热能出口支管的数量的设置增加了换热器管束的数量，增加了换热面积，汇总管的设计增加了支管内的换热介质流动性，从而提高换热效率及流量。

进一步的，所述介质汇总管设置在所述介质进口支管的一端，所述介质进口支管的另一端通过介质连通管路连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，介质进口支管的两端分别采用介质汇总管及介质连通管路进行连通，增加了换热前介质的流动性，提高换热效率。

进一步的，所述热能介质汇总管设置在所述热能出口支管的一端，所述热能出口设置在其中一个所述热能出口支管的另一端，安装热能出口的热能出口支管之外的所述热能出口支管的另一端通过热能连通管路连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，增加了经过换热后的介质的流动性，方便热能输出。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图示意图；

图2为图1中的X向旋转180度的结构示意图；

图3为图1中的Y向示意图；

图4为图1中的A-A方向剖面示意图；

图5为图1中的B-B方向剖面示意图

图6为图1中的C-C方向剖面示意图；

图7为图1中的D-D方向剖面示意图；

图8为图1中的E-E方向剖面逆时针旋转90度的结构示意图；

图9为图1中的F-F方向剖面顺时针旋转90度的结构示意图；

图10为图1中的G-G方向剖面顺时针旋转90度的结构示意图；

图11为图3中的H-H方向剖面示意图；

图12为图3中的I-I方向剖面示意图；

图13为图2中的J-J方向剖面示意图；

图14为本实用新型加热外套筒结构示意图；

图15为本实用新型电加热管的结构示意图；

图16为本实用新型保温帽的结构示意图；

图17为本实用新型保温塞的结构示意图。

图中，1、蓄热装置；2、吊环；3、电加热管；4、换热器底座；5、热能出口；6、介质进口；7、外壳；8、保温层；9、蓄热密封室外壳；10、介质汇总管；11、管束插入槽；12、换热器管束；13、蓄热介质；14、介质进口支管；15、热能出口支管；16、电加热管；17、加热管外套筒；18、加热管保温帽；19、保温塞；20、蓄热介质液面；21、管束插入槽密封壳；22、介质连通管路；23、热能连通管路；24、热能介质汇总管；25、插孔。

具体实施方式

以下结合实例对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-图17所示，一种多功能蓄热装置1，包括蓄热机构及换热器，所述蓄热机构包括蓄热壳体、蓄热介质13及设置在蓄热壳体上的管束插入槽11，所述蓄热介质设置在所述蓄热壳体内，所述换热器包括换热器底座4、设置在换热器底座上的介质进口支管14、热能出口支管15及连接介质进口支管与热能出口支管的换热器管束12，所述换热器管束内设有换热介质，所述介质进口支管上设有介质进口6，所述热能出口支管上设有热能出口5。

还包括电加热管3，所述蓄热壳体上还设有用于对应安装所述电加热管的加热管外套筒17。蓄热装置的蓄热方式灵活，可以电加热进行蓄热，也可以通过换热器热交换进行蓄热，也可以两种方式同时使用。热源主要有网上谷电、风电、光伏电、潮汐电、太阳光能、各种工业余热，如热烟气、废蒸汽、固体高温物料，采用本装置进行蓄热，蓄热效果显著。热源是电能，可进行电能给蓄热装置进行电加热蓄热，可通过换热器进行放热；当蓄热装置需要蓄热时，而不是采用电能加热蓄热，可以利用太阳光能、各种工业余热，如热烟气、废蒸汽、固体高温物料为热源，通过换热器作为热能蓄热的充能方式，换热介质可以采用导热油或高碳分子加热油；蓄热装置在放热时，可采用同样结构和规格的换热器进行热交换，其换热介质可以是导热油或高碳分子加热油，也可以是水，可获得多种热能，如热水、热风、热油、热燃气、蒸汽等。加热外套筒可根据蓄热问题不同，采用塑料、树脂玻璃钢、普通钢板，或者采用耐腐蚀、耐高温的304、316L不锈钢、高强玻璃、工业陶瓷材料制作。设立加热管外套筒，利于加热后再取出电加热管及保温塞，否则，蓄热装置放热后，因为蓄热介质会发生相变，液态凝固成固态，再充能蓄热时，电加热管、电阻丝或电阻排无法插入蓄热介质中。

