蓄热装置和用于储存热物件的储存设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种蓄热装置，该蓄热装置包括用于通过热辐射捕获热量的至少一个闭合底部回路、管状热虹吸装置以及用于自由流动的流体的管道，管状热虹吸装置分别具有连接到底部回路的开口底端部以及闭合顶端部，而管道相对于热虹吸装置横向延伸，并接纳热虹吸装置的顶端部，底部回路和热虹吸装置形成包含传热工作流体的排出回路，该传热工作流体适于在辐射作用下蒸发，并且沿热虹吸装置上升，以在通过与存在于顶部管道内的流体发生对流来传热之后在顶端部内冷凝。本实用新型还提供包括至少一个这种装置的用于储存热物件的储存设备。该蓄热装置和储存设备无须用于使流体循环的泵来运行：无须任何运动构件或任何外部能源且无须任何调节。
【专利说明】蓄热装置和用于储存热物件的储存设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种蓄热装置和用于储存热物件的储存设备，并涉及在工业环境下回收热量，并且特别是例如在储存热物件的同时回收从这些热物件散发出的热量。借助示例，将回收的热量用于加热流体，并减少设备的能耗。
【背景技术】
[0002]许多工业设备以及特别是热处理设备消耗相对大量的能量以便运行。主要通过燃烧化石燃料(诸如煤炭、烃类或天然气)来获得这种能量，或者在以电力形式消耗能量时，能量源可以是核能。在工业中，能量是主要输入成本，该成本在生产能量方面以及由于消耗能量会造成必须治理的污染而继续增加，由此进一步增加与生产能量相关的成本。这造成越来越需要减少工业设备的能耗。
[0003]最常见为此而投资的研究线路包括优化能耗和减小能量损失、求助于可再生能量
等等o
[0004]将借助通过天然气的燃烧来运行的熔炉进行热处理的方法作为示例，可以设想如下:
[0005]?通过提高燃烧器的效率、将热量传递到待加热的物件并使熔炉隔热来减少天然气的消耗量；
[0006]?回收来自燃烧器附近的热量，在此情况下，燃烧器被称为是“可再生的”，或者回收来自熔炉废气的热量；以及
[0007]?利用回收的热量，例如用以对熔炉内的空气进行预加热。
[0008]这种类型的规定用于实现大量的节约，但它们造成与特别是购买和维护蓄热装置有关的其它成本。这种蓄热装置一般由换热器构成，该换热器具有传热流体，该传热流体在连接到由调节单元控制的循环泵的回路中流动。
实用新型内容
[0009]本实用新型的目的是提出一种方案，该方案特别是当加热的物件留在自由空气中以进行冷却时能够提高工业设备中的蓄热。
[0010]至此，本实用新型提供一种蓄热装置，该蓄热装置包括用于通过热辐射捕获热量的至少一个闭合底部回路、管状热虹吸装置以及用于自由流动的流体的管道，管状热虹吸装置分别具有连接到底部回路的开口底端部以及闭合顶端部，而管道相对于热虹吸装置横向延伸，并接纳热虹吸装置的顶端部，底部回路和热虹吸装置形成包含传热工作流体的排出回路，该传热工作流体适于在辐射作用下蒸发，并且沿热虹吸装置上升，以在通过与存在于顶部管道内的流体发生对流来传热之后在顶端部内冷凝。
[0011]该装置具有许多优点。特别是，该装置无须用于使流体循环的泵来运行:无须任何运动构件或任何外部能源，并且无须任何调节。这产生高可靠度并减少维护。该装置还需要对于购买和维护来说都较小的投资。此外，由于装置利用了与传热工作流体的状态改变有关的潜热，对于给定的温差，传递的热量相对较高。
[0012]本实用新型还提供了用于储存热物件的储存设备，该储存设备包括限定用于接纳热物件的接纳区域的外壳以及安装到接纳区域上方的上述类型的至少一个蓄热装置。
[0013]来自热物件的热辐射使底部回路内的传热工作流体加热。工作流体在于热虹吸装置的顶端部内重新冷凝之前蒸发，此时，它通过与存在于顶部管道内的流体发生对流来释放其热量。可以理解到蓄热效率在底部回路更接近于热物件时增大。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]在阅读本实用新型的特定非限制性实施例的以下说明时，本实用新型的其它特性和优点会显现出来。
[0015]参照附图，附图中:
[0016].图1示出根据本实用新型的蓄热装置的示意立体图；
[0017]?图2是图1中区域II的放大图；以及
[0018].图3是根据本实用新型的储存设备的示意图，该储存设备连接到热处理设备的下游。
【具体实施方式】
[0019]参照附图，根据本实用 新型的蓄热装置在此示例中用于储存热物件的设备100中。储存设备100具有外壳101，该外壳限定用于接纳热物件的接纳区域102。总地标记为I的蓄热装置在外壳101内安装于接纳区域102上方。储存设备100设置在热处理设备200的下游，该热处理设备用于对诸如板块、梁、板片之类的金属物件进行热处理。热处理设备200本身是已知的，并且包括例如设有燃烧器的熔炉，这些燃烧器经由馈送回路201馈送空气。
[0020]每个蓄热装置I包括用于通过热辐射捕获热量的至少一个闭合底部回路2、管状热虹吸装置3以及顶部管道4，管状热虹吸装置分别具有连接到底部回路2的开口底端部
3.1以及闭合顶端部3.2，而顶部管道相对于热虹吸装置3横向延伸，并接纳热虹吸装置的顶端部3.2。
