一种利用固体储热的蒸汽发生器的制作方法

1.本发明属于固体储热利用技术领域，特别是一种利用固体储热的蒸汽发生器。


背景技术：

2.固体储热利用在蒸汽利用领域比较常见，就是将热量提前储存至固定储热体中，在需要使用的时候，将热量从固定储热体中取出并交换至水中形成蒸汽或者热水进行利用。
3.而换热效率则和温差以及空气流速有关，加热空气在经过换热器时，将热量通过换热器送入水中，但是由于固体储热体的热量有限，在使用过程中，固体储热体中的热量越来越少，导致整一个循环通道的内空气逐渐降温，循环通道内的空气开始冷缩，导致经过换热器的流速也会下降，从而降低了热交换效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种利用固体储热的蒸汽发生器，解决了固体储热体中热量减少、流通空气温度下降而空气总体积变小、导致空气经过换热器流速变小的问题。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
6.一种利用固体储热的蒸汽发生器，其特征在于，包括
7.固体储热装置，所述固体储热装置具有循环通道；
8.热交换组件，所述热交换组件设置在循环通道内，所述热交换组件上具有连通循环通道的气流间隙通道和水路通道；
9.水罐，所述水罐的出水口与所述水路通道相连通；和
10.气水分离器，所述气水分离器的入口与所述水路通道的另一端连通，所述缸体具有蒸汽出口；
11.其中，在循环通道中气流流向上，所述气流间隙通道的流通截面积依次减少。
12.在上述利用固体储热的蒸汽发生器中，所述热交换组件包括至少两个换热结构，所述换热结构包括
13.壳体，所述壳体具有通道；
14.第一换热管，所述第一换热管设置在所述通道内，所述第一换热管包括至少一个第一平面螺旋管段；和
15.第二换热管，所述第二换热管设置在所述通道内，所述第二换热管包括至少一个第二平面螺旋管段，所述第二平面螺旋管段与所述第一平面螺旋管段相互嵌合，所述第一平面螺旋管段与所述第二平面螺旋管段之间形成所述气流间隙通道；
16.其中，所述第一换热管和第二换热管作为所述水路通道。
17.在上述利用固体储热的蒸汽发生器中，所述壳体的内圈或/和外圈设有保温层。
18.在上述利用固体储热的蒸汽发生器中，所述第一平面螺旋管和第二平面螺旋管通
过定位夹固定连接。
19.在上述利用固体储热的蒸汽发生器中，所述通道内壁与第一换热管或第二换热管之间设有间隔层，所述间隔层用于固定第一换热管和第二换热管。
20.在上述利用固体储热的蒸汽发生器中，还包括柱体，所述第一平面螺旋管与所述第二平面螺旋管中间形成空置通道，所述柱体设置在所述空置通道内。
21.在上述利用固体储热的蒸汽发生器中，相互嵌合的所述第一平面螺旋管的管中心线与第二平面螺旋管的管中心线大致位于同一平面内。
22.在上述利用固体储热的蒸汽发生器中，相邻所述第一平面螺旋管段抵靠接触，相邻所述第二平面螺旋管抵靠接触。
23.在上述利用固体储热的蒸汽发生器中，还包括三叉管路和给水泵，所述水罐的出水口通过三叉管路同时与所述水路通道相连、所述气水分离器的出水口相连，所述三叉管路具有连接水罐的第一管路、连接所述水路通道的第二管路和连接所述气水分离器的出水口的第三管路，所述给水泵设置在的第二管路上。
24.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
25.本技术中，采用了在循环通道中气流流向上，所述气流间隙通道的流通截面积依次减少的设计，在空气气流流入气流间隙通道后，后续的流通截面变小，从而即使在空气温度降低、体积变小之后，也能够保证足够的流速，从而能够保持对水的换热效率。
附图说明
26.图1是本技术中的一种结构示意图；
27.图2是本技术中换热结构的一种结构示意图；
28.图3是本技术中换热结构的一种侧视结构图；
29.图4是本技术中第一换热管、第二换热管的一种结构示意图。
30.图中，
31.2、固体储热装置；21、循环通道；22、箱体；23、循环风机；24、蓄热材料；
32.3、热交换组件；31、换热结构；311、壳体；312、第一换热管；3121、第一平面螺旋管段；313、第二换热管；3131、第二平面螺旋管段；314、气流间隙通道；315、保温层；316、定位夹；317、间隔层；318、柱体；
33.4、水罐；
34.5、气水分离器；
