一种砂工质换热器制造技术

本实用新型专利技术涉及太阳能光热发电中的换热技术领域，尤其涉及一种砂工质换热器，包括多个砂工质换热单元，砂工质换热单元包括对流换热室，多个砂工质换热单元的对流换热室平行且间隔设置；对流换热室的顶部设有砂工质入口、底部设有砂工质出口，砂工质通过自身重力沿砂工质入口至砂工质出口方向流动，对流换热室内设有用于流通取热工质的管束层。由以上技术方案可知，该砂工质换热器，通过砂工质提供热能，砂工质具有成本低、使用温度高存储热量多的优点，同时，依靠砂工质自身的重力即可实现与换热管内传热介质的换热，可不额外消耗动力，适用于砂子作为传热介质和储热介质的太阳能发电系统,能够实现太阳能发电系统的平稳持续发电。

A sand refrigerant heat exchanger

The utility model relates to the field of heat exchange in the solar thermal power generation, in particular to a sand refrigerant heat exchanger, including a plurality of sand working heat transfer units, a sand working heat transfer unit including a convective heat transfer chamber, a convective heat transfer chamber with a plurality of sand working heat transfer units parallel and spaced, and a sand worker at the top of the convection heat transfer chamber. The inlet and bottom are equipped with sand workers, and the sand workers flow through the entrance of the sand workers to the sand workers through their own gravity, and the convection heat transfer room has a tube bundle for the circulation of the heat material. It is known from the above technical scheme that the sand working heat exchanger provides the heat energy through the sand working substance, the sand worker has the advantages of low cost and high heat storage with high temperature. At the same time, the heat transfer of heat transfer medium in the heat transfer tube can be realized by the gravitational force of the sand worker, and it can be used as heat transfer without extra power. The solar power generation system with medium and heat storage medium can realize the steady and continuous power generation of the solar power generation system.

