板式颗粒电加热器

技术领域

本发明属于电加热技术领域，具体涉及一种板式颗粒电加热器。

背景技术

目前市场上的电加热器基本采用电热管这种结构形式的加热元件，当其用于加热气体液体这类传热能力强的介质时，具备结构简单、可大规模批量生产、安装简便的优点。

固体颗粒相对现有的熔盐介质用于储能，具有储能温度高、储能介质成本低的优势。利用弃风弃光或者谷电，将固体颗粒介质通过电加热的方式加热到700-800℃，可充分发挥固体颗粒的储能优势。

但将固定颗粒用于储能介质时会出现以下问题：其一，颗粒介质传热系数低，想要将其加热至高温，则需要电加热管自身提高至超高温度以拉大换热温差，这将导致金属外管套、氧化镁、电阻丝三个材料都会使用昂贵的耐温品种，且用量巨大；其二，颗粒流遇到列管结构，天然地会出现管子上表面的滞留区和下表面的空隙区，导致有效换热面积大幅减少，这也进一步放大问题一的影响；其三，颗粒介质硬度是金属管的几倍，当加热到高温工况，金属管很快就会被颗粒介质磨损破坏。

发明内容

本发明提供了一种板式颗粒电加热器解决上述提到的技术问题，具体采用如下的技术方案：

一种板式颗粒电加热器，包含：

换热器壳体，所述换热器壳体的上方设有进料口、进气口和出气口，所述换热器的下方设有出料口；

电热组件，设置于所述换热器壳体内；

所述电热组件包含：

若干电热板，若干所述电热板在竖直方向相互叠加，所述电热板内形成有两个沿左右方向延伸且贯穿所述电热板的气体支路，每个所述气体支路的两端分别形成有与其连通的沿竖直方向延伸且贯穿所述电热板的气体主路，所述电热板的两个所述气体支路之间形成有若干沿左右方向间隔排布的颗粒通道；

若干电热件，分别设置于每个所述加热片的所述气体支路中；

位于最上端的所述电热板的左侧的气体主路的上部连通至所述进气口，位于最上端的所述电热板的右侧的气体主路的上部封闭，位于最下端的所述电热板的左侧的气体主路的下部封闭。

进一步地，所述电热板的两个所述气体支路之间还设有若干沿左右方向延伸的气体通路，所述气体通路两端分别与两个所述气体支路连通。

进一步地，所述电热板的所述气体通路和所述颗粒通道在左右方向上交替设置。

进一步地，所述电热板上的颗粒通道和气体通路在左右方向上向右侧凸起。

进一步地，所述颗粒通道包含相互连通的两个颗粒子通道，两个所述颗粒子通道倾斜相交，所述气体通路包含相互连通的两个气体子通路，两个气体子通路倾斜相交。

进一步地，板式颗粒电加热器还包含隔板，所述隔板设置于所述换热器壳体内且位于所述电热组件的下方，所述隔板上形成有若干通孔。

进一步地，所述板式颗粒电加热器还包含出气管，所述隔板与所述电热组件还设有排气孔，位于最下端的所述电热板的右侧的气体主路的下部通过所述出气管连接至所述排气孔。

进一步地，所述板式颗粒电加热器还包含进气管，位于最上端的所述电热板的左侧的气体主路的上部通过所述进气管连接至所述进气口。

进一步地，所述电热件包含加热丝和分别位于所述加热丝两端的引导柱、密封件以及紧固螺栓，所述加热丝设置于所述气体支路中，所述引导柱一端插入所述气体支路中与所述加热丝连接且另一端贯穿所述换热器壳体且位于所述换热器壳体外以电连接至外部电源，所述密封件套设于所述引导柱上，所述引导柱的外表面形成有螺纹，所述紧固螺栓螺纹套接至所述引导柱以压紧所述密封件。

进一步地，所述板式颗粒电加热器包含多个所述电热组件，多个所述电热组件沿着前后方向相互叠加。

本发明的有益之处还在于所提供的板式颗粒电加热器，吸热颗粒在下落的过程，同时被换热板和高温气体进行双重加热，利用气体与吸热颗粒直接接触换热，一方面缓解了吸热颗粒与电热板单独换热时换热系数较低的问题，使得加热过程更加高效且均匀。另一方面，通过低温空气带走一部分电热件的热量，在将电热件功率做大的同时又能保证其不超温。同时还可以在监测到电热件温度过高时时及时增大风量，防止超温，延长电热件的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种板式颗粒电加热器的示意图；

图2是本发明的一种板式颗粒电加热器的换热组件的示意图；

图3是本发明的换热组件的换热板的剖视图；

图4是本发明的换热组件的换热板的另一视角的剖视图；

图5是本发明的一种板式颗粒电加热器的另一实施方式的换热组件示意图；

换热器壳体10，进料口11，出料口12，进气口13，出气口14，电热组件20，电热板21，气体支路211，气体主路212，颗粒通道213，第一颗粒子通道2131，第二颗粒子通道2132，气体通路214，第一气体子通路2141，第二气体子通路2142，电热件22，加热丝221，引导柱222，密封件223，紧固螺栓224，隔板30，通孔31，排气孔32，出气管40，进气管50。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示为本申请的一种板式颗粒电加热器，包含换热器壳体10和设置于换热器壳体10内的电热组件20。其中，换热器壳体10的上方设有进料口11、进气口13和出气口14，换热器的下方设有出料口12。吸热颗粒从进料口11输入换热器壳体10内，经过电热组件20被加热后从下方的出料口12排出换热器壳体10。

