一种输送用换热装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及太阳能热发电技术领域，更具体地说，它涉及一种输送用换热装置及其工作方法。

背景技术

换热器(heat exchanger)，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。流体可以采用液体或具有流动性的固体颗粒，固体颗粒的价格低廉，储热温度高，是第三代塔式光热发电技术中最具应用潜力的技术之一；颗粒的流动性相较于液体差，使得颗粒的输运非常困难；目前，主流的输运措施是采取颗粒重力自流的方式。但是，重力自流要求颗粒热罐、颗粒换热器、颗粒冷罐自上而下依次布置，导致支撑结构的荷载过大，增加了电站建设难度和投资成本。

经检索，公开号为CN114353566A的一种兼具输送功能的颗粒换热装置，包括：高温颗粒储罐，内置有吸热后的颗粒，高温颗粒储罐的下部设置有出料口；低温颗粒储罐，用于容纳换热后的颗粒，低温颗粒储罐的上部设置有进料口；换热器，换热器的第一端与高温颗粒储罐的出质口连接，换热器的第二端与低温颗粒储罐的进料口连接；换热器中设置有输送装置，用于将出料口处的高温颗粒传送至进料口。

然而，该颗粒换热装置通过换热器壳体的转动带动螺旋绞刀的转动，从而实现对颗粒的输送，该换热器的第一端与高温颗粒储罐的出料口连接，第二端与低温颗粒储罐的进料口连接，换热壳体转动输送过程中需要解除换热器与出料口、进料口之间的连接，降低了换热过程的连续性；同时，为保证吸热颗粒中的热能被介质充分吸收，需要延长换热器壳体的长度，增加了电站建设难度和投资成本。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种将高温颗粒储存箱、低温颗粒储存箱以及中转输送组件均布置于地面，降低了颗粒储换热系统的建设成本，通过各部件之间的联动配合，使得吸风扇叶向回字形中转箱周期性鼓风，强化了颗粒的扰动，提高了颗粒与介质管道之间换热效果的输送用换热装置及其工作方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种输送用换热装置，包括高温颗粒储存箱、低温颗粒储存箱以及中转输送组件；所述高温颗粒储存箱与低温颗粒储存箱通过中转输送组件连接；所述中转输送组件包括回字形中转箱；所述回字形中转箱内部设置有高温链板输送机构；所述高温链板输送机构包括若干并列设置的链板料斗；所述链板料斗表面均匀开设有若干通风孔，且其表面固定连接有隔板；所述隔板表面呈线性阵列分布开设有第一避让槽；所述回字形中转箱内部均匀贯穿设置有若干介质管道；各所述第一避让槽与对应介质管道滑动配合；所述回字形中转箱一侧面靠近其底面开设有进料槽，且其侧面呈一定倾斜角度朝上设置有与所述进料槽连通的进料部；所述进料部与高温颗粒储存箱出料端连接；所述回字形中转箱另一相对侧面呈一定倾斜角度朝下设置有卸料口；所述卸料口与低温颗粒储存箱进料端连接。

本发明进一步设置为：所述高温链板输送机构还包括若干组转动设置在回字形中转箱内壁之间的导辊；各所述导辊上对称设置有第一链轮；各所述第一链轮之间啮合有耐高温链；各所述链板料斗分别依次固定在两耐高温链之间；所述链板料斗侧面位于隔板两侧对称设置有导料部；所述导料部包括对称设置的两组弧形导向板；所述弧形导向板侧面固定有安装板；所述安装板通过紧固螺栓固定在对应链板料斗侧面；所述弧形导向板侧面均匀开设有若干与对应介质管道滑动配合的第二避让槽。

本发明进一步设置为：所述回字形中转箱内壁两侧对称固定安装有送风箱；所述回字形中转箱内壁两侧呈一定倾斜角度朝上对开设有送风腔；所述送风腔内壁之间安装有过滤板；所述送风箱侧面贯穿设置有置于送风腔内部的若干出风管；各所述出风管上均设置有单向阀；所述送风箱一端为开口设置，且其开口端安装有固定条；所述固定条侧面转动设置有转轴；所述转轴上安装有吸风扇叶。

