CN220250778U - 一种新型储能熔盐电加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型储能熔盐电加热器，包括壳体，所述壳体上具有熔盐进口以及熔盐出口，所述壳体内设有分程内筒，所述分程内筒的外侧设有环形分隔板，所述环形分隔板与所述壳体和所述分程内筒之间密封连接，所述熔盐进口和熔盐出口分别位于环形分隔板的两侧，所述熔盐进口设置于所述壳体的周向侧面，所述熔盐出口设置于所述壳体的轴向端部并正对所述分程内筒的一端；所述壳体内设有若干加热管，所述加热管从所述壳体的一端伸出并连接在一个加热器底座上，所述加热器底座上设有为所述加热管供电的接电箱。本实用新型优点是降低壳程内的流体短路泄流的情况，提高传热效率，减少熔盐结垢。

Description

一种新型储能熔盐电加热器

技术领域

本实用新型涉及熔盐储能技术领域，尤其涉及一种新型储能熔盐电加热器。

背景技术

近年来烧煤供热问题成为人们关注的焦点，环境污染越来越严重，严重影响人类健康，清洁供热被视为较为理想的可替代性能源。目前，较为理想的供热方式为双罐熔盐低谷电蓄热供热。熔盐由于具有优良的传蓄热性能，在太阳能和核能领域得到了广泛的应用。无论在实验室研究还是在工业应用中，在熔盐制取和使用过程中会不可避免的引入不溶性杂质，这些不溶性杂质在熔盐的工业使用过程中可能会由于温度、环境等的变化而沉积，对熔盐的使用带来不安全因素。

壳程流体的流动形式主要有三种：（1）横向流动，如传统的弓形折流板使壳程流体对管束垂直冲刷形成横向流动；（2）纵向流动，如折流杆使壳程流体平行于管束形成纵向流动；（3）螺旋流动，如螺旋折流板使壳程流体总体呈螺旋流动，但这种螺旋流动在本质上仍是流体横掠管束的横向流动。不同的壳程流动形态，其传热性能有较大差异。研究发现，纵流式电加热器相对于横流式电加热器有以下优点：壳侧流体纵掠管束，防止了诱导振动的产生，提高了设备的安全系数；大大减小了壳侧流体的阻力，降低了泵功，节约能源；减少了横掠管束时的流动死区及漏流损失；减少了污垢的沉淀和腐蚀的产生，提高了设备的使用寿命。

研究表明，在相同壳程流量的情况下，现有单壳程折流杆电加热器的最大特征是其流动阻力比传统的弓形折流板电加热器低，但同时单壳程折流杆电加热器壳程流速较低造成其传热能力不足。为了提高传热效果，只能通过减小壳程直径或增大其壳程长度来提高其壳程的流体流速以增强传热，但这种方法不仅使电加热器结构庞大，占地面积扩大，而且传热效果的增加也并不显著。

如图1所示，目前采用的矩形分程隔板式双壳程结构，矩形分程隔板纵向两长边与壳体间存在介质从矩形分程隔板两长边与壳体间纵向狭长的区域短路泄漏的情况。如图2所示，近来采用的分程内筒和环形分程隔板式的双壳程结构，是由分程内筒和环形分程隔板组成的分程结构将壳体分隔为第一壳程和第二壳程。环形分程隔板位于壳体进、出口接管中间，环形分程隔板内圆周与内筒前端焊接。这种分程结构虽然消除了矩形分程隔板两长边与壳体间纵向狭长的区域内发生的短路，却不可避免的在壳体内壁与环形分程隔板外圆周间环向产生一定的泄漏量，从而削弱了传热效率。同时因内筒前端和壳程右边接管远离管板，导致流路变短，减少了有效传热面积。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是：如何降低壳程内的流体短路泄流的情况，如何提高传热效率，如何减少熔盐结垢。为了克服上述现有技术之不足，本实用新型提供一种新型储能熔盐电加热器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型储能熔盐电加热器，其特征在于，包括壳体，所述壳体上具有熔盐进口以及熔盐出口，所述壳体内设有分程内筒，所述分程内筒的外侧设有环形分隔板，所述环形分隔板与所述壳体和所述分程内筒之间密封连接，所述壳体在所述熔盐进口的位置设有环绕所述壳体的环形进口仓，从所述熔盐进口进入的熔盐经由进口仓进入至壳体内；

