本發(fā)明涉及儲熱設(shè)備，具體涉及一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、儲熱設(shè)備是一種能夠儲存熱量并在用戶需要熱量的時候?qū)崃糠懦龅脑O(shè)備，傳統(tǒng)的儲熱設(shè)備主要有熔鹽儲熱設(shè)備、固體儲熱設(shè)備以及相變儲熱設(shè)備，然而它們各自都存在一系列問題。

2、在傳統(tǒng)熔鹽儲熱設(shè)備中，由于所有熔鹽流經(jīng)之處都需配備電伴熱裝置，以確保當(dāng)?shù)販囟炔坏陀谌埯}的凝固點，這使得熔鹽儲熱設(shè)備自身耗電量較高。而且，熔鹽設(shè)備還容易出現(xiàn)熔鹽凝固的狀況，進而導(dǎo)致運維費用相對高昂。對于固體耐火磚儲熱設(shè)備而言，首先耐火磚的導(dǎo)熱系數(shù)偏低，即便采用大量分散的電加熱棒來加熱耐火磚，其溫度分布依然不夠均勻，長期使用后耐火磚會發(fā)生碎裂現(xiàn)象。另外，該設(shè)備以空氣作為傳熱介質(zhì)，然而空氣單位體積所含能量較低，這就使得換熱通風(fēng)系統(tǒng)占地面積較大，且耗能頗高。在相變儲熱產(chǎn)蒸汽設(shè)備中，相變材料在放熱過程中會從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。當(dāng)相變材料凝固時，系統(tǒng)的傳熱性能會急劇變差。為了獲取足夠的放熱功率，要么必須增大換熱面積，要么得提高相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)。但在向相變材料中添加提高導(dǎo)熱系數(shù)的配方后，一直存在增加導(dǎo)熱組分沉淀的問題。

3、為了解決以上問題，新型的儲熱設(shè)備開始選用固體顆粒狀儲熱材料，固體顆粒儲熱其實是一種顯熱儲熱技術(shù)，原理和熔鹽儲熱一樣，利用能量來源加熱低溫顆粒升溫，將能量轉(zhuǎn)換為高溫顆粒顯熱儲存；當(dāng)需要釋放能量時，將存儲的高溫顆粒與用熱介質(zhì)進行換熱，從而釋放所儲存的能量，換熱效果好，并且將換熱管直接埋入儲熱材料之中，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，系統(tǒng)放熱時換熱介質(zhì)直接與儲熱材料換熱。

4、但相對于其他流體介質(zhì)而言，固體顆粒存在傳熱和流動性不佳、輸送也相對困難的問題。因此目前采用一種多級流化床顆粒換熱器，該換熱器內(nèi)設(shè)置多個倉室，每一個倉室之內(nèi)布置換熱管，換熱管內(nèi)是工質(zhì)，儲熱時候是熱源工質(zhì)，放熱時為用熱工質(zhì)，管外顆粒在流化風(fēng)作用下呈流態(tài)化和管內(nèi)工質(zhì)進行換熱。但是在使用時，由于換熱管無法布滿所有空間，且固體顆粒與換熱管接觸面積較小，導(dǎo)熱效率較低，會存在不同區(qū)域溫度不一致的情況，且當(dāng)風(fēng)攜帶固體顆粒流動時，固體顆粒會對換熱管產(chǎn)生撞擊，使換熱管磨損，影響換熱管的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備，以解決現(xiàn)有的儲熱設(shè)備導(dǎo)熱效率較低且當(dāng)風(fēng)攜帶固體顆粒流動時，固體顆粒會對換熱管產(chǎn)生撞擊，影響換熱管的使用壽命的問題。

