一种相变储热介质熔化炉的制作方法

本实用新型涉及一种相变储热介质熔化炉。

背景技术：

太阳能光热发电系统中储能是关键且必不可少的一个重要环节，储能介质多为相变的储热介质，如熔融盐。通过储热介质的相变达到吸热和放热，从而实现储能功能。

在太阳能光热发电系统中相变储热介质熔化炉是最常见的储热装置，其通常采用的相变介质为熔融盐。相变介质熔化炉通常是利用加热管内流通的燃烧气体对相变介质进行加热。燃烧气体产生的烟气往往温度很高，直接排放会造成环境安全隐患，为此中国和世界其他一些国家对此烟气的排放温度进行了设定。

为了提高能量利用，传统的相变储热介质熔化炉往往会在排烟管的末端接一个余热回收装置，一是为了对烟气进行降温，而是对烟气的余热进行回收利用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种余热回收利用率高，余热回收设计巧妙的相变储热介质熔化炉。

实现本实用新型目的的技术方案是：本实用新型具有炉体；所述炉体上设有用于加注相变储热介质的加注口和用于流出液态相变储热介质的排出口；炉体内排布设有至少一组用于流通燃烧气体的加热管组；所述加热管组包括至少一根加热管；加热管沿燃烧气体流通方向依次包括入口部、换热部和出口部；炉体的外部设有夹套；夹套与炉体的外壁形成换热腔；换热腔内布设有余热回收管组；各加热管组的出口部均与换热腔连通，换热腔上设有用于烟气排出且与换热腔连通的排烟管；所述余热回收管组的进口和出口均穿出换热腔。

上述换热部沿炉体的内壁设置且呈螺旋分布。

作为优化设计，上述出口部沿水平方向向炉体的外侧壁延伸；所述夹套设置在炉体的外侧壁的外部；所述炉体的外侧壁与夹套形成换热腔。

作为变形设计，上述换热部沿燃烧气体流通方向依次包括外环部、可让燃烧气体回转流通的回转部以及内环部；外环部沿炉体的内壁环形设置，内环部位于外环部的内侧，并沿外环部设置；外环部的一端与入口部连接，外环部的另一端与回转部的一端连接，回转部的另一端与内环部的一端连接，内环部的另一端与出口部连接；外环部内的燃烧气体流通方向与内环部内的燃烧气体流通方向相反。因此加热管组可以设计成一根粗径的加热管，如此设计能够增加燃烧气体的通入量，并且通过其燃烧气体回转功能，能够有效提升加热效率。

作为优化设计，上述余热回收管组与换热腔形成用于烟气排放的迂回型换热通道。

作为进一步设计，上述迂回型换热通道呈s型或u型。

作为进一步优化设计，上述炉体内沿垂直方向排布有多组用于流通燃烧气体的加热管组。如此设计是为了可以让炉体内凝固的相变介质从上至下依次进行熔融，从而防止熔融时气体无法排出的问题。

同时还包括可与鼓风机连接的进风集箱，以及出风集箱；所述余热回收管组包括多根换热管；所述进风集箱和出风集箱分别相对设置在炉体的底部和顶部；各换热管排布在换热腔内，且各换热管的两端均分别与进风集箱和出风集箱连接相通。

作为优化设计，各换热管均以炉体的中心轴线为螺旋中心轴线进行螺旋排布。

上述进风集箱和出风集箱均呈环形分布；进风集箱和出风集箱与炉体同轴。

上述入口部沿水平方向向炉体的外侧壁延伸，且穿过夹套后与外部连通。

同时还包括燃烧器；所述加热管的入口部与加热腔连接相通；所述夹套上设有支撑管；所述加热腔设置在支撑管内；所述燃烧器固定连接在支撑管上并与支撑管形成密封；燃烧器的加热烧嘴伸入加热腔内。出风集箱的出风口通过管道与燃烧器的进气管连接相通。

上述加热管组包括多根加热管。

上述入口部沿垂直方向向炉体的顶部延伸，且穿过炉体的顶部后与外部连通。

出风集箱的出风口通过管道与燃烧器的进气管连接相通。

上述炉体的外侧壁上设有与换热腔隔绝的集箱，所述加热管的入口部伸入集箱内并与加热腔连接，加热腔部分或全部位于集箱内；所述余热回收管组均绕开集箱。

作为优化设计，上述加热管的换热部沿燃烧气体流通方向依次包括外环部、可让燃烧气体回转流通的回转部以及内环部；外环部沿炉体的内壁环形设置，内环部位于外环部的内侧，并沿外环部设置；外环部的一端与入口部连接，外环部的另一端与回转部的一端连接，回转部的另一端与内环部的一端连接，内环部的另一端与出口部连接；外环部内的燃烧气体流通方向与内环部内的燃烧气体流通方向相反。

本实用新型具有积极的效果：(1)本实用新型在炉体上设计换热腔，通过换热腔内的余热回收组件可以将高温烟气的热量进行很好地回收利用；同时根据排放标准，通过余热回收组件免除了外部余热回收装置，可以将烟气直接排放；