本发明进一步设置为：所述转轴端部安装有第二链轮；两所述第二链轮之间啮合有传动链；一所述转轴上固定有第一齿轮；所述回字形中转箱侧面固定有耳板；所述耳板表面安装有驱动电机；一所述导辊端部固定有与回字形中转箱侧面贯穿转动的连接轴；所述驱动电机输出端与连接轴固定连接；所述连接轴上固定有第三链轮；所述回字形中转箱侧面转动设置有转杆；所述转杆上固定有第四链轮；所述第三链轮与第四链轮之间啮合有输送链；所述转杆上固定有与第一齿轮啮合配合的缺齿轮；所述缺齿轮尺寸远大于第一齿轮尺寸。

本发明进一步设置为：所述回字形中转箱顶部安装有出气盒；所述出气盒内底面均匀开设有出风孔；所述出气盒侧面贯穿设置有出气管；所述回字形中转箱内底面开设有安装槽；所述安装槽内底面通过紧固螺栓固定有换热箱；所述换热箱内部设置有蛇形风管；所述蛇形风管进风端与出气管通过风管连接。

本发明进一步设置为：所述换热箱侧面对称贯穿设置有进水管以及出水管，且其内部盛装有冷水；所述换热箱底面固定有安装在安装槽中的底板；所述进水管、出水管以及介质管道上靠近其一端处均设置有电磁阀；所述介质管道上靠近其另一端设置有温度传感器。

本发明进一步设置为：所述进料部表面均匀设置有若干呈一定倾斜角度朝上的进料管；所述高温颗粒储存箱侧面靠近其底部呈一定倾斜角度朝下贯穿设置有若干落料管；所述落料管与对应进料管固定连接；所述高温颗粒储存箱以及回字形中转箱底部均对称设置有支撑腿；各所述落料管上均设置有出料阀。

本发明进一步设置为：所述卸料口侧面固定有呈一定倾斜角度朝下设置有出料框；所述低温颗粒储存箱侧面靠近其顶部呈一定倾斜角度朝上设置有与出料框固定连接的进料框；所述出料框内顶部开设有密封槽，且其内底面开设有滑动槽；所述滑动槽内部滑动设置有挡板；所述挡板顶部设置有与密封槽插接配合的密封板；所述密封板底面均匀开设有若干第三避让槽。

本发明进一步设置为：所述滑动槽内底面螺纹转动设置有丝杆；所述丝杆顶端转动设置在密封板底面，且其底端固定有第二齿轮；所述回字形中转箱底部支撑腿上固定有撑板；所述撑板表面安装有伺服电机；所述伺服电机输出端固定有与第二齿轮啮合的主动齿轮；所述回字形中转箱表面安装有控制器；所述控制器输入端与温度传感器通过电连接，且其输出端分别与各电磁阀、出料阀、驱动电机以及伺服电机通过电连接。

一种输送用换热装置的工作方法，包括以下步骤：

T1、通过将进料部与高温颗粒储存箱出料端连接，出料框与低温颗粒储存箱上进料框固定连接，使得高温颗粒储存箱、低温颗粒储存箱以及中转输送组件均布置于地面，至少节省了一台高温输送设备的使用，降低了颗粒储换热系统的建设成本；

T2、通过控制打开落料管上的出料阀，使得高温颗粒储存箱中的高温颗粒通过进料槽落到回字形中转箱内部，控制启动驱动电机带动连接轴转动，从而带动一导辊转动，通过各第一链轮与耐高温链的啮合传动，带动各组隔板随链板料斗的传动而传动，高温颗粒依次落进各组链板料斗中，当所有链板料斗之间均收集到高温颗粒后，关闭出料阀，回字形中转箱中的高温颗粒被分割成若干部分，避免高温颗粒过多堆积，影响输送，且高温颗粒处于一直闭环输送状态，延长了高温颗粒与介质管道之间热交换时间，提高了热交换效率，同时避免热能的损失；

T3、连接轴的转动带动第三链轮转动，通过输送链带动第四链轮转动，从而带动缺齿轮的转动，进而带动第一齿轮周期性转动，带动吸风扇叶周期性启停，从而向回字形中转箱周期性鼓风，鼓入的气体与颗粒换热后对介质管道内的工质进行加热，该气体产生的对流换热强化了换热性能，当鼓风时气流通过链板料斗上的通风孔将颗粒吹起，当停止鼓风时，颗粒受重力落下，强化了颗粒的扰动，提高了颗粒与介质管道之间换热的效果，热风通过出气盒进入蛇形风管中对换热箱中的冷水进行加热，避免热源的浪费。