所述加热管外套筒的插装口上设有保温塞19。蓄热装置的蓄热方式可以选用电加热管进行蓄热，也可以通过换热器热交换进行蓄热，在选用换热器热交换蓄热时，可通过保温塞插装到电加热管的外套筒的插装口内对其进行保温，防止热量流失，保温效果更佳。

所述蓄热壳体的外侧设有吊环2。便于吊运。

所述电加热管上设有用于与所述加热管外套筒的插装口相配合的加热管保温帽18。采用电加热管进行蓄热时，将电加热管插入到加热管保温帽的插孔25内，然后一起插入到加热管外套筒内进行电加热充能，保温帽保证了电加热管的定位插装，同时防止热量流失，保温效果更佳，而充能结束后，将电加热管及保温帽一并拔出，盖上保温塞19，防止热量流失。

所述蓄热壳体包括外壳7及蓄热密封室外壳9，所述蓄热介质设置在所述蓄热密封室外壳内，所述外壳与蓄热密封室外壳之间设有保温层8。外壳采用普碳钢钢壳，起到增加强度和保护作用，外壳与蓄热密封室外壳之间设有棉毯或板状保温岩棉板，耐温达到950℃以上，保温效果要好。

所述热能介质汇总管用于连通多个热能出口支管的一端，多个热能出口支管的另一端通过热能连通管路23连接。所述介质汇总管连接多个介质进口支管的一端，多个介质进口支管的另一端通过介质连通管路22连接。

所述介质进口支管14为多个，所述热能出口支管15的数量与介质进口支管数量相适配，多个所述介质进口支管通过介质汇总管10连接，所述介质进口6设置在所述介质汇总管10上，多个所述热能出口支管通过热能介质汇总管24连接。介质进口支管及热能出口支管的数量的设置增加了换热器管束的数量，增加了换热面积，汇总管的设计增加了支管内的换热介质流动性，从而提高换热效率及流量。

所述介质汇总管设置在所述介质进口支管的一端，所述介质进口支管的另一端通过介质连通管路22连接。介质进口支管的两端分别采用介质汇总管及介质连通管路进行连通，增加了换热前介质的流动性，提高换热效率。

所述热能介质汇总管24设置在所述热能出口支管的一端，所述热能出口设置在其中一个所述热能出口支管的另一端，其余的所述热能出口支管的另一端通过热能连通管路23连接。增加了经过换热后的介质的流动性，方便热能输出。

蓄热装置不管是采用电加热充能，还是工业余热采用高温导热油的热交换器充能，当充能温度超过105℃，装在蓄热密封室外壳内的蓄热介质开始发生物相结构的变化，固态的二元熔盐或三元熔盐开始慢慢转化成液态，直到完全熔化，可停止充能。

本装置的蓄热介质13可采用常用的固体显热蓄热材料，如氧化镁、氧化铝、氧化硅轻质砖、空心砖、颗粒；耐火球；鹅卵石等，蓄热温度最高可以达到700～800℃；也可采用相变材料。所述相变材料为二元熔盐或三元熔盐。更适合相变材料在固态—熔化—凝固的二元熔盐或三元熔盐的相变蓄热。二元熔盐介质的主要成份为60％硝酸钠+40％硝酸钾。其工作温度在250℃左右。三元熔盐介质的主要成份为53％硝酸钾+40％亚硝酸钠+7％硝酸钠组成的混合硝酸盐。其熔点在142℃，气化点500℃。一般中温热利用系统的工作温度在250～350℃左右。有些钡盐或钡、钠混合盐的工作温度在550～650℃左右。市场上各种二元熔盐、三元熔盐相变蓄热均适合本装置使用。