2、本發(fā)明的一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備采用如下技術(shù)方案：一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備，包括隔熱筒、盛料筒、固體換熱管、回收管和分離裝置；隔熱筒沿第一方向設(shè)置，第一方向為豎直方向，盛料筒沿第一方向設(shè)置，與隔熱筒同軸并位于隔熱筒內(nèi)，盛料筒內(nèi)填充有固體顆粒，固體換熱管設(shè)置于盛料筒內(nèi)且其兩端均伸出隔熱筒，固體顆粒將固體換熱管包裹；隔熱筒和盛料筒之間限定出混合空間，混合空間具有首端和尾端，首端位于尾端下方；混合空間的首端和尾端分別與盛料筒的上下兩端連通，且固體顆粒能夠從盛料筒進入混合空間的首端；回收管沿第一方向設(shè)置，與隔熱筒同軸并位于盛料筒內(nèi)，混合空間的首端和尾端分別與回收管上下兩端連通，回收管內(nèi)設(shè)置有渦輪風(fēng)扇，渦輪風(fēng)扇位于混合空間的首端，使固體顆粒和風(fēng)能夠在混合空間的首端混合，并在混合空間內(nèi)移動；分離裝置安裝于盛料筒上且位于混合空間的尾端，分離裝置能夠?qū)⒐腆w顆粒和風(fēng)在混合空間的尾端分離，并使固體顆粒從盛料筒的上端落入盛料筒，使風(fēng)從回收管的上端進入回收管。

3、進一步地，分離裝置包括分離筒、中心管和多個旋風(fēng)板；分離筒和中心管均沿第一方向設(shè)置且均與隔熱筒同軸；回收管、中心管、分離筒和盛料筒沿第二方向依次設(shè)置，且中心管位于分離筒在第二方向上靠近隔熱筒豎直中心軸線的一側(cè)，第二方向為隔熱筒的徑向方向；分離筒與盛料筒固接且位于固體換熱管上方；中心管與隔熱筒固接；回收管伸入中心管內(nèi)，使風(fēng)能夠從中心管回到回收管；多個旋風(fēng)板均設(shè)置在盛料筒的上端且均為弧形板，旋風(fēng)板的上端與隔熱筒的內(nèi)頂壁抵接；多個旋風(fēng)板在盛料筒上繞第一方向均布，旋風(fēng)板具有內(nèi)端和外端，內(nèi)端位于外端在第二方向上靠近隔熱筒豎直中心軸線的一側(cè)，且旋風(fēng)板的內(nèi)端與分離筒的上端相連。

4、進一步地，分離筒包括上筒體和下筒體，上筒體和下筒體沿第一方向依次設(shè)置，且上筒體位于下筒體上端，并與下筒體固接，上筒體為圓柱形結(jié)構(gòu)，下筒體為上端大下端小的錐形結(jié)構(gòu)。

5、進一步地，盛料筒下端開設(shè)有下料口，下料口與混合空間連通。

6、進一步地，盛料筒下端同軸設(shè)置有下料板，下料板包括多個板體，多個板體均為弧形，多個板體均具有第一端和第二端，第一端位于第二端在第二方向上靠近隔熱筒豎直中心軸線的一側(cè)；第二方向為隔熱筒的徑向方向；多個板體的第一端繞第一方向均布且固定連接，多個板體的第二端繞第一方向均布且固定連接；下料口由繞第一方向相鄰設(shè)置的每兩個板體限定而成，且下料口有多個。

7、進一步地，下料板能夠繞第一方向轉(zhuǎn)動地設(shè)置。

8、進一步地，下料板下方通過連接桿連接有接料板，連接桿沿第一方向設(shè)置，渦輪風(fēng)扇包括轉(zhuǎn)動軸和固接在轉(zhuǎn)動軸上的渦輪葉片，轉(zhuǎn)動軸沿第一方向設(shè)置且能夠繞其自身軸線轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動軸沿第一方向依次穿過接料板和下料板，并伸入回收管內(nèi)；轉(zhuǎn)動軸上同軸且固定連接有主動輪，隔熱筒上轉(zhuǎn)動設(shè)置有從動輪，接料板上設(shè)置有齒環(huán)，從動輪同時與主動輪和齒環(huán)嚙合。

