阅读说明：本技术 高温空气熔盐换热器 (High-temperature air molten salt heat exchanger ) 是由 殷建平 刘平心 殷苏 姜斌 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及高温空气熔盐换热器,具有容器、搅拌器和换热管组；所述容器上设有熔融盐进口和熔融盐出口；所述搅拌器包括驱动搅拌轴的驱动器；所述驱动器固定设置在容器上,搅拌轴伸入容器内部；所述换热管组包括多根换热管,换热管与换热管之间形成可供熔融盐流动的间隙；所述换热管组围设在搅拌轴的外部；换热管组的进口和出口均伸出容器。本发明有效解决了常规换热器中热空气给熔盐加热时,空气侧能量密度低而流量大,熔盐侧进出口温差较大而流量小导致熔盐流速过慢,且熔盐粘度相对高,热量带走慢,导致熔盐侧管壁膜温高易分解的问题。(The invention relates to a high-temperature air molten salt heat exchanger, which is provided with a container, a stirrer and a heat exchange tube set; the container is provided with a molten salt inlet and a molten salt outlet; the stirrer comprises a driver for driving the stirring shaft; the driver is fixedly arranged on the container, and the stirring shaft extends into the container; the heat exchange tube group comprises a plurality of heat exchange tubes, and a gap for molten salt to flow is formed between the heat exchange tubes; the heat exchange tube group is arranged outside the stirring shaft in a surrounding manner; the inlet and the outlet of the heat exchange tube set extend out of the container. The invention effectively solves the problems that when the hot air in the conventional heat exchanger heats the molten salt, the energy density at the air side is low, the flow is large, the temperature difference at the inlet and the outlet of the molten salt is large, the flow is small, the flow speed of the molten salt is too slow, the viscosity of the molten salt is relatively high, the heat is carried away slowly, and the wall film temperature of the molten salt side pipe is high and is easy to decompose.)

高温空气熔盐换热器

技术领域

本发明涉及高温余热回收领域，特别涉及高温空气熔盐换热器。

背景技术

熔融盐具有潜热大、储能密度高、过冷度小、热稳定性好，储热及放热温区较宽，成本低等优点。因此被广泛应用于太阳能热利用的储热介质。熔融盐在使用过程中在某些环节需要对其进行升温处理。常规的熔融盐换热装置为列管式换热器(见图8)，其主要是通过换热管内或外的热源(热风、高温导热油等)，对熔融盐进行加热并储存在盐罐中。

由于熔融盐流速是由熔融盐的流量及流通截面大小共同决定的。在流通截面不变的情况下，如果流速过高，熔盐温升很小，需要通过多次换热才能达到升温要求，因此能耗高，而且对于气体热量的利用效率也不高。如果流速过慢，容易造成熔盐膜温过高，从而导致熔融盐分解。

并且，现有的熔盐换热装置往往会设置图6中标注A处的折流板。折流板与管壁之间、折流板与换热管之间往往会形成死料堆积。此处物料在流速较慢的情况下存在凝固的风险。

也正是因为现有熔融盐换热器的缺陷，导致需要通过多次换热才能将熔融盐的温度提升至所需的温度，效率低下，能耗高。

发明内容

本发明的目的是提供一种熔融盐升温快，换热效率高，不易引起熔融盐分解且只需通过一次换热即可达到升温要求的高温空气熔盐换热器。

实现本发明目的的技术方案是：本发明具有容器、搅拌器和换热管组；所述容器上设有熔融盐进口和熔融盐出口；所述搅拌器包括驱动搅拌轴的驱动器；所述驱动器固定设置在容器上，搅拌轴伸入容器内部；所述换热管组包括多根换热管，换热管与换热管之间形成可供熔融盐流动的间隙；所述换热管组围设在搅拌轴的外部；换热管组的进口和出口均伸出容器。

上述换热管呈螺旋状；各螺旋状的换热管为同一螺旋轴线，且螺旋轴线为搅拌轴的旋转轴线。当然，各螺旋状的换热管也可是非同一螺旋轴线，只要满足排布要求即可。

上述换热管组从内之外包括多层换热单元；各换热单元包括多根沿换热管的螺旋轴线圆周分布的换热管。

容器的内部的顶部设有进风集管，容器的外部的底部设有夹套；换热管的进口均与进风集管连接相通；夹套固定套设在容器的底部，且与容器的底部的外壁形成集风腔；所述夹套上设有与集风腔连接相通的出风管；换热管的出口与集风腔连接相通。

作为优化设计，上述进风集管包括多个进风支管；各进风支管排布在一起呈环状；各换热管分别与对应的进风支管连接相通；各进风支管上均设有进风管。

上述容器内还设有进盐管；所述进盐管包括直管；直管位于容器内；直管沿搅拌轴的轴线延伸；直管的上端与容器上的熔融盐进口连接相通；直管的下端为出盐口；直管的出盐口位于容器的内部的底部。其中熔融盐出口可设计为如熔融盐化盐装置的溢流口形式。即低温的熔融盐从容器的底部通入，升温完成的熔融盐从容器的上部的溢流口自动流出。

