一种移动床管式颗粒换热器制造技术

本发明专利技术公开了一种移动床管式颗粒换热器，包括换热器壳体，换热器壳体的顶部为颗粒进口，底部为颗粒出口，换热器壳体内设置换热列管，换热列管为沿垂直方向排布的竖直换热管，竖直换热管上的换热介质气体出口设置在换热介质进口之上。本发明专利技术将换热管束竖直排布，与颗粒流的流动方向平行，实现高参数动力循环工质SCO2与集热工质固体颗粒的稳定高效换热，减少颗粒的滞留，提高对流换热效率，并且大大减少了颗粒与换热管束的碰撞，减少对换热管束的磨损。磨损。磨损。

【技术实现步骤摘要】
一种移动床管式颗粒换热器


[0001]本专利技术属于太阳能光热发电领域，尤其涉及一种应用于光热发电系统的移动床管式颗粒换热器。

技术介绍

[0002]高参数动力循环是降低太阳能光热发电成本的重要途径之一。目前，太阳能光热电站主要采用导热油、熔融盐和水作为集热工质，其工作温度均低于600℃，从而限制了电站循环效率。为了提高储热介质的储热温度，研究人员发现采用铝矾土陶粒砂等固体储热颗粒作为集热工质时，其储热温度能够达到1000℃左右。因此，使用高温颗粒间接加热循环工质超临界二氧化碳(SCO2)，能够提升超临界二氧化碳布雷顿循环透平入口参数，极大提高太阳能热发电厂后端的热电效率，且成本低廉，开发潜力巨大。
[0003]在工业领域，流化床技术对于固体颗粒物的换热较为成熟，移动床利用颗粒自身的重力驱动颗粒的流动，密集颗粒流主要通过对流换热的形式与管内的超临界CO2进行热交换。管式换热器的管道布置形式一般为水平布置，由于一般铝矾土陶粒砂等固体储热颗粒质地比较硬，流化颗粒对换热管的高频率冲击，对换热管束具有强烈的磨损；另外，颗粒流在圆管上部易形成颗粒堆积的滞留区，同时，颗粒流在圆管下部易形成空隙区，均易对颗粒的流动与换热造成影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种移动床管式颗粒换热器，将换热管束竖直排布，与颗粒流的流动方向平行，实现高参数动力循环工质SCO2与集热工质固体颗粒的稳定高效换热，减少颗粒的滞留，提高对流换热效率，并且大大减少了颗粒与换热管束的碰撞，减少对换热管束的磨损。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种移动床管式颗粒换热器，包括换热器壳体，所述换热器壳体的顶部为颗粒进口，底部为颗粒出口，所述换热器壳体内设置换热列管，所述换热列管为沿垂直方向排布的竖直换热管，所述竖直换热管的换热介质出口设置在换热介质进口。
[0007]由于换热管壳体的高径比很大，竖直换热管的高度比较高，避免竖直换热管发生弯曲，增加竖直换热管的刚度，因此所述换热列管包括设置在所述换热器壳体上部空间的上列管和设置在所述换热器壳体下部空间的下列管，所述上列管和所述下列管通过侧翼连接管连接。
[0008]所述上列管的底部和所述下列管的顶部均设置横向汇集管，横向汇集管用以将竖直管道内的SCO2工质汇集，同时对上列管和下竖直管热管起固定约束作用，上部分的横向汇集管和下部分的横向汇集管通过侧翼连接管连接。
[0009]所述换热列管与换热介质入口或换热介质出口之间通过横向管连接，即上列管的上部连接上横向管，上横向管连接换热介质出口，下列管的下部连接下横向管，下横向管连
接换热介质进口。横向管可以为横向汇集管。
[0010]SCO2工质从下列管的下部换热介质入口进入下横向管，然后分散进入下列管，上列管上部的SCO2工质汇集到上横向管中，从换热介质出口离开换热器，冷热工质进行逆流换热，下列管内的气体在横向汇集管汇集后进入侧翼连接管，经重新分配后再次进入上部分的横向汇集管，进入上列管；由于颗粒流动的径向不均匀性，导致不同管束内的气体换热量不同，因此侧翼连接管可以将受热不均的气体重新分配。
[0011]所述横向汇集管为由多个U型管和将所述U型管连接的横管，所述侧翼连接管为U型管，所述上列管和所述下列管的竖直管道垂直连接在所述U型管上。
[0012]所述颗粒进口和所述换热列管之间设置均布板，所述均布板上开有若干均布孔，用于颗粒在径向方向均匀分配。
[0013]所述上列管和下列管之间设置均布板，所述均布板上开设若干均布孔。
[0014]所述均布板多层设置，相邻层的均布板上的所述均布孔交错布置，用于颗粒在径向方向均匀分配。