9、進一步地，每個板體的上端均設(shè)置有多個擋塊，多個擋塊在板體上沿板體的弧線延伸方向依次設(shè)置。

10、進一步地，固體換熱管包括多個第一管體，多個第一管體在盛料筒內(nèi)沿第一方向依次設(shè)置，每個第一管體均為與第一方向平行的渦狀結(jié)構(gòu)，沿第一方向相鄰設(shè)置的兩個第一管體之間通過連接管連通；在第一方向上處于兩端的兩個第一管體的其中一端伸出隔熱筒。

11、進一步地，回收管內(nèi)設(shè)置有氣體換熱管，氣體換熱管的兩端均伸出隔熱筒外。

12、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備通過設(shè)置隔熱筒、盛料筒、固體換熱管和分離裝置。在儲熱或換熱的過程中，使固體顆粒直接與固體換熱管接觸，且固體顆粒呈現(xiàn)堆積在一起，呈聚集態(tài)，延長了固體顆粒與固體換熱管的接觸時間，實現(xiàn)了快速導(dǎo)熱。且盛料筒內(nèi)的固體顆粒將進入混合空間的首端，與渦輪風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)在混合空間的首端混合，并在渦輪風(fēng)扇的促使下在混合空間內(nèi)移動，在這個過程中，風(fēng)能夠?qū)⒐腆w顆粒進行充分的混合，提高固體顆粒溫度的均勻性，且通過使固體顆粒和風(fēng)在混合空間內(nèi)進行混合，避免了固體顆粒與固體換熱管產(chǎn)生直接碰撞，造成固體換熱管損壞?；旌虾蟮娘L(fēng)和固體顆粒將來到混合空間的尾端，并在分離裝置的作用下進行分離，風(fēng)將進入回收管內(nèi)，固體顆粒將回到盛料筒內(nèi)。整個混合過程中，固體顆粒在盛料筒和混合空間內(nèi)不斷地循環(huán)流動，使固體顆粒能夠充分地與固體換熱管接觸，進而提高了固體顆粒與固體換熱管換熱效率，使固體顆粒的溫度更加均勻。