35.6、三叉管路；61、第一管路；62、第二管路；63、第三管路；
36.7、给水泵。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.图1中，位于固体储热装置的箭头表示空气流动方向。
39.图1中，位于固定储热装置的箭头表示水流动的方向。
40.如图1至图4所示，一种利用固体储热的蒸汽发生器，包括固体储热装置2、热交换组件3、水罐4和气水分离器5，所述固体储热装置2具有循环通道21；所述热交换组件3设置在循环通道21内，所述热交换组件3上具有连通循环通道21的气流间隙通道314和水路通道；所述水罐4的出水口与所述水路通道相连通；所述气水分离器5的入口与所述水路通道的另一端连通，所述气水分离器5具有蒸汽出口；其中，在循环通道21中气流流向上，所述气流间隙通道314的流通截面积依次减少。
41.本技术中，将水罐4中的水输入至水路通道内，并通过换热组件将固体储热装置2内储存的热量加热水路通道内的水，使水变加热成为汽水混合物，然后将汽水混合物输入至汽水分离器中，通过汽水分离器将分离蒸汽和饱和水，蒸汽从气水分离器5的蒸汽出口输出使用。
42.在固体储热装置2持续为水路通道内的水加热一段时间后，固体储热装置2内储存的热量减少，热空气与热交换组件3之间的温差变小，同时循环通道21内的流通空气温度降低，且体积缩小，导致流过气流间隙通道314的空气流速降低，影响热交换效率。
43.而本技术中，采用了在循环通道21中气流流向上，所述气流间隙通道314的流通截面积依次减少的设计，在空气气流流入气流间隙通道314后，后续的流通截面变小，从而即使在空气温度降低、体积变小之后，也能够保证足够的流速，从而能够保持对水的换热效率。
44.在循环通道21中的气流流向上，所述气流间隙通道314的流通截面积依次减少，这里包括两种情况，第一种：气流间隙通道314的流通截面呈阶梯式的依次递减，第二种情况，则是气流间隙通道314的流通截面呈线性递减。本实施例中，采用的是气流间隙通道314的流通截面呈阶梯式的依次递减，这种方案在加工热交换组件3上更加方便。
45.本实施例中，固体储热装置2还包括箱体22、循环风机23和蓄热材料24，循环通道21位于箱体22内，循环风机23、蓄热材料24、热交换组件3设置在循环通道21内。利用循环风机23使循环通道21内的空气流动，空气在经过蓄热材料24后加热，热空气经过热交换组件3将水加热使用。
46.具体地，所述热交换组件3包括至少两个换热结构31，所述换热结构31包括壳体311、第一换热管312和第二换热管313，所述壳体311具有通道；所述第一换热管312设置在所述通道内，所述第一换热管312包括至少一个第一平面螺旋管段3121；所述第二换热管313设置在所述通道内，所述第二换热管313包括至少一个第二平面螺旋管段3131，所述第二平面螺旋管段3131与所述第一平面螺旋管段3121相互嵌合，所述第一平面螺旋管段3121与所述第二平面螺旋管段3131之间形成所述气流间隙通道314；其中，所述第一换热管312和第二换热管313作为所述水路通道。
47.优选的，第一换热管312和第二换热管313采用铜材料制成。
48.本技术中，从壳体311的通道的一端输入热空气，而通道的另一端出气，同时在，第一换热管312和第二换热管313内输入水，输入的气流会经过第一平面螺旋管段3121与第二平面螺旋管段3131之间的气流间隙通道314，高温气体会对第一换热管312和第二换热管313内输入的水进行快速加热。
49.本技术中，采用的是第二平面螺旋管段3131与第一平面螺旋管段3121相互嵌合的
结构，在单位体积内，相比于传统的单个螺旋状的换热管而言，本技术中，单位体积内会具有更长的管路，从而增加了换热面积，提高了换热效率，同时由于该设计，也延长了水的流动路径，从而使水能够在该壳体311内吸收足够多的热量，加快了水的加热效率。
50.在设置有多个第一平面螺旋管段3121和多个第二平面螺旋管段3131时，第一平面螺旋管段3121和第二平面螺旋管段3131的数量优选的保持一致。当多个第一平面螺旋管段3121并列设置，多个第二平面螺旋管道并列设置。
51.而第一平面螺旋管段3121与第二平面螺旋管段3131之间的气流间隙通道314大小，则根据实际应用场景进行调整。例如在本实施例中，将气流间隙通道314的流通截面积制作成沿着空气流动方向上，气流间隙通道314的流通截面积依次变小。
