组合式储热装置的制作方法

【技术领域】

本发明属于气体储热技术领域，具体涉及一种组合式储热装置。

背景技术：

我国在钢铁、有色、化工、水泥、建材、石油与石化等行业修建了大量的余热电站，这些余热电站利用生产过程中产生的低温余热进行发电，总装机容量巨大。这些余热电站的发电量取决于工艺生产，无法主动参与调峰，即不能根据具体需求量进行发电(多用多发，少用少发)。如果在现有的余热电站中增加储热设备，则余热电站可以具备调峰的功能，为可再生能源的接入提供有力支撑。在上述余热电站中，由于钢铁余热电站和水泥余热电站的余热来源为高温气体，这些气体中含有大量的烟尘，例如水泥窑窑头气体可达30g/nm³以上，易造成储热装置的堵塞。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种组合式储热装置，以解决现有储热装置对含尘气体换热过程中，易造成装置堵塞的问题。

本发明采用以下技术方案：组合式储热装置，包括：

一储热装置，其包括依次排列的四个独立的换热空间，依次命名为第一换热空间、第二换热空间、第三换热空间、第四换热空间，每个换热空间顶部和底部均设有供气体通过的开口，其内部均设有用于对气体进行换热的换热单元；

两个均流器，分部设置于第一换热空间和第四换热空间的顶部，用于对通过其导出或导入的气体进行均流；

两个排灰通道，每个排灰通道均为顶部敞口的腔体，其底部均设有卸灰阀；其中一个排灰通道连通设置于第一换热空间和第二换热空间的底部开口处，另一个排灰通道连通设置于第三换热空间和第四换热空间的底部开口处；

一个折流通道，为底部敞口的腔体，连通设置于第二换热空间和第三换热空间的顶部开口处；

其中，均流器用于导入气体，气体向下流经第一换热空间和一排灰通道，再向上流经第二换热空间和折流通道，再向下流经第三换热空间和另一排灰通道，再向上流经第四换热空间和另一均流器；在这一过程中，各个换热空间内的储热单元用于对流经的气体进行储热或放热，两个排灰通道用于对流经的气体中携带的灰尘进行收集。

进一步的，第四换热空间的顶部串联一组或多组换热除尘单元，每组换热除尘单元包括与前一换热空间顶部连通的一折流通道，折流通道的底部连通设置有一换热空间i，换热空间i的底部连通设置有排灰通道，排灰通道的顶部连通设置有一换热空间ii，换热空间ii的顶部连通设置有均流器、或下一换热除尘单元。

进一步的，均流器包括：

一气体通道，为空心腔体结构；

一均流台体结构，为与气体通道连通的上小下大的空心台体结构，其内部设有横纵交错的多个竖直向梯形隔板，隔板之间形成用于均流气体的竖直向气体流通通道。

进一步的，排灰通道包括由外向内依次间隔排列的三层弧形板，其中位于内部的两层弧形板的底部均匀设有多个排灰孔，位于最外侧的弧形板的底部向外凸出设有排灰槽，三层弧形板的顶部与储热装置的底部连通。

进一步的，排灰槽设置于最外侧弧形板的中间的底部，其延伸方向与弧形板的弦长方向垂直。

进一步的，储热装置内设置竖直隔板，以隔离出多个独立的换热空间。

进一步的，储热装置内部的储热体为堆积黏土砖储热体、高铝砖储热体、硅砖储热体、棒束式储热体、平板式储热体、管壳式储热体其中的一种或者数种组合。

本发明采用的第二种技术方案是，组合式储热装置的使用方法，其使用方法为：气体经一个均流器进入，并向下流经第一换热空间和一排灰通道，再向上流经第二换热空间和折流通道，再向下流经第三换热空间和另一排灰通道，再向上流经第四换热空间和另一均流器；

在这一过程中，各个换热空间内的储热单元用于对流经的气体进行储热或放热，两个排灰通道用于对流经的气体中携带的灰尘进行收集。

本发明采用的第三种技术方案是，组合式储热装置的使用方法，其使用方法为：

一均流器，接收气体，并将其输送至与其连通的多个连续换热除尘单元；

换热除尘单元接收气体，并对流经的气体进行换热和排灰，最后将气体输送至与其连通的另一均流器；

另一均流器，接收经换热和排灰后的气体，并将其排出。

进一步的，组合式储热装置在换热工况和储热工况时的气体流动路径相反。

本发明的有益效果是：本发明设定气体的指定流通路径，并在其流动路径的底部设置有排灰通道，使得在对气体进行换热的同时还可以进行排灰，不会发生堵塞，适用于含尘量较大的水泥窑和钢铁生产线；储热装置采用并列设置的多个换热空间，可以减小占地面积。