技術(shù)特征：

1.一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備，其特征在于：包括隔熱筒、盛料筒、固體換熱管、回收管和分離裝置；隔熱筒沿第一方向設(shè)置，第一方向為豎直方向，盛料筒沿第一方向設(shè)置，與隔熱筒同軸并位于隔熱筒內(nèi)，盛料筒內(nèi)填充有固體顆粒，固體換熱管設(shè)置于盛料筒內(nèi)且其兩端均伸出隔熱筒，固體顆粒將固體換熱管包裹；隔熱筒和盛料筒之間限定出混合空間，混合空間具有首端和尾端，首端位于尾端下方；混合空間的首端和尾端分別與盛料筒的上下兩端連通，且固體顆粒能夠從盛料筒進入混合空間的首端；回收管沿第一方向設(shè)置，與隔熱筒同軸并位于盛料筒內(nèi)，混合空間的首端和尾端分別與回收管上下兩端連通，回收管內(nèi)設(shè)置有渦輪風(fēng)扇，渦輪風(fēng)扇位于混合空間的首端，使固體顆粒和風(fēng)能夠在混合空間的首端混合，并在混合空間內(nèi)移動；分離裝置安裝于盛料筒上且位于混合空間的尾端，分離裝置能夠?qū)⒐腆w顆粒和風(fēng)在混合空間的尾端分離，并使固體顆粒從盛料筒的上端落入盛料筒，使風(fēng)從回收管的上端進入回收管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備，其特征在于：分離裝置包括分離筒、中心管和多個旋風(fēng)板；分離筒和中心管均沿第一方向設(shè)置且均與隔熱筒同軸；回收管、中心管、分離筒和盛料筒沿第二方向依次設(shè)置，且中心管位于分離筒在第二方向上靠近隔熱筒豎直中心軸線的一側(cè)，第二方向為隔熱筒的徑向方向；分離筒與盛料筒固接且位于固體換熱管上方；中心管與隔熱筒固接；回收管伸入中心管內(nèi)，使風(fēng)能夠從中心管回到回收管；多個旋風(fēng)板均設(shè)置在盛料筒的上端且均為弧形板，旋風(fēng)板的上端與隔熱筒的內(nèi)頂壁抵接；多個旋風(fēng)板在盛料筒上繞第一方向均布，旋風(fēng)板具有內(nèi)端和外端，內(nèi)端位于外端在第二方向上靠近隔熱筒豎直中心軸線的一側(cè)，且旋風(fēng)板的內(nèi)端與分離筒的上端相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備，其特征在于：分離筒包括上筒體和下筒體，上筒體和下筒體沿第一方向依次設(shè)置，且上筒體位于下筒體上端，并與下筒體固接，上筒體為圓柱形結(jié)構(gòu)，下筒體為上端大下端小的錐形結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備，其特征在于：盛料筒下端開設(shè)有下料口，下料口與混合空間連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備，其特征在于：盛料筒下端同軸設(shè)置有下料板，下料板包括多個板體，多個板體均為弧形，多個板體均具有第一端和第二端，第一端位于第二端在第二方向上靠近隔熱筒豎直中心軸線的一側(cè)；第二方向為隔熱筒的徑向方向；多個板體的第一端繞第一方向均布且固定連接，多個板體的第二端繞第一方向均布且固定連接；下料口由繞第一方向相鄰設(shè)置的每兩個板體限定而成，且下料口有多個。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備，其特征在于：下料板能夠繞第一方向轉(zhuǎn)動地設(shè)置。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備，其特征在于：下料板下方通過連接桿連接有接料板，連接桿沿第一方向設(shè)置，渦輪風(fēng)扇包括轉(zhuǎn)動軸和固接在轉(zhuǎn)動軸上的渦輪葉片，轉(zhuǎn)動軸沿第一方向設(shè)置且能夠繞其自身軸線轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動軸沿第一方向依次穿過接料板和下料板，并伸入回收管內(nèi)；轉(zhuǎn)動軸上同軸且固定連接有主動輪，隔熱筒上轉(zhuǎn)動設(shè)置有從動輪，接料板上設(shè)置有齒環(huán)，從動輪同時與主動輪和齒環(huán)嚙合。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備，其特征在于：每個板體的上端均設(shè)置有多個擋塊，多個擋塊在板體上沿板體的弧線延伸方向依次設(shè)置。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備，其特征在于：固體換熱管包括多個第一管體，多個第一管體在盛料筒內(nèi)沿第一方向依次設(shè)置，每個第一管體均為與第一方向平行的渦狀結(jié)構(gòu)，沿第一方向相鄰設(shè)置的兩個第一管體之間通過連接管連通；在第一方向上處于兩端的兩個第一管體的其中一端伸出隔熱筒。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備，其特征在于：回收管內(nèi)設(shè)置有氣體換熱管，氣體換熱管的兩端均伸出隔熱筒外。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及儲熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備，包括隔熱筒、盛料筒、固體換熱管、回收管和分離裝置。盛料筒與隔熱筒同軸并位于隔熱筒內(nèi)，盛料筒內(nèi)填充有固體顆粒。固體換熱管設(shè)置于盛料筒內(nèi)。回收管內(nèi)設(shè)置有渦輪風(fēng)扇，分離裝置安裝于盛料筒上。本發(fā)明的一種儲換熱一體的固體顆粒儲熱設(shè)備通過設(shè)置隔熱筒、盛料筒、固體換熱管和分離裝置，在儲熱或換熱的過程中，固體顆粒不斷地循環(huán)流動，使固體顆粒能夠充分地與固體換熱管接觸，進而提高了固體顆粒與固體換熱管換熱效率，使固體顆粒的溫度更加均勻。

技術(shù)研發(fā)人員：于明豪,劉婧
受保護的技術(shù)使用者：大連海事大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19