(2)本实用新型中加热管组的换热部呈螺旋分布是为了保证加热管能够与炉体管内的相变介质充分接触，保证对相变介质的充分加热；

(3)本实用新型中出口部沿水平方向向炉体的外侧壁延伸，且与换热腔连通，一是为了沿炉体的垂直方向上可以尽量多的排布加热管，二是为了让烟气能够更快地排放出去；

(4)本实用新型中余热回收管组与换热腔形成用于烟气排放的迂回型换热通道，是为了让增加换热面积，在提高余热回收效率的同时，也让余热回收管组的整体体积大大缩小，从而缩小整个相变储热介质熔化炉的体积；

(5)本实用新型中余热回收管组内的换热介质为空气，为了更好的进行换热，通过进风集箱和出风集箱能够更好地将余热回收管组内的空气进行流通，从而保证换热效率；

(6)本实用新型中组成余热回收管组的换热管采用螺旋排布是为了增加换热时间，提高换热效果；

(7)本实用新型中进风集箱和出风集箱均呈环形分布是为了加强气流旋转，提高换热管内的空气排放速度，从而增加换热效率；

(8)本实用新型中加热管组通过多根加热管能够更加高效为相变介质进行储能；

(9)本实用新型中换热腔可以起到保温的作用，并且可以对炉体内的相变介质进行再加热；

(10)本实用新型中将从出风集箱出来的高温空气通过管道通入燃烧器的进气管，从而将高温空气作为燃烧器的助燃空气，进一步提高能效；

(11)本实用新型通过集箱的设计可将燃烧环境内的空气为干净的气体，即通过集箱设计，能有效防止换热腔内的烟气参与加热管的燃烧加热，有效保证燃烧效率；

(12)本实用新型中加热管的换热部设计成由外环部、可让燃烧气体回转流通的回转部以及内环部，是为了增强局部加热效果。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的剖视图；

图3为本实用新型中加热腔与加热管组的结构示意图；

图4为本实用新型实施例三的结构示意图；

图5为本实用新型实施例二的结构示意图；

图6为本实用新型实施例二中余热回收管组与集箱的结构示意图；

图7为本实用新型实施例五中加热腔与加热管组的结构示意图。

具体实施方式

(实施例一)

见图1至图3，本实用新型具有炉体1；所述炉体1上设有用于加注相变储热介质的加注口2和用于流出液态相变储热介质的排出口3；炉体1内排布设有至少一组用于流通燃烧气体的加热管组4；所述加热管组4包括至少一根加热管41；加热管41沿燃烧气体流通方向依次包括入口部、换热部411和出口部412；其特征在于：炉体1的外部设有夹套11；夹套11与炉体1的外壁形成换热腔12；换热腔12内布设有余热回收管组5；各加热管组4的出口部412均与换热腔12连通，换热腔12上设有用于烟气排出且与换热腔12连通的排烟管6；所述余热回收管组5的进口和出口均穿出换热腔12。

本实施例的工作原理如下：

由加热管组4对炉体内的相变介质(如熔融盐)进行加热储热，加热管组4内的高温烟气通过出口部412进入换热腔12，换热腔12内的余热回收管组5将换热腔内的高温烟气的热量进行回收利用，而经过换热的烟气经过排烟管6排出。

(实施例二)

见图1至图3，本实用新型具有炉体1；所述炉体1上设有用于加注相变储热介质的加注口2和用于流出液态相变储热介质的排出口3；炉体1内沿其垂直方向排布设有多组用于流通燃烧气体的加热管组4；所述加热管组4包括三根加热管41；加热管41沿燃烧气体流通方向依次包括入口部、换热部411和出口部412；炉体1的外侧壁的外部设有夹套11；夹套11与炉体1的外侧壁形成换热腔12；换热腔12内布设有余热回收管组5；各加热管组4的出口部412均与换热腔12连通，换热腔12上设有用于烟气排出且与换热腔12连通的排烟管6；所述余热回收管组5的进口和出口均穿出换热腔12。

所述换热部411沿炉体1的内壁设置且呈螺旋分布。

所述出口部412沿水平方向向炉体1的外侧壁延伸。

同时还包括可与鼓风机连接的进风集箱7，以及出风集箱8；所述余热回收管组5包括多根换热管；所述进风集箱7和出风集箱8分别相对设置在炉体1的底部和顶部；各换热管排布在换热腔12内，且各换热管的两端均分别与进风集箱7和出风集箱8连接相通。

各换热管均以炉体1的中心轴线为螺旋中心轴线进行螺旋排布。

所述进风集箱7和出风集箱8均呈环形分布；进风集箱7和出风集箱8与炉体1同轴。

所述入口部沿水平方向向炉体1的外侧壁延伸，且穿过夹套11后与外部连通。

同时还包括燃烧器9；所述加热管41的入口部与加热腔413连接相通；所述夹套11上设有支撑管13；所述加热腔413设置在支撑管内；所述燃烧器9固定连接在支撑管13上并与支撑管13形成密封；燃烧器9的加热烧嘴伸入加热腔413内。