[0021]顶部管道4具有矩形横截面，并且具有使热虹吸装置3通过的平的和水平的底壁。顶部管道4的端部分别设有用于将其连接到外部空气进口的装置以及用于将其连接到馈送回路201的装置，用以将从外部吸入并在顶部管道4内加热的空气运送到热处理熔炉的燃烧器。用于与气体混合的空气是在热处理熔炉内燃烧以由此经受预热的混合物。应观察到热虹吸装置3的顶端部3.2在顶部管道4的整个高度上延伸，因而，管道4内存在的空气必定与所述顶端部3.2接触。
[0022]在此示例中，该装置具有多个底部回路2，各个底部回路呈水平管路的形式，而热虹吸装置3沿各个底部回路分接(tap)。将热虹吸装置3紧固到底部回路2的管路，以提供各个热虹吸装置3与热虹吸装置3所分接于其内的管路之间的密封连接。热虹吸装置3垂直延伸，而底部回路2的管路与顶部管道4平行延伸。
[0023]热虹吸装置3的顶端部3.2在外部设置有散热片3.3。这些散热片3.3用于通过热虹吸装置3的顶端部3.2与顶部管道4内流动的空气之间的对流而加大换热能力。为了便于将热虹吸装置安装在顶部管道4内，顶端部3.2可与底端部3.1分开，并装配到底端部上。在将顶端部通过顶部管道4的平面底壁放置到位之后，并在所述平面底壁被构成顶部管道4的其它壁覆盖之前，也可将散热片装配到顶端部3.2上。
[0024]每个底部回路2以及相关联的热虹吸装置3形成包含传热工作流体的排出回路，该传热工作流体适于在辐射作用下蒸发，并且沿热虹吸装置3上升，以在通过与存在于顶部管道4内的空气发生对流来传热之后在顶端部3.2内冷凝。对于在20°C到350°C温度范围上使用的传热流体，水通过沸腾和冷凝来提供最佳传热特性，并且配置起来不贵。使用诸如热油的其它传热流体也是可以的，但由它们的热解温度而受限，这些热解温度与通过辐射接受的热量直接相关。合适的传热流体根据其使用温度以及由此系统与热物件之间的热辐射强度进行选择。使用水可以降低制备系统的总成本，并且在此示例中是推荐的。用于为系统设计尺寸的参考构造利用25巴压力和226°C的温度下的水。热虹吸装置3的在顶部管道4和底部回路2之间延伸的各部分被隔热，因而，传热工作流体会经受绝热转化。底部回路2包括用于使底部回路2填充有传热工作流体以及用于使底部回路2能被排空的分接点(未示出)。
[0025]底部回路2内以及热虹吸装置3内的工作压力可达到20巴到25巴，或者根据底部回路2所受到的热辐射可甚至更多。为回路提供密封的装置必须能够抵抗这种压力。
[0026]底部回路2、热虹吸装置3以及顶部管道4较佳地为直线形，以减少制造该装置的成本。
[0027]设有安全阀以避免底部回路2和热虹吸装置3内的过大压力。
[0028]顶部管道4有利地设有排出口，因而，在熔炉停止运行的情况下，能保持沿顶部管道4的空气流。
[0029]当然，本实用新型并不限于所描述的实施例，而是覆盖落入由权利要求书所限定的本实用新型范围内的任何变型。
[0030]特别是，蓄热装置可以呈与附图中所示形状的不同的形状。例如，可用弯曲的管子来制成装置。
[0031 ] 热虹吸装置可以不设有散热片。
[0032]尽管本实用新型更具体地应用于炼钢领域来描述，但本实用新型可用于任何工业环境。
【权利要求】
1.一种蓄热装置，其特征在于，所述蓄热装置包括用于通过热辐射捕获热量的至少一个闭合底部回路、管状热虹吸装置以及用于自由流动的流体的管道，所述管状热虹吸装置分别具有连接到所述底部回路的开口底端部以及闭合顶端部，而所述管道相对于所述热虹吸装置横向延伸，并接纳所述热虹吸装置的所述顶端部，所述底部回路和所述热虹吸装置形成包含传热工作流体的排出回路，所述传热工作流体适于在辐射作用下蒸发，并且沿所述热虹吸装置上升，以在通过与存在于所述顶部管道内的流体发生对流来传热之后在所述顶端部内冷凝。
2.如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，所述热虹吸装置的顶端部设有外部散热片。
3.如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，所述装置具有多个底部回路，各个底部回路呈水平管路的形式，所述热虹吸装置沿所述底部回路分接。
4.如权利要求3所述的蓄热装置，其特征在于，所述底部回路的管路与所述顶部管道平行延伸。
5.如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，所述顶部管道具有矩形的横截面。
6.如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于，所述底部回路、所述热虹吸装置以及所述顶部管道为直线形。
7.一种用于储存热物件的储存设备，所述设备包括限定用于接纳热物件的接纳区域的外壳，在所述外壳内安装有在接纳区域上方延伸的根据任一前述权利要求的至少一个装置。
【文档编号】F28D20/02GK203550708SQ201320729832
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2012年11月19日
【发明者】L·费朗德, M·佐格哈博, M·杜兰德 申请人:考克利尔维修工程