蓄热介质存在固体-液态-固体的物相变化，由于蓄热介质13在物相变化时，其体积也会发生变化，因此，蓄热密封室外壳9内的蓄热介质不能装得太满，在热态状况下，要标定出一个蓄热介质液面20。而且盐类本身也有一定的腐蚀性，因此蓄热装置的蓄热密封室外壳、管束插入槽密封壳21的材质选用的是耐高温、高强度的特种玻璃，各端面连接处均采用氢氧焊接，或者采用耐腐蚀、耐高温的304、316L不锈钢板，进行保护焊接，确保耐腐蚀、耐高温、密封效果好、无泄漏。

本装置可以单独使用直接蓄热和放热，也可以多个组合形成一个蓄热库和放热库，实现了模块化操作，具有占地面积小，蓄热材料来源广泛，投资比低，故障率低，智能化简单，使用寿命长等特点。蓄热温度一般在300～650℃左右，放热时，可以多个蓄热装置并联使用，也可以串联使用，可根据换热器管束和管路的水泵、电磁阀等控制的流量、温度、热能品种而定，蓄热装置放热时间一般在4～15h，获得的热能温度一般在50～550℃。放热获得的热源品种多，即便是单组放热，其放热的时间也较长，一般在4～15h，多组组成的蓄热库，可更稳定获得较多的热水、热风、热油、蒸汽、热燃气等多种能源。本专利装置除了应用于取暖、养殖、种植等行业外，还可应用于工业窑炉蓄热燃烧、物料烘干、发电等应用；同时也扩大了太阳光能、风电、光伏电、潮汐电、水电的应用规模，解决了太阳光能、风电因昼夜、阴天等原因影响，做到比较稳定供能。本装置为余热、余能综合利用及生态环保化蓄热、储能应用做出了应用的贡献。

蓄热装置放热时，可以并联使用，也可以串联使用，可插入另一组结构完全相同的换热器，其换热器管束内的介质不同，蓄热介质不同，获得的热能也不同及温度也不同，如果换热器管束内的介质是清水、软化水，蓄热介质温度在150～350℃，则可获得40～85℃的热水或120～250℃水蒸气；如果换热器管束内的介质是导热油或高碳分子加热油，蓄热介质温度在300～650℃，则可获得250～500℃的热油；如果换热器管束内的介质是风或燃气，可获得220～280℃的热风或热燃气。

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

Claims (9)

1.一种多功能蓄热装置，其特征在于，包括蓄热机构及换热器，所述蓄热机构包括蓄热壳体、蓄热介质及设置在蓄热壳体上的管束插入槽，所述蓄热介质设置在所述蓄热壳体内，所述换热器包括换热器底座、设置在换热器底座上的介质进口支管、热能出口支管、连接介质进口支管与热能出口支管的换热器管束，所述换热器管束内设有换热介质，所述介质进口支管上设有介质进口，所述热能出口支管上设有热能出口。

2.根据权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，还包括电加热管，所述蓄热壳体上还设有用于对应安装所述电加热管的加热管外套筒。

3.根据权利要求2所述的蓄热装置，其特征在于，所述加热管外套筒的插装口上设有保温塞。

4.根据权利要求1-3任一项所述的蓄热装置，其特征在于，所述蓄热壳体的外侧设有吊环。

5.根据权利要求2所述的蓄热装置，其特征在于，所述电加热管上设有用于与所述加热管外套筒的插装口相配合的加热管保温帽。

6.根据权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，所述蓄热壳体包括外壳及蓄热密封室外壳，所述蓄热介质设置在所述蓄热密封室外壳内，所述外壳与蓄热密封室外壳之间设有保温层。

7.根据权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，所述介质进口支管为多个，所述热能出口支管的数量与介质进口支管数量相适配，多个所述介质进口支管通过介质汇总管连接，所述介质进口设置在所述介质汇总管上，多个所述热能出口支管通过热能介质汇总管连接。

8.根据权利要求7所述的蓄热装置，其特征在于，所述介质汇总管设置在所述介质进口支管的一端，所述介质进口支管的另一端通过介质连通管路连接。

9.根据权利要求7所述的蓄热装置，其特征在于，所述热能介质汇总管设置在所述热能出口支管的一端，所述热能出口设置在其中一个所述热能出口支管的另一端，安装热能出口的热能出口支管之外的所述热能出口支管的另一端通过热能连通管路连接。