所述壳体内位于所述进口仓处设有内衬筒，所述内衬筒的一侧与所述壳体密封连接，所述内衬筒的另一侧与所述壳体之间具有间隙；所述内衬筒上设有多个第一栅板孔；

所述加热管从所述壳体的一端伸出并连接在一个加热器底座上，所述加热器底座上设有为所述加热管供电的接电箱。

优选地，所述环形分隔板的外圈与所述内衬筒密封连接，且所述内衬筒上的第一栅板孔位于环形分隔板靠近所述熔盐进口的一侧。

优选地，所述进口仓上设有排液口，所述排液口位于壳体的底部，所述内衬筒底部设有泪孔，所述泪孔位于环形分隔板靠近所述熔盐出口的一侧。

优选地，所述分程内筒远离所述熔盐出口的一端与所述壳体之间具有缝隙，所述分程内筒远离所述熔盐出口的一端的侧面设有若干第二栅板孔。

优选地，所述分程内筒内交错设置有内壳程奇数纵向流支撑板和内壳程偶数纵向流支撑板，所述分程内筒和壳体之间交错设置有外壳程奇数纵向流支撑板和外壳程偶数纵向流支撑板，所述内壳程奇数纵向流支撑板、内壳程偶数纵向流支撑板、外壳程奇数纵向流支撑板和外壳程偶数纵向流支撑板上均设有若干肋条；

所述内壳程奇数纵向流支撑板和外壳程奇数纵向流支撑板上的肋条为竖直布置，且肋条左右两侧设有多个用于定位加热管的半圆形支撑槽；

所述内壳程偶数纵向流支撑板和外壳程偶数纵向流支撑板上的肋条为水平布置，且肋条上侧设有多个用于定位加热管的半圆形支撑槽；

所述加热管穿过所述内壳程奇数纵向流支撑板、内壳程偶数纵向流支撑板、外壳程奇数纵向流支撑板或外壳程偶数纵向流支撑板，并且，加热管容放在肋条上的支撑槽中。

优选地，所述壳体内还设有拉杆，所述拉杆平行于所述壳体的轴线，所述拉杆的一端与所述壳体固定连接，所述拉杆穿过所述内壳程奇数纵向流支撑板、内壳程偶数纵向流支撑板、外壳程奇数纵向流支撑板或外壳程偶数纵向流支撑板，且所述拉杆上套有多个定距管，所述定距管设置在内壳程奇数纵向流支撑板和内壳程偶数纵向流支撑板之间或外壳程奇数纵向流支撑板和外壳程偶数纵向流支撑板之间。

优选地，所述壳体内设有多个螺旋扭片，所述螺旋扭片设置在内壳程奇数纵向流支撑板和内壳程偶数纵向流支撑板之间或外壳程奇数纵向流支撑板和外壳程偶数纵向流支撑板之间。

详细的讲，一种新型储能熔盐电加热器的工作过程：从熔盐进口进入的熔盐在环形进口仓中分散，再进入外壳程进行流动，熔盐与加热管进行热交换，再从分程内筒与封板的缝隙和第二栅板孔进入到内壳程进行流动，最后加热完成后的熔盐由熔盐出口流出，外壳程奇数纵向流支撑板、外壳程偶数纵向流支撑板、内壳程奇数纵向流支撑板、内壳程偶数纵向流支撑板和螺旋扭片对流动的熔盐起到强化传热和减少结垢的作用。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型中，环形分隔板与壳体和分程内筒均密封连接，从而避免了介质在熔盐进口和熔盐出口之间形成泄流，解决了如图1所示方案中壳程介质在纵向狭长区域短路泄漏以及如图2所示方案中壳程介质在环向区域的短路泄漏；

（2）本实用新型中，设置进口仓以及内衬筒对熔盐进口进入的介质分散后再进入壳体，从而减少介质在壳体内的环向流动，进而减少传热死区的产生，间接提高传热效率；

（3）本实用新型中，通过设置第一栅板孔降低介质对内衬筒的冲击，使内衬筒不易变形；通过设置第二栅板孔使得介质在从分程内筒外侧进入分程内筒内侧时不易产生传热死区；

（4）本实用新型进一步方案中，通过设置排液口以及泪孔，用于排出内壳程内产生的积液；

（5）本实用新型进一步方案中，通过内壳程奇数纵向流支撑板、内壳程偶数纵向流支撑板、外壳程奇数纵向流支撑板和外壳程偶数纵向流支撑板对加热管进行支撑，无需额外使用螺钉等紧固件即可固定加热管，方便了加热管的安装；