本发明的优点是：

本发明通过将进料部与高温颗粒储存箱出料端连接，出料框与低温颗粒储存箱上进料框固定连接，使得高温颗粒储存箱、低温颗粒储存箱以及中转输送组件均布置于地面，至少节省了一台高温输送设备的使用，降低了颗粒储换热系统的建设成本，同时通过中转输送组件的设置，实现颗粒闭环输送，同时实现换热过程的连续性。

本发明通过各部件之间的联动配合，使得高温颗粒依次落进各链板料斗中，当所有链板料斗之间均收集到高温颗粒后，关闭出料阀，回字形中转箱中的高温颗粒被分割成若干部分，避免高温颗粒过多堆积，影响输送，且高温颗粒处于一直闭环输送状态，延长了高温颗粒与介质管道之间热交换时间，提高了热交换效率，同时避免热能的损失，提高了热能回收的效率。

本发明个各部件之间的联动配合，使得吸风扇叶周期性启停，从而向回字形中转箱周期性鼓风，鼓入的气体与颗粒换热后对介质管道内的工质进行加热，该气体产生的对流换热强化了换热性能，当鼓风时气流通过链板料斗上的通风孔将颗粒吹起，当停止鼓风时，颗粒受重力落下，强化了颗粒的扰动，提高了颗粒与介质管道之间的换热效果，热风通过出气盒进入蛇形风管中对换热箱中的冷水进行加热，避免热源的浪费，进一步地提高了热能回收的效率。

附图说明

图1为本发明的一种输送用换热装置的结构示意图。

图2为本发明的图1的A区域放大图。

图3为本发明的中转输送组件的结构示意图。

图4为本发明的中转输送组件正视视角的结构示意图。

图5为本发明的图4的B区域放大图的结构示意图。

图6为本发明的高温颗粒储存箱的结构示意图。

图7为本发明的介质管道的结构示意图。

图8为本发明的回字形中转箱的结构示意图。

图9为本发明的回字形中转箱另一角度的结构示意图。

图10为本发明的回字形中转箱正视视角的结构示意图。

图11为本发明的导料部的结构示意图。

图12为本发明的换热箱的结构示意图。

图中：1、高温颗粒储存箱；2、低温颗粒储存箱；3、中转输送组件；4、回字形中转箱；5、链板料斗；6、隔板；7、第一避让槽；8、介质管道；9、进料槽；10、进料部；11、卸料口；12、导辊；13、耐高温链；14、导料部；15、弧形导向板；16、安装板；17、第二避让槽；18、送风箱；19、送风腔；20、过滤板；21、出风管；22、转轴；23、吸风扇叶；24、第二链轮；25、传动链；26、驱动电机；27、第三链轮；28、转杆；29、第四链轮；30、第一齿轮；31、输送链；32、缺齿轮；33、出气盒；34、出风孔；35、出气管；36、安装槽；37、换热箱；38、蛇形风管；39、进水管；40、出水管；41、底板；42、电磁阀；43、温度传感器；44、进料管；45、落料管；46、支撑腿；47、出料框；48、进料框；49、密封槽；50、滑动槽；51、挡板；52、密封板；53、第三避让槽；54、丝杆；55、第二齿轮；56、撑板；57、伺服电机；58、主动齿轮；59、第一链轮；60、耳板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

实施例一，请参阅图1-12，本发明提供以下技术方案：

一种输送用换热装置，具体地，包括高温颗粒储存箱1、低温颗粒储存箱2以及中转输送组件3；高温颗粒储存箱1与低温颗粒储存箱2通过中转输送组件3连接；中转输送组件3包括回字形中转箱4；回字形中转箱4内部设置有高温链板输送机构；高温链板输送机构包括若干并列设置的链板料斗5；链板料斗5表面均匀开设有若干通风孔，且其表面固定连接有隔板6；隔板6表面呈线性阵列分布开设有第一避让槽7；回字形中转箱4内部均匀贯穿设置有若干介质管道8；各第一避让槽7与对应介质管道8滑动配合；回字形中转箱4一侧面靠近其底面开设有进料槽9，且其侧面呈一定倾斜角度朝上设置有与进料槽9连通的进料部10；进料部10与高温颗粒储存箱1出料端连接；回字形中转箱4另一相对侧面呈一定倾斜角度朝下设置有卸料口11；卸料口11与低温颗粒储存箱2进料端连接。