[0015]本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0016]本专利技术将换热管束竖直排布，与颗粒流的流动方向平行，大大减少了颗粒的滞留，提高对流换热效率，并且换热管束排布与颗粒流的流动方向平行后，减少颗粒物与换热管的接触时间，减少了颗粒对换热管壁的碰撞，进而减少颗粒对换热管的磨损。因此本专利技术不仅实现高参数动力循环工质SCO2与集热工质固体颗粒的稳定高效换热，而且也提高了换热管的耐用性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例的移动床管式颗粒换热器的结构示意图；
[0018]图2为图1中A-A截面的示意图；
[0019]图3为侧翼连接管的结构示意图；
[0020]图4为本专利技术实施例的多层均布板的示意图。
[0021]附图标记说明：1-颗粒入口；2-多层均布板；3-换热介质出口；4-上列管；5-侧翼连接管；6-换热器外壳；7-横向汇集管；701-U型管；702-横管；8-颗粒出口；9-换热介质进口；10-均布孔；11-下列管。
具体实施方式
[0022]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种移动床管式颗粒换热器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。
[0023]参看图1，一种移动床管式颗粒换热器，包括换热器壳体6，换热器壳体6的顶部为颗粒进口1，底部为颗粒出口8，换热器壳体6内设置换热列管，换热列管为竖直排布的列管，换热列管的上部连接上横向管，上横向管连接换热介质出口3，换热列管的下部连接下横向管，下横向管连接换热介质进口9。
[0024]换热管壳体的实际高径比很大，因此列管的纵向的长度很长，为避免列管发生弯曲，增加列管的刚度，因此将换热列管分为上下两部分的列管，具体包括设置在换热器壳体
6上部空间的上列管4和设置在换热器壳体6下部空间的下列管11，上列管4和下列管11通过侧翼连接管5连接，上列管4的上部连接上横向管，上横向管连接换热介质出口3，下列管11的下部连接下横向管，下横向管连接换热介质进口9。
[0025]上列管4的底部和下列管11的顶部均设置横向汇集管7，横向汇集管7用以将竖直管道内的SCO2工质汇集，同时对上列管4和下列管11起固定约束作用，上部分的横向汇集管7和下部分的横向汇集管7通过侧翼连接管5连接。同时在上列管4的上部和下列管11的下部的横向管可以为横向汇集管7。参看图2，横向汇集管7具体为由多个U型管701和将U型管701连接的横管702，侧翼连接管5为U型管，上列管4和下列管11的竖直管道垂直连接在U型管上。
[0026]SCO2工质从下列管11的下部换热介质进口9进入下列管11束，从上列管4束上部的换热介质出口3离开换热器，集热工质颗粒利用自身重力驱动颗粒从上向下流动，冷热工质进行逆流换热，下列管11内的气体在横向汇集管7汇集后进入侧翼连接管5，经侧翼连接管5重新分配后再次进入上部分的横向汇集管7，进入上列管4；由于颗粒流动的径向不均匀性，导致不同管束内的气体换热量不同，因此侧翼连接管5可以将受热不均的气体重新分配。
[0027]上列管4的上部、颗粒进口1之间或上列管4、下列管11之间设置多层均布板11，多层均布板11上的均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动床管式颗粒换热器，其特征在于，包括换热器壳体，所述换热器壳体的顶部为颗粒进口，底部为颗粒出口，所述换热器壳体内设置换热列管，所述换热列管为沿垂直方向排布的竖直换热管，所述竖直换热管的换热介质出口设置在换热介质进口之上。2.根据权利要求1所述的移动床管式颗粒换热器，其特征在于，所述换热列管包括上列管和下列管，上列管位于下列管上方，所述上列管和所述下列管通过侧翼连接管连接。3.根据权利要求2所述的移动床管式颗粒换热器，其特征在于，所述上列管的底部和所述下列管的顶部均设置横向汇集管，上部分的横向汇集管和下部分的横向汇集管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张思成，章晓敏，宓霄凌，
申请(专利权)人：浙江高晟光热发电技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：