【技术实现步骤摘要】
一种砂工质换热器
本技术涉及太阳能光热发电中的换热
，尤其涉及一种以砂工质为传热介质的砂工质换热器。
技术介绍
随着世界能源消耗的不断增加和石油等不可再生能源的日益减少,能源短缺已经成为严重影响人们生活和制约社会发展的重大问题。在众多的可再生能源中，太阳能资源非常丰富，太阳能发电愈加受到人们的重视。太阳能直接发电技术中，聚光式太阳能热发电具有较高的发电效率，应用前景较好。聚光式太阳能热发电技术通过聚光镜聚焦太阳能转化为工质的热能，进而推动热力发电系统发电,同时还会通过储热系统存储聚焦得到的热能实现对外电力输出的调节，实现平稳供电。目前，聚光式太阳能热发电系统采用的传热工质主要有水/水蒸汽和熔盐。水蒸汽具有很多其他工质无法替代的优点，如导热率高、无毒、无腐蚀、易于输运等。但水蒸汽在高温时存在高压问题，通常高压采用增加管壁厚度来解决，而增加管壁使得传热效率降低，进而增加吸热器及输送管路的成本。熔盐在相变过程中存在过冷和相分离的缺点，影响储热能力，且熔盐系统管路中使用的泵、阀价格昂贵且使用寿命较短，熔盐还具有一定的毒性，泄漏会造成环境污染。因此在聚光式太阳能热发电技术中,本技术的申请人采用砂子作为集热器的传热介质和储热介质。砂子有一些优秀的属性，首先它是廉价的，同时可以在1000摄氏度的高温下使用，而熔盐的使用温度仅在600摄氏度。更高的温度可以带来更热的蒸汽，从而带来更高的发电效率。由于水或熔盐等传热介质能够在一定压力的推动下在传输管路中流动,而砂子与水和熔盐的性质不同,压力无法推动其在传输管路中流动,因此,使用砂子作为传热介质和储热介质的太阳能发电系统,需要提供专门针对砂工质的砂水换热器,以实现平稳发电。
技术实现思路
本技术提供一种砂工质换热器，其适用于砂子作为传热介质和储热介质的太阳能发电系统,能够实现太阳能发电系统的平稳持续发电。根据本技术的实施例，提供了一种砂工质换热器，包括多个所述砂工质换热单元，所述砂工质换热单元包括对流换热室，多个所述砂工质换热单元的所述对流换热室平行且间隔设置；所述对流换热室的顶部设有砂工质入口、底部设有砂工质出口，砂工质通过自身重力沿所述砂工质入口至所述砂工质出口方向流动；所述对流换热室内设有管束层，所述管束层包括多层用于流通取热工质的换热管，所述换热管内取热工质流动方向与所述砂工质流动方向相互垂直；所述管束层沿所述砂工质流动方向依次包括过热段、蒸发段及预热段，所述蒸发段和所述过热段之间连接有汽水分离器。进一步的，所述管束层由单根换热管逐层弯曲成形，包括水平部和弯曲部。进一步的，所述对流换热室沿砂工质流动方向依次包括多个子换热室，每个所述子换热室内均包括所述管束层，相邻的所述子换热室的所述管束层首尾连通；所述砂工质入口设于最顶部的所述子换热室的入口上，所述砂工质出口设于最底部的所述子换热室的出口上。进一步的，所述砂工质出口包括多个出料口，每个所述出料口上均设有流量调节阀。进一步的，所述砂工质入口连接有导流通道。进一步的，所述导流通道和/或所述出料口为缩口结构。进一步的，所述对流换热室呈长方体形。进一步的，所述管束层中的换热管包括陶瓷管和设置在所述陶瓷管内腔的金属管；所述陶瓷管与所述金属管之间的空腔填充有导热系数大于金属管导热系数的导热材料。进一步的，所述对流换热室内设有多个所述管束层，每个所述砂工质换热单元内所述管束层的数量相同，多个所述管束层并联连接。进一步的，多个所述蒸发段连接第一联箱，多个所述过热段连接第二联箱，所述第一联箱和所述第二联箱与所述汽水分离器连接。由以上技术方案可知，本申请中的砂工质换热器，使用时，砂工质由砂工质入口进入对流换热室内，砂工质靠自身重力流动，与管束层内的取热工质完成换热，换热后的砂工质由砂工质出口排出；其中，管束层内的取热工质由下向上输送，即与砂工质流动方向相反，对流换热的方式使得管束层最先与砂工质接触的部分的温度最高，管束层内温度由高到低，分别为过热段、蒸发段和预热段，管束层内的取热工质在不同的阶段为不同的状态，由下向上温度逐渐升高，最终过热段排出饱和蒸汽。该砂工质换热器，通过砂工质提供热能，砂工质具有成本低、使用温度高存储热量多的优点，同时，依靠砂工质自身的重力即可实现与换热管内传热介质的换热，可不额外消耗动力，适用于砂子作为传热介质和储热介质的太阳能发电系统,能够实现太阳能发电系统的平稳持续发电。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术提供的换热器的结构示意图；图2为图1中A处的局部放大图；图3为图1中A处的侧视图；图4为图1中B处的局部放大图；图5为本技术提供的管束层的一种结构的主视图；图6为本技术提供的管束层中换热管的截面图。图中：1、砂工质换热单元；2、对流换热室；3、过热段；4、蒸发段；5、预热段；6、管束层；7、出料口；8、导流通道；9、汽水分离器；10、第一联箱；11、第二联箱；12、第三联箱；61、换热管；610、陶瓷管；611、金属管；612、导热材料；613、传热翅片。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1-6所示，一种砂工质换热器，包括多个砂工质换热单元1，砂工质换热单元1包括对流换热室2，多个砂工质换热单元1的对流换热室2平行且间隔设置；对流换热室2的顶部设有砂工质入口、底部设有砂工质出口，砂工质通过自身重力沿砂工质入口至砂工质出口方向流动；对流换热室2内设有管束层6，管束层6包括多层用于流通取热工质的换热管61，换热管61内取热工质流动方向与砂工质流动方向相互垂直；管束层6沿砂工质流动方向依次包括过热段3、蒸发段4及预热段5，蒸发段4和过热段3之间连接汽水分离器9。该砂工质换热器，由砂工质提供热量，砂工质进入砂工质换热单元1之前，需要进行储热，使得砂工质具有高温。通入砂工质换热单元1后，与对流换热室2内的管束层6中的取热工质完成热交换，其中，取热工质为水、导热油、熔盐等，可根据工程应用选择。多个砂工质换热单元1的对流换热室2平行且间隔设置。砂工质与管束层6之间的对流换热系数与砂工质的流速成正比关系，即砂工质流速越高，对流换热系数越大。其中，增加砂工质流速的方式是减小砂工质的流通面积。在单位空间内设置多个砂工质换热单元1，且砂工质换热单元1之间设置一定的空间间隙，在单位空间不变、砂工质总量不变的情况下，砂工质的流通面积减少，进而可提高砂工质的流速。同时，多换砂工质热单元1间隔设置的方式，可提高砂工质换热单元1的换热高度，提高换热效率。管束层6的换热管61的长度不变，当砂工质换热单元1的流通面积减少时，换热管61在弯曲时，在宽度方向(横向)没有足够的空间，因此，只能向高度方向(纵向)弯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砂工质换热器，其特征在于，包括多个所述砂工质换热单元，所述砂工质换热单元包括对流换热室，多个所述砂工质换热单元的所述对流换热室平行且间隔设置；所述对流换热室的顶部设有砂工质入口、底部设有砂工质出口，砂工质通过自身重力沿所述砂工质入口至所述砂工质出口方向流动；所述对流换热室内设有管束层，所述管束层包括多层用于流通取热工质的换热管，所述换热管内取热工质流动方向与所述砂工质流动方向相互垂直；所述管束层沿所述砂工质流动方向依次包括过热段、蒸发段及预热段，所述蒸发段和所述过热段之间连接有汽水分离器。

【技术特征摘要】
1.一种砂工质换热器，其特征在于，包括多个所述砂工质换热单元，所述砂工质换热单元包括对流换热室，多个所述砂工质换热单元的所述对流换热室平行且间隔设置；所述对流换热室的顶部设有砂工质入口、底部设有砂工质出口，砂工质通过自身重力沿所述砂工质入口至所述砂工质出口方向流动；所述对流换热室内设有管束层，所述管束层包括多层用于流通取热工质的换热管，所述换热管内取热工质流动方向与所述砂工质流动方向相互垂直；所述管束层沿所述砂工质流动方向依次包括过热段、蒸发段及预热段，所述蒸发段和所述过热段之间连接有汽水分离器。2.根据权利要求1所述的砂工质换热器，其特征在于，所述管束层由单根换热管逐层弯曲成形，包括水平部和弯曲部。3.根据权利要求1所述的砂工质换热器，其特征在于，所述对流换热室沿砂工质流动方向依次包括多个子换热室，每个所述子换热室内均包括所述管束层，相邻的所述子换热室的所述管束层首尾连通；所述砂工质入口设于最顶部的所述子换热室的入口上，所述砂工质出口设于最底部的所述子换...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞志强，张彩娟，
申请(专利权)人：北京兆阳光热技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11