【附图说明】

图1为本发明组合式储热装置的结构示意图；

图2为本发明组合式储热装置的立体结构示意图；

图3为本发明组合式储热装置的一种实施例的结构示意图；

图4为本发明组合式储热装置的均流器的结构示意图；

图5为本发明组合式储热装置的排灰通道的结构示意图；

图6为本发明组合式储热装置的排灰通道各部分结构的爆炸示意图；

图7本发明组合式储热装置的折流通道结构示意图。

其中，1.支架，2.储热装置，3.折流通道，4.均流器，5.排灰通道，6.储热体，7.卸灰阀，8.隔板，41.气体通道，42.均流台体结构，51.弧形板，52.排灰孔，53.排灰槽，54.挡板。

【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。

本发明提供了一种组合式储热装置，如图1-2所示，一储热装置2，其包括依次排列的四个独立的换热空间，依次命名为第一换热空间、第二换热空间、第三换热空间、第四换热空间，每个所述换热空间顶部和底部均设有供气体通过的开口，其内部均设有用于对气体进行换热的换热单元；

两个均流器4，分部设置于所述第一换热空间和第四换热空间的顶部，用于对通过其导出或导入的气体进行均流；

两个排灰通道5，每个排灰通道5均为顶部敞口的腔体，其底部均设有卸灰阀7；其中一个排灰通道5连通设置于所述第一换热空间和第二换热空间的底部开口处，另一个排灰通道5连通设置于所述第三换热空间和第四换热空间的底部开口处；

一个折流通道3，为底部敞口的腔体，连通设置于所述第二换热空间和第三换热空间的顶部开口处；

其中，所述均流器4用于导入气体，所述气体向下流经第一换热空间和一排灰通道5，再向上流经第二换热空间和折流通道3，再向下流经第三换热空间和另一排灰通道5，再向上流经第四换热空间和另一均流器4；在这一过程中，各个换热空间内的储热单元用于对流经的气体进行储热或放热，两个排灰通道5用于对流经的气体中携带的灰尘进行收集。

本发明提供了一种组合式储热装置，如图3所示，所述第四换热空间的顶部串联一组或多组换热除尘单元，每组所述换热除尘单元包括与前一换热空间顶部连通的一折流通道3，所述折流通道3的底部连通设置有一换热空间i，所述换热空间i的底部连通设置有排灰通道5，所述排灰通道5的顶部连通设置有一换热空间ii，所述换热空间ii的顶部连通设置有均流器4、或下一换热除尘单元。

本发明的组合式储热装置包括储热装置2、多个排灰通道5、两个均流器4和多个折流通道3。其中，储热装置2内并列设有偶数个独立的换热空间，每个所述换热空间的顶部和底部均设有供气体通过的开口，储热装置2用于对气体换热。储热装置2内设置多个竖直隔板8，以隔离出多个独立的换热空间。储热装置2中的储热体可以为堆积黏土砖储热体、棒束式储热体、平板式储热体或管壳式储热体其中的一种或者数种的组合。如果气体是高温，即在换热空间内进行放热，热量被储存于储装置中；如果气体是低温气体，则在换热空间内进行吸热，热量从储热装置中释放至气体中。如果气体是含尘烟气则会有灰尘沉积于排灰通道5，并由此排出；如果气体是纯净烟气也同样适用于本发明的组合式储热装置。储热装置2内的换热体可以为堆积黏土砖储热体、棒束式储热体、平板式储热体、管壳式储热体中的一种或者数种组合。

多个排灰通道5依次设置于所述储热装置2的底部，排灰通道5用于提供气体中灰尘沉积的空间，并通过其底部的卸灰阀7排出。卸灰阀7为旋转式卸灰阀或重力式卸灰阀。

如图5-6，每个所述排灰通道5用于将相邻两个所述换热空间的底部连通，每个所述排灰通道5中段的底部设有卸灰阀7。排灰通道5包括由外向内间隔排列放置的三层弧形板51，其中位于内部的两层弧形板51的底部均匀设有多个排灰孔52，位于最外侧的弧形板51的底部向外凸出设有排灰槽53，三层所述弧形板51的顶部与所述储热装置2的底部连通。换热后的气体经过排灰通道5，在重力作用下经各个排灰孔52沉积至底部排灰槽53，并通过其底部的卸灰阀7排出。排灰槽53设置于最外侧所述弧形板51的中间的底部，其延伸方向与所述弧形板51的弦长方向垂直。