（6）本实用新型进一步方案中，设置螺旋扭片使熔盐在管隙间保持纵向螺旋混合流状态，增强传热效果，减少熔盐结垢。

附图说明

图1是现有技术中一种折流式换热器的示意图；

图2是现有技术中一种分程式换热器的示意图；

图3是本实用新型的整体结构示意图；

图4是本实用新型壳体内介质流向示意图；

图5是本实用新型中外壳程偶数纵向流支撑板的示意图；

图6是本实用新型中内壳程偶数纵向流支撑板的示意图；

图7是本实用新型中外壳程奇数纵向流支撑板的示意图；

图8是本实用新型中内壳程奇数纵向流支撑板的示意图；

图9是本实用新型中加热管的安装示意图。

图中，1.壳体；2.封板；3.封头；4.熔盐进口；5.熔盐出口；6.分程内筒；7.环形分隔板；8.进口仓；9.内衬筒；10.第一栅板孔；11.排液口；12.泪孔；13.加热管；14.内壳程奇数纵向流支撑板；15.内壳程偶数纵向流支撑板；16.外壳程奇数纵向流支撑板；17.外壳程偶数纵向流支撑板；18.肋条；19.支撑槽；20.拉杆；21.定距管；22.螺旋扭片；23.加热器底座；24.鞍座；25.第二栅板孔。

实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

实施例：参考图3-9，一种新型储能熔盐电加热器，包括壳体1，壳体1内用通入熔盐进行热交换。壳体1为卧式圆筒状，一端为可拆卸的封板2，另一端为半球形的封头3，封头3和封盖均与壳体1主体密封连接。应当理解，本实用新型实施例中，封板2以及封头3均应理解为壳体1的一部分。壳体1底部设有鞍座24，用于将壳体1安装在一坚固基础上。

壳体1上具有熔盐进口4以及熔盐出口5，分明用于熔盐介质的进出，其中，熔盐进口4设置于所述壳体1的周向侧面且位于壳体1顶部，熔盐出口5设置于所述壳体1的轴向端部，即，熔盐出口5设置于封头3上。

壳体1内设有分程内筒6，分程内筒6为圆筒形，且分程内筒6和壳体1同心布置。分程内筒6将壳体1内空间分为两部分，即位于分程内筒6内侧的内壳程以及位于分程内筒6外侧的外壳程。分程内筒6的外侧设有环形分隔板7，所述环形分隔板7与所述壳体1和所述分程内筒6之间密封连接，所述熔盐进口4和熔盐出口5分别位于环形分隔板7的两侧，熔盐出口5正对分程内筒6的一端。通过环形分隔板7的分割，使得内壳程与外壳程之间单向导通，如图4中箭头所示，进入壳体1的介质先在外壳程内流动，再进入内壳程流动最后从熔盐出口5流出。

壳体1在所述熔盐进口4的位置设有环绕所述壳体1的环形进口仓8，从所述熔盐进口4进入的熔盐经由进口仓8进入至壳体1内。进口仓8的直径大于壳体1本身，熔盐进口4设置在进口仓8上，因此，从熔盐进口4进入的介质首先在进口仓8中分散，然后从进口仓8进入外壳程进行流动，以使介质进入外壳程流动后不易产生环形流动形成传热死区。

为了提高介质在进口仓8中的分散效果，在壳体1内位于所述进口仓8处设有内衬筒9，所述内衬筒9的一侧与所述壳体1密封连接，所述内衬筒9的另一侧与所述壳体1之间具有间隙。通过内衬筒9的阻挡作用，从熔盐进口4进入的介质首能够在进口仓8中快速分散。

同时，为了避免介质对内衬筒9的冲击而导致内衬筒9变形，内衬筒9上设有多个第一栅板孔10，第一栅板孔10可以通过介质，从而降低对介质对内衬筒9的冲击。

在本实用新型一实施例中，环形分隔板7的外圈与所述内衬筒9密封连接，环形分隔板7通过内衬筒9间接与壳体1密封连接。内衬筒9上的第一栅板孔10位于环形分隔板7靠近所述熔盐进口4的一侧。