本实施例一工作原理：进料部10与高温颗粒储存箱1出料端连接，卸料口11与低温颗粒储存箱2进料端连接，使得高温颗粒储存箱1、低温颗粒储存箱2以及中转输送组件3均布置于地面，至少节省了一台高温输送设备的使用，降低了颗粒储换热系统的建设成本，同时通过高温链板输送机构的设置，实现颗粒闭环输送，延长了高温颗粒与介质管道8之间热交换时间，同时实现换热过程的连续性。

实施例二，请参阅图1-12，本实施例二在实施例一的基础上作如下改进，具体地，高温链板输送机构还包括若干组转动设置在回字形中转箱4内壁之间的导辊12；各导辊12上对称设置有第一链轮59；各第一链轮59之间啮合有耐高温链13；各所述链板料斗5分别依次固定在两耐高温链13之间；链板料斗5侧面位于隔板6两侧对称设置有导料部14；导料部14包括对称设置的两组弧形导向板15；弧形导向板15侧面固定有安装板16；安装板16通过紧固螺栓固定在对应链板料斗5侧面；弧形导向板15侧面均匀开设有若干与对应介质管道8滑动配合的第二避让槽17；回字形中转箱4内壁两侧对称固定安装有送风箱18；回字形中转箱4内壁两侧呈一定倾斜角度朝上对开设有送风腔19；送风腔19内壁之间安装有过滤板20；送风箱18侧面贯穿设置有置于送风腔19内部的若干出风管21；各出风管21上均设置有单向阀；送风箱18一端为开口设置，且其开口端安装有固定条；固定条侧面转动设置有转轴22；转轴22上安装有吸风扇叶23；转轴22端部安装有第二链轮24；两第二链轮24之间啮合有传动链25；一转轴22上固定有第一齿轮30；回字形中转箱4侧面固定有耳板60；耳板60表面安装有驱动电机26；一导辊12端部固定有与回字形中转箱4侧面贯穿转动的连接轴；驱动电机26输出端与连接轴固定连接；连接轴上固定有第三链轮27；回字形中转箱4侧面转动设置有转杆28；转杆28上固定有第四链轮29；第三链轮27与第四链轮29之间啮合有输送链31；转杆28上固定有与第一齿轮30啮合配合的缺齿轮32；缺齿轮32尺寸远大于第一齿轮30尺寸。

本实施例二工作原理：高温链板输送机构适合输送高温物料，是一种地面输送机，它可以沿水平、倾斜方向输送物料，在冶金、煤碳、化工、汽车、电力、机械制造等行业被广泛应用，主要用来输送不带粘性的散状，颗粒状及小块状物料，是一种固定输送机设备；高温链板输送机构是一种以两条耐高温链13作为牵引机构、链板料斗5作为承载装置的挠性牵引连续性输送设备。工作时，通过启动驱动电机26带动连接轴转动，从而带动一组导辊12转动，继而带动导辊12上的第一链轮59转动，与第一链轮59相啮合的耐高温链13也随之向前运动，同时固定在耐高温链13上的料斗及其支撑滚轮沿着机架上的轨道也同步向前运动，实现对颗粒的闭环输送。

连接轴的转动带动第三链轮27转动，通过输送链31带动第四链轮29转动，从而带动缺齿轮32的转动，进而带动第一齿轮30周期性转动，带动吸风扇叶23周期性启停，从而向回字形中转箱4周期性鼓风，鼓入的气体与颗粒换热后对介质管道8内的工质进行加热，该气体产生的对流换热强化了换热性能，当鼓风时气流通过链板料斗5上的通风孔将颗粒吹起，当停止鼓风时，颗粒受重力落下，强化了颗粒的扰动，提高了颗粒与介质管道8之间的换热效果；缺齿轮32尺寸远大于第一齿轮30尺寸使得转杆28能够以较高速进行转动，从而使得吸风扇叶23将外部冷风抽入送风箱18中。

实施例三，请参阅图1-12，本实施例三在实施例二的基础上作如下改进，具体地，回字形中转箱4顶部安装有出气盒33；出气盒33内底面均匀开设有出风孔34；出气盒33侧面贯穿设置有出气管35；回字形中转箱4内底面开设有安装槽36；安装槽36内底面通过紧固螺栓固定有换热箱37；换热箱37内部设置有蛇形风管38；蛇形风管38进风端与出气管35通过风管连接；换热箱37侧面对称贯穿设置有进水管39以及出水管40，且其内部盛装有冷水；换热箱37底面固定有安装在安装槽36中的底板41；进水管39、出水管40以及介质管道8上靠近其一端处均设置有电磁阀42；介质管道8上靠近其另一端设置有温度传感器43。