如图2-3所示，电热组件20包含：若干电热板21和设置于电热板21中的若干电热件22。

在本申请的实施例中，电热板21大致为矩形。电热板21由陶瓷材质制成。若干电热板21在竖直方向相互叠加，螺钉依次穿过每个加热板将这些堆叠起来的电热板21固定成一个整体。可以理解的是，由于工业陶瓷自身的高脆性和强裂纹敏感性，在加工时较为困难。尤其是在排蜡过程和高温烧结时易出现开裂、变形的问题，因此单个零件尺寸无法做大。因此，在本申请中，通过多个电热板21的叠加的方式制备电壳体，减小了制造的困难性。

电热板21内形成有两个沿左右方向延伸且贯穿电热板21的气体支路211。每个气体支路211的两端分别形成有与其连通的沿竖直方向延伸且贯穿电热板21的气体主路212。电热板21的两个气体支路211之间形成有若干沿左右方向间隔排布的颗粒通道213。吸热颗粒从进料口11进入换热器壳体10之后，从若干颗粒通道213穿过电热组件20，再从换热器壳体10的下部的出料口12排出。这里，左右方向参考图1视图中的左右方向。

若干电热件22分别设置于每个加热片的气体支路211中。电热件22与板式颗粒电加热器的电源连接。当电热件22通电时，产生热辐射，对电热板21进行加热。高温的电热板21再对从颗粒通道213中穿过的吸热颗粒进行加热。

在本申请的实施例中，若干电热件22自上而下堆叠在一起后，位于最上端的电热板21的左侧的气体主路212的上部连通至进气口13，位于最上端的电热板21的右侧的气体主路212的上部封闭，位于最下端的电热板21的左侧的气体主路212的下部封闭。这样，低温气体从换热器壳体10的进气口13进入电热组件20之后顺着气体主路212和气体支路211，沿着自上而下，自左而右的方向，最后从电热组件20的下端排出。低温空气穿过电热组件20的过程中流经电热件22后被电热件22加热成高温气体。从电热组件20的底部排出的高温气体进入换热器壳体10。此时，被排出的高温气体又自下而上，与下落的吸热颗粒相互逆向运动。高温气体经过与吸热颗粒直接接触后将热传递至吸热颗粒后再次降温为低温气体，最后从换热器壳体10上端的出气口14排出换热器壳体10。可以理解的是，换完热后的低温气体经换热器壳体10顶部的出气口14排出后还可以进一步进行回热利用。

吸热颗粒在下落的过程，同时被电热板21和高温气体进行双重加热，利用气体与吸热颗粒直接接触换热，一方面缓解了吸热颗粒与电热板21单独换热时换热系数较低的问题，使得加热过程更加高效且均匀。另一方面，通过低温空气带走一部分电热件22的热量，在将电热件22功率做大的同时又能保证其不超温。同时还可以在监测到电热件22温度过高时时及时增大风量，防止超温，延长电热件22的寿命。

作为一种优选的实施方式，电热板21的两个气体支路211之间还设有若干沿左右方向延伸的气体通路214，气体通路214两端分别与两个气体支路211连通。电热板21的气体通路214和颗粒通道213在左右方向上交替设置。当低温气体从加热板左端的气体主路212流入后电热板21内部的流动扩散将变得充分均匀。

作为一种优选的实施方式，电热板21上的颗粒通道213和气体通路214在左右方向上向右侧凸起。具体地，如图3所示，颗粒通道213包含相互连通的两个颗粒子通道2131，两个颗粒子通道2131倾斜相交。气体通路214包含相互连通的气体子通路2141，两个气体子通路之间的夹角的值可以根据具体结构进行选择。优选的是，两者的夹角相等。可以理解的是，上述设置可以增加吸热颗粒与颗粒通道213的接触面积。可以理解的是，颗粒通道213和气体通路214的具体结构还可以是其他可行的实施方式。

如图1所示，本申请的实施例中，板式颗粒电加热器还包含隔板30，隔板30设置于换热器壳体10内且位于电热组件20的下方，隔板30上形成有若干通孔31。若干通孔31均匀布置。被加热的吸热粒子经过布设若干通孔31的隔板30后，均匀流至出料口12。

在本申请的实施例中，板式颗粒电加热器还包含出气管40，隔板30与电热组件20还设有排气孔32，位于最下端的电热板21的右侧的气体主路212的下部通过出气管40连接至排气孔32。被加热的高温气体被导入到隔板30的下方，再通过均匀分布的通孔31与吸热粒子直接接触，使得吸热粒子和高温气体之间接触更加均匀充分。

在本申请的实施例中，板式颗粒电加热器还包含进气管50，位于最上端的电热板21的左侧的气体主路212的上部通过进气管50连接至进气口13。

如图4所示，电热件22包含加热丝221和分别位于加热丝221两端的引导柱222、密封件223以及紧固螺栓224。加热丝221设置于气体支路211中，引导柱222一端插入气体支路211中与加热丝221连接且另一端贯穿换热器壳体10且位于换热器壳体10外以电连接至外部电源。引导柱222与换热器壳体10密封件223套设于引导柱222上，引导柱222的外表面形成有螺纹，紧固螺栓224螺纹套接至引导柱222以压紧密封件223，从而对电热板21进行密封。优选地是，为了提高密封效果，可将密封件223焊接至引导柱222和电热板21。

可以理解的是，电热板21不仅可以在竖直方向堆叠，也可以在水平方向堆叠。如图5所示，板式颗粒电加热器包含多个前述的电热组件，多个电热组件沿着前后方向相互叠加。此处的前后方向参考图1视图中的前后方向。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。