如图4所示，两个均流器4，分别连通设置于最外侧的两个换热空间的顶部，分别用于导入和导出气体；每个换热空间的顶部均设有均流器4，所述均流器4包括：一气体通道41，为空心腔体结构；一均流台体结构42，为与所述气体通道连通的上小下大的空心台体结构，该空心台体的上部与气体通道1的形状和大小相匹配，下部与换热空间的形状和大小相匹配。均流台体结构42的内部设有横纵交错的多个竖直向梯形隔板，所述隔板之间形成用于均流气体的竖直向气体流通通道。横纵交错的隔板设计，可以使得进出均流器4的气体更均匀。均流器4有两个，一个为气体进口，另一个即为气体出口。

如图3，多个折流通道3设置于所述储热装置2的顶部，每个所述折流通道3用于将相邻两个所述换热空间的顶部连通，如图7，折流通道3包括由外向内依次层叠设置的弧形板，各个弧形板的均焊接在储热模块的顶部。其中，最外侧的两个换热空间的顶部设置有均流器，则出去最外侧的两个换热空间外，剩余的换热空间两两之间连接有折流通道3，折流通道3为相邻换热空间的顶部导流通道。

需要换热的气体会经一个均流器4进入，并流经多个连续换热排灰单元后，由另一个均流器4排出。换热排灰单元包括依次连通的一个换热空间、其底部的排灰通道5、下一换热空间及其顶部的折流通道3。换热空间设置为偶数个，具体使用中，如图1所示，换热空间可以为4个，那么排灰通道5为2个，折流通道3为1个；如图3所示，换热空间可以为6个，那么排灰通道5为3个，折流通道3为2个。

本发明组合式储热装置的使用方法为：如图1所示的结构，其使用方法为：所述气体经一个均流器4进入，并向下流经第一换热空间和一排灰通道5，再向上流经第二换热空间和折流通道3，再向下流经第三换热空间和另一排灰通道5，再向上流经第四换热空间和另一均流器4；在这一过程中，各个换热空间内的储热单元用于对流经的气体进行储热或放热，两个排灰通道5用于对流经的气体中携带的灰尘进行收集。组合式储热装置在换热工况和储热工况时的气体流动路径相反。

如图3所示的结构，其使用方法为：一均流器4，接收气体，并将其输送至与其连通的多个连续换热除尘单元；所述换热除尘单元接收气体，并对流经的气体进行换热和排灰，最后将气体输送至与其连通的另一均流器4；另一均流器4，接收经换热和排灰后的气体，并将其排出。组合式储热装置在换热工况和储热工况时的气体流动路径相反。

实际使用中，第一个换热空间接收从均流器4传送来的气体，并对其进行一次换热，气体向下传送至第一个排灰通道5，第一个排灰通道5接收从气体中沉降的灰尘，除尘之后的气体向上传送至第二个换热空间并对其进行二次换热，气体再向上传送至第一个折流通道3，并将其导入下一个换热排灰单元。气体如此的上下往复流动，在经过储热装置2的时候换热，经过排灰通道5的时候除尘，同时完成了换热和除尘两个功能，特别适用于含尘烟气的换热。组合式储热装置的换热和储热的气体流动路径相反。储热时，气体从一个均流器4进入再从另一个均流器4流出；在放热时，气体就反向从储热时的出口均流器4进入，从储热时的入口均流器4流出。

本发明是适用于含尘烟气的储热装置，特别是含尘量较大的水泥窑和钢铁生产线，易于排尘，不会发生堵塞；由于结构并不复杂且采用的储热材料成本低，造成整体储热成本低。由热力学计算得到流程长度，储热装置的换热空间长度约为20米，如果采用现有的储热装置和储热方式，那么设备的整体占地面积较大或者高度较大，如果采用本发明的结构，储热装置的储热空间为并列隔离设置，既可以减小储热装置的体积又不会导致高度太高，还可以在底部排灰。

本发明设定气体的指定流通路径，并在其流动路径的底部设置有排灰通道，使得在对气体进行换热的同时还可以进行排灰，不会发生堵塞，适用于含尘量较大的水泥窑和钢铁生产线；储热装置采用并列设置的多个换热空间，可以减小占地面积。