本实施例三工作原理：热风通过出气盒33进入蛇形风管38中对换热箱37中的冷水进行加热，避免热源的浪费。

实施例四，请参阅图1-12，本实施例四在实施例三的基础上作如下改进，具体地，进料部10表面均匀设置有若干呈一定倾斜角度朝上的进料管44；高温颗粒储存箱1侧面靠近其底部呈一定倾斜角度朝下贯穿设置有若干落料管45；落料管45与对应进料管44固定连接；高温颗粒储存箱1以及回字形中转箱4底部均对称设置有支撑腿46；各落料管45上均设置有出料阀；卸料口11侧面固定有呈一定倾斜角度朝下设置有出料框47；低温颗粒储存箱2侧面靠近其顶部呈一定倾斜角度朝上设置有与出料框47固定连接的进料框48；出料框47内顶部开设有密封槽49，且其内底面开设有滑动槽50；滑动槽50内部滑动设置有挡板51；挡板51顶部设置有与密封槽49插接配合的密封板52；密封板52底面均匀开设有若干第三避让槽53；滑动槽50内底面螺纹转动设置有丝杆54；丝杆54顶端转动设置在密封板52底面，且其底端固定有第二齿轮55；回字形中转箱4底部支撑腿46上固定有撑板56；撑板56表面安装有伺服电机57；伺服电机57输出端固定有与第二齿轮55啮合的主动齿轮58；回字形中转箱4表面安装有控制器；控制器输入端与温度传感器43通过电连接，且其输出端分别与各电磁阀、出料阀、驱动电机以及伺服电机通过电连接。

本实施例四工作原理：通过控制器中的处理模块对各组温度传感器43采集的信号进行取平均值处理，当平均值低于设定值时，控制器控制伺服电机57启动带动主动齿轮58转动，从而带动第二齿轮55连同丝杆54同步转动，进而使得丝杆54沿着滑动槽50内底面转动下降，从而使得密封板52沿着滑动槽50下降，使得卸料口11被打开，通过各导料部14的设置，便于链板料斗5中的颗粒顺利通过卸料口11滑落到低温颗粒储存箱2中，完成颗粒的输送；进料部10与高温颗粒储存箱1出料端连接，卸料口11与低温颗粒储存箱2进料端连接，使得高温颗粒储存箱1、低温颗粒储存箱2以及中转输送组件3均布置于地面。

一种输送用换热装置的工作方法，包括以下步骤：

T1、通过将进料部10与高温颗粒储存箱1出料端连接，出料框47与低温颗粒储存箱2上进料框48固定连接，使得高温颗粒储存箱1、低温颗粒储存箱2以及中转输送组件3均布置于地面，至少节省了一台高温输送设备的使用，降低了颗粒储换热系统的建设成本。

T2、通过控制打开落料管45上的出料阀，使得高温颗粒储存箱1中的高温颗粒通过进料槽9落到回字形中转箱4内部，控制启动驱动电机26带动连接轴转动，从而带动一导辊12转动，通过各第一链轮59与耐高温链13的啮合传动，带动各组隔板6随链板料斗5的传动而传动，高温颗粒依次落进各链板料斗5中，当所有链板料斗5之间均收集到高温颗粒后，关闭出料阀，回字形中转箱4中的高温颗粒被分割成若干部分，避免高温颗粒过多堆积，影响输送，且高温颗粒处于一直闭环输送状态，延长了高温颗粒与介质管道8之间热交换时间，提高了热交换效率，同时避免热能的损失。

T3、连接轴的转动带动第三链轮27转动，通过输送链31带动第四链轮29转动，从而带动缺齿轮32的转动，进而带动第一齿轮30周期性转动，带动吸风扇叶23周期性启停，从而向回字形中转箱4周期性鼓风，鼓入的气体与颗粒换热后对介质管道8内的工质进行加热，该气体产生的对流换热强化了换热性能，当鼓风时气流通过链板料斗5上的通风孔将颗粒吹起，当停止鼓风时，颗粒受重力落下，强化了颗粒的扰动，提高了颗粒与介质管道8之间的换热效果，热风通过出气盒33进入蛇形风管38中对换热箱37中的冷水进行加热，避免热源的浪费。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。