见图5，所述炉体1的外侧壁上设有与换热腔12隔绝的集箱14，所述加热管41的入口部伸入集箱14内并与加热腔413连接，加热腔413部分或全部位于集箱14内；所述余热回收管组5的换热管均绕开集箱14。如此设计是为了避免换热腔12内的烟气参与燃烧器9的燃烧，从而降低燃烧加热效果。同时也能够在一定程度上避免加热管41内的产生的热量被余热回收管组5吸收，降低余热回收管组5对烟气的余热回收效果。集箱14可由围板分别与炉体1的外侧壁、夹套11的内侧壁形成的密闭容腔，容腔可以设置隔热材料，防止与集箱14的外部形成热交换。

见图6，出风集箱8的出风口通过管道与燃烧器9的进气管连接相通。

本实施例的工作原理如下：

通过燃烧器9对燃烧气体通入加热管组4内，由加热管组4对炉体内的相变介质(如熔融盐)进行加热储热，加热管组4内的高温烟气通过出口部412进入换热腔12，换热腔12内的余热回收管组5将换热腔内的高温烟气的热量进行回收利用，而经过换热的烟气经过排烟管6排出。出风集箱8的出风口通过管道与燃烧器9的进气管连接相通。

从出风集箱8出来的高温空气可通过管道与燃烧器9的进气管连接，即将从出风集箱8出来的高温空气作为燃烧器9的助燃空气。从而让加热管组4对炉体1内的相变介质的加热效率更高。

(实施例三)

见图1、图3和图4，本实用新型具有炉体1；所述炉体1上设有用于加注相变储热介质的加注口2和用于流出液态相变储热介质的排出口3；炉体1内沿其垂直方向排布设有多组用于流通燃烧气体的加热管组4；所述加热管组4包括三根加热管41；加热管41沿燃烧气体流通方向依次包括入口部、换热部411和出口部412；炉体1的外侧壁的外部设有夹套11；夹套11与炉体1的外侧壁形成换热腔12；换热腔12内布设有余热回收管组5；各加热管组4的出口部412均与换热腔12连通，换热腔12上设有用于烟气排出且与换热腔12连通的排烟管6；所述余热回收管组5的进口和出口均穿出换热腔12。

所述换热部411沿炉体1的内壁设置且呈螺旋分布。

所述出口部412沿水平方向向炉体1的外侧壁延伸。

所述余热回收管组5与换热腔12形成用于烟气排放的迂回型换热通道。迂回型换热通道优选s型或u型。其中余热回收管组5内的换热介质为液态换热介质，如导热油。

所述入口部沿水平方向向炉体1的外侧壁延伸，且穿过夹套11后与外部连通。

同时还包括燃烧器9；所述加热管41的入口部与加热腔413连接相通；所述夹套11上设有支撑管13；所述加热腔413设置在支撑管内；所述燃烧器9固定连接在支撑管13上并与支撑管13形成密封；燃烧器9的加热烧嘴伸入加热腔413内。

(实施例四)

本实用新型具有炉体1；所述炉体1上设有用于加注相变储热介质的加注口2和用于流出液态相变储热介质的排出口3；炉体1内沿其垂直方向排布设有多组用于流通燃烧气体的加热管组4；所述加热管组4包括多个根加热管41；加热管41沿燃烧气体流通方向依次包括入口部、换热部411和出口部412；其特征在于：炉体1的外部设有夹套11；夹套11与炉体1的外壁形成换热腔12；换热腔12内布设有余热回收管组5；各加热管组4的出口部412均与换热腔12连通，换热腔12上设有用于烟气排出且与换热腔12连通的排烟管6；所述余热回收管组5的进口和出口均穿出换热腔12。

上述换热部411沿炉体1的内壁设置且呈螺旋分布。

上述出口部412沿水平方向向炉体1的外侧壁延伸；所述夹套11设置在炉体1的外侧壁的外部；所述炉体1的外侧壁与夹套11形成换热腔。

所述入口部沿垂直方向向炉体1的顶部延伸，且穿过炉体1的顶部后与外部连通。

(实施例五)

见图7，本实用新型中加热管组4包括一根粗径的加热管41，加热管41的换热部411沿燃烧气体流通方向依次包括外环部411-1、可让燃烧气体回转流通的回转部411-2以及内环部411-3；外环部411-2沿炉体1的内壁环形设置，内环部411-3位于外环部411-1的内侧，并沿外环部411-1设置；外环部411-1的一端与入口部连接，外环部411-1的另一端与回转部411-2的一端连接，回转部411-2的另一端与内环部411-3的一端连接，内环部411-3的另一端与出口部412连接；外环部411-1内的燃烧气体流通方向与内环部411-3内的燃烧气体流通方向相反。

其他技术特征与实施例二相同。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。