进口仓8上设有排液口11，所述排液口11位于壳体1的底部，所述内衬筒9底部设有泪孔12，所述泪孔12位于环形分隔板7靠近所述熔盐出口5的一侧。内壳程内产生的积液可以通过泪孔12下流至进口仓8底部然后从排液口11排出。

分程内筒6远离所述熔盐出口5的一端与所述外壳之间具有缝隙，供介质从外壳程进入内壳程，所述分程内筒6远离所述熔盐出口5的一端的侧面设有若干第二栅板孔25，通过设置第二栅板孔25使得介质在从分程内筒6外侧进入分程内筒6内侧时不易产生传热死区。

壳体1内设有若干加热管13，加热管13为U型加热管13，均匀分布于外壳程和内壳程内。所述加热管13的一端从封板2伸出，在封板2上设有对应的孔。加热器从所述壳体1伸出后连接在一个加热器底座23上，所述加热器底座23上设有为所述加热管13供电的接电箱。

分程内筒6内交错设置有内壳程奇数纵向流支撑板14和内壳程偶数纵向流支撑板15，所述分程内筒6和壳体1之间交错设置有外壳程奇数纵向流支撑板16和外壳程偶数纵向流支撑板17。

内壳程奇数纵向流支撑板14、内壳程偶数纵向流支撑板15、外壳程奇数纵向流支撑板16和外壳程偶数纵向流支撑板17上均设有若干肋条18；其中

内壳程奇数纵向流支撑板14和外壳程奇数纵向流支撑板16上的肋条18为竖直布置，且肋条18左右两侧设有多个用于定位加热管13的半圆形支撑槽19；

内壳程偶数纵向流支撑板15和外壳程偶数纵向流支撑板17上的肋条18为水平布置，且肋条18上侧设有多个用于定位加热管13的半圆形支撑槽19；

加热管13穿过所述内壳程奇数纵向流支撑板14、内壳程偶数纵向流支撑板15、外壳程奇数纵向流支撑板16或外壳程偶数纵向流支撑板17，并且，加热管13容放在肋条18上的支撑槽19中。

通过内壳程奇数纵向流支撑板14、内壳程偶数纵向流支撑板15、外壳程奇数纵向流支撑板16和外壳程偶数纵向流支撑板17对加热管13进行支撑，无需额外使用螺钉等紧固件即可固定加热管13，方便了加热管13的安装。

壳体1内还设有拉杆20，所述拉杆20平行于所述壳体1的轴线，所述拉杆20的一端与所述壳体1固定连接，具体的，拉杆20穿过封板2并与封板2固定连接。拉杆20穿过所述内壳程奇数纵向流支撑板14、内壳程偶数纵向流支撑板15、外壳程奇数纵向流支撑板16或外壳程偶数纵向流支撑板17，且所述拉杆20上套有多个定距管21，所述定距管21设置在内壳程奇数纵向流支撑板14和内壳程偶数纵向流支撑板15之间或外壳程奇数纵向流支撑板16和外壳程偶数纵向流支撑板17之间。定距管21用于对内壳程奇数纵向流支撑板14、内壳程偶数纵向流支撑板15、外壳程奇数纵向流支撑板16或外壳程偶数纵向流支撑板17的位置进行定位，保证其之间相隔的距离。

壳体1内设有多个螺旋扭片22，所述螺旋扭片22设置在内壳程奇数纵向流支撑板14和内壳程偶数纵向流支撑板15之间或外壳程奇数纵向流支撑板16和外壳程偶数纵向流支撑板17之间。设置螺旋扭片22使熔盐在管隙间保持纵向螺旋混合流状态，增强传热效果，减少熔盐结垢。

详细的讲，一种新型储能熔盐电加热器的工作过程：从熔盐进口4进入的熔盐在环形进口仓8中分散，再进入外壳程进行流动，熔盐与加热管13进行热交换，再从分程内筒6与封板2的缝隙和第二栅板孔25进入到内壳程进行流动，最后加热完成后的熔盐由熔盐出口5流出，外壳程奇数纵向流支撑板16、外壳程偶数纵向流支撑板17、内壳程奇数纵向流支撑板14、内壳程偶数纵向流支撑板15和螺旋扭片22对流动的熔盐起到强化传热和减少结垢的作用。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种新型储能熔盐电加热器，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)上具有熔盐进口(4)以及熔盐出口(5)，所述壳体(1)内设有分程内筒(6)，所述分程内筒(6)的外侧设有环形分隔板(7)，所述环形分隔板(7)与所述壳体(1)和所述分程内筒(6)之间密封连接，所述壳体(1)在所述熔盐进口(4)的位置设有环绕所述壳体(1)的环形进口仓(8)，从所述熔盐进口(4)进入的熔盐经由进口仓(8)进入至壳体(1)内；