52.此外，第一换热管312可以设计成多个第一平面螺旋管段3121串联而成，第二换热管313可以设计成多个第二平面螺旋管段3131串联而成。
53.具体地，所述壳体311的内圈或/和外圈设有保温层315。
54.本技术中，壳体311的内圈具有保温层315或壳体311的外圈具有保温层315或壳体311的内圈和外圈均具有保温层315。保温层315采用常见保温材料即可。壳体311为一个钢结构的圈筒。本实施例中，采用的是壳体311的内圈具有保温层315。
55.具体地，所述第一平面螺旋管和第二平面螺旋管通过定位夹316固定连接。
56.定位夹316直接以焊接的方式固定连接在第一平面螺旋管段3121和第二平面螺旋管段3131上，从而保持第一平面螺旋管段3121和第二平面螺旋管段3131之间的距离。
57.具体地，所述通道内壁与第一换热管312或第二换热管313之间设有间隔层317，所述间隔层317用于固定第一换热管312和第二换热管313。
58.通过在第一换热管312或第二换热管313与通道内壁之间设置间隔层317，能够将第一换热管312和第二换热管313固定。将第一换热管312、第二换热管313与壳体311的保温层315分开，降低保温层315内表面温度，同时也能够起到一定的保温作用。使用间隔层317后，能够缩小壳体311的通道的截面，使热气流能够经过第一换热管312和第二换热管313时，不会被浪费。
59.本实施例中，通过间隔层317将第一换热管312或第二换热管313之间与保温层315连接。间隔层317采用浇筑的方式制造。
60.具体地，还包括柱体318，所述第一平面螺旋管与所述第二平面螺旋管中间形成空置通道，所述柱体318设置在所述空置通道内。
61.本技术中，由于第一换热管312和第二换热管313的换热管采用弯折工艺制成，在螺旋设置过程中，第一平面螺旋管段3121、第二平面螺旋管段3131中间位置的弯折角度过程大，因此，留下了中间的空置通道，通过设置一个柱体318，使热空气不会从空置通道穿过，只能够从第一平面螺旋管段3121与第二平面螺旋管段3131之间的气流间隙通道314穿过。能够提高热量的利用率。同时在设置柱体318后，气流间隙通道314的截面积变小，会导致通道内的气流流速加快，进一步的提升换热效率。
62.具体地，相互嵌合的所述第一平面螺旋管的管中心线与第二平面螺旋管的管中心线大致位于同一平面内。
63.进一步的，第一平面螺旋管段3121的管截面积和第一平面螺旋管段3121的管截面积相同，该设计能够使第一平面螺旋管段3121、第二平面螺旋管段3131设置在同一个竖向
的区间内，当多个第一平面螺旋管段3121、多个第二平面螺旋管段3131能够最大量的并排设置在通道内，大大的增加了换热面积，其具有更好的换热效果。
64.具体地，相邻所述第一平面螺旋管段3121抵靠接触，相邻所述第二平面螺旋管抵靠接触。
65.能够使其结构更加紧凑，在预设的空间内能够放入更多的第一平面螺旋管段3121、第二平面螺旋管段3131。能够增加换热面积，增加水路通道的长度，具有更好的换热效率。
66.具体地，还包括三叉管路6和给水泵7，所述水罐4的出水口通过三叉管路6同时与所述水路通道相连、所述气水分离器5的出水口相连，所述三叉管路6具有连接水罐4的第一管路61、连接所述水路通道的第二管路62和连接所述气水分离器5的出水口的第三管路63，所述给水泵7设置在的第二管路62上。
67.通过汽水分离器将蒸汽和饱和水，蒸汽从气水分离器5具有蒸汽出口输出使用。而饱和水则可以在给水泵7的作用下，重新输入到水路通道内继续使用。在给水泵7启动后，能够同时将水罐4内的水抽入，同时将汽水分离器内的饱和水也一通抽入使用。有效的提高了热量的利用率。
68.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
69.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。同时，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
70.以上部件均为通用标准件或本技术领域人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
71.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。