所述壳体(1)内位于所述进口仓(8)处设有内衬筒(9)，所述内衬筒(9)的一侧与所述壳体(1)密封连接，所述内衬筒(9)的另一侧与所述壳体(1)之间具有间隙；所述内衬筒(9)上设有多个第一栅板孔(10)；

所述壳体(1)内设有若干加热管(13)，所述加热管(13)从所述壳体(1)的一端伸出并连接在一个加热器底座(23)上，所述加热器底座(23)上设有为所述加热管(13)供电的接电箱。

2.根据权利要求1所述的一种新型储能熔盐电加热器，其特征在于，所述环形分隔板(7)的外圈与所述内衬筒(9)密封连接，且所述内衬筒(9)上的第一栅板孔(10)位于环形分隔板(7)靠近所述熔盐进口(4)的一侧。

3.根据权利要求2所述的一种新型储能熔盐电加热器，其特征在于，所述进口仓(8)上设有排液口(11)，所述排液口(11)位于壳体(1)的底部，所述内衬筒(9)底部设有泪孔(12)，所述泪孔(12)位于环形分隔板(7)靠近所述熔盐出口(5)的一侧。

4.根据权利要求1所述的一种新型储能熔盐电加热器，其特征在于，所述分程内筒(6)远离所述熔盐出口(5)的一端与所述壳体(1)之间具有缝隙，所述分程内筒(6)远离所述熔盐出口(5)的一端的侧面设有若干第二栅板孔(25)。

5.根据权利要求1所述的一种新型储能熔盐电加热器，其特征在于，所述分程内筒(6)内交错设置有内壳程奇数纵向流支撑板(14)和内壳程偶数纵向流支撑板(15)，所述分程内筒(6)和壳体(1)之间交错设置有外壳程奇数纵向流支撑板(16)和外壳程偶数纵向流支撑板(17)，所述内壳程奇数纵向流支撑板(14)、内壳程偶数纵向流支撑板(15)、外壳程奇数纵向流支撑板(16)和外壳程偶数纵向流支撑板(17)上均设有若干肋条(18)；

所述内壳程奇数纵向流支撑板(14)和外壳程奇数纵向流支撑板(16)上的肋条(18)为竖直布置，且肋条(18)左右两侧设有多个用于定位加热管(13)的半圆形支撑槽(19)；

所述内壳程偶数纵向流支撑板(15)和外壳程偶数纵向流支撑板(17)上的肋条(18)为水平布置，且肋条(18)上侧设有多个用于定位加热管(13)的半圆形支撑槽(19)；

所述加热管(13)穿过所述内壳程奇数纵向流支撑板(14)、内壳程偶数纵向流支撑板(15)、外壳程奇数纵向流支撑板(16)或外壳程偶数纵向流支撑板(17)，并且，加热管(13)容放在肋条(18)上的支撑槽(19)中。

6.根据权利要求5所述的一种新型储能熔盐电加热器，其特征在于，所述壳体(1)内还设有拉杆(20)，所述拉杆(20)平行于所述壳体(1)的轴线，所述拉杆(20)的一端与所述壳体(1)固定连接，所述拉杆(20)穿过所述内壳程奇数纵向流支撑板(14)、内壳程偶数纵向流支撑板(15)、外壳程奇数纵向流支撑板(16)或外壳程偶数纵向流支撑板(17)，且所述拉杆(20)上套有多个定距管(21)，所述定距管(21)设置在内壳程奇数纵向流支撑板(14)和内壳程偶数纵向流支撑板(15)之间或外壳程奇数纵向流支撑板(16)和外壳程偶数纵向流支撑板(17)之间。

7.根据权利要求1所述的一种新型储能熔盐电加热器，其特征在于，所述壳体(1)内设有多个螺旋扭片(22)，所述螺旋扭片(22)设置在内壳程奇数纵向流支撑板(14)和内壳程偶数纵向流支撑板(15)之间或外壳程奇数纵向流支撑板(16)和外壳程偶数纵向流支撑板(17)之间。