上述进盐管还包括环形混流管；所述环形混流管设置在容器的内部的底部；直管的出盐口与环形混流管连接相通；所述环形混流管上布设有出盐口。

同时还包括测温管；所述测温管从容器的顶部伸入容器内；测温管沿容器的轴线方向延伸；测温管上从上至下依次设有多个测温传感器。

上述夹套或者容器上设有支座。

本发明具有积极的效果：(1)本发明通过搅拌器能够加快熔融盐的流速，并且增加熔融盐在换热管之间的间隙内流动的速度，从而提升换热效率。

(2)本发明同搅拌器和螺旋状的换热管，最大限度解决了死料的问题，并且有效解决了流速过慢导致熔融盐分解的问题。

(3)本发明中换热管设计成螺旋状，在搅拌器作用下，能够减小熔融盐对换热管的冲击，提高使用寿命。

(4)本发明通过多层换热单元，能够进一步提高升温效率，保证升温效率。特别是本发明只需通过一次换热即可实现升温目的。

(5)本发明通过进风集管能够均匀的将热风通入换热管内，保证换热均匀。

(6)本发明通过进盐管，熔盐从容器底部进入，与热空气进行双向逆流换热，进一步提高换热效率。

(7)本发明通过环形混流管能够进一步提高低温的熔盐喷射至换热管表面，加强换热，从而进一步提升升温效率。

(8)本发明通过测温管能够对容器内不同层的温度进行实时监测，满足可视化要求。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中换热管组与搅拌器的结构示意图；

图3为本发明中换热管组与搅拌器的正视图；

图4为图3的剖视图；

图5为本发明中进风集管的结构示意图；

图6为本发明中换热管的结构示意图；

图7为本发明中换热管的俯视图；

图8为现有熔融盐换热装置的结构示意图。

具体实施方式

(实施例1)

现有熔融盐换热装置为列管式，见图8。现有的熔融换热装置是利用工业中产生的高温尾气等高热气体的热量对熔融盐进行升温，从而即满足熔融盐的升温需求，而且能够充分利用工业尾气中的热量。

由于熔融盐流速是依靠熔融盐的通入速度决定的。如果流速过高，熔融盐与换热管之间的换热效率不高，不仅影响熔融盐的升温效果，而且对于气体热量的利用效率也不高。如果流速过慢，容易造成盐温过高，从而导致熔融盐分解。

并且，现有的熔融盐换热装置往往会设置图8中标注A处的折流板。折流板与管壁之间、折流板与换热管之间往往会形成死料堆积。此处物料在流速较慢的情况下存在凝固的风险。

见图1至图7，本发明具有容器1、搅拌器2和换热管组3；所述容器1上设有熔融盐进口和熔融盐出口11；所述搅拌器2包括驱动搅拌轴21的驱动器22；所述驱动器22固定设置在容器1上，搅拌轴21伸入容器1内部；所述换热管组3从内之外包括多层换热单元；

所述换热单元包括多根换热管31，所述换热管31呈螺旋状；各螺旋状的换热管31为同一螺旋轴线，且螺旋轴线为搅拌轴21的旋转轴线。各换热单元的多根换热管31沿搅拌轴21的旋转轴线圆周分布。换热管31与换热管31之间形成可供熔融盐流动的间隙；所述换热管组3围设在搅拌轴21的外部。

容器1的内部的顶部设有进风集管4，所述进风集管4包括多个进风支管41；各进风支管41排布在一起呈环状；各换热管31的进口分别与对应的进风支管41连接相通；各进风支管41上均设有进风管42。

容器1的外部的底部设有夹套5；夹套5固定套设在容器1的底部，且与容器的底部的外壁形成集风腔51；所述夹套5上设有与集风腔51连接相通的出风管52；换热管31的出口与集风腔51连接相通。

所述容器1内还设有进盐管6；所述进盐管6包括直管61和环形混流管62；直管61位于容器1内；直管61沿搅拌轴21的轴线延伸；直管61的上端与容器1上的熔融盐进口连接相通；直管61的下端与环形混流管62连接相通，环形混流管62设置在容器1的内部的底部；所述环形混流管62上布设有出盐口。

同时还包括测温管7；所述测温管7从容器1的顶部伸入容器1内；测温管7沿容器1的轴线方向延伸；测温管7上从上至下依次设有多个测温传感器。所述夹套5上设有支座8。

其中熔融盐出口可设计为如熔融盐化盐装置的溢流口形式。即低温的熔融盐从容器的底部通入，升温完成的熔融盐从容器的上部的溢流口自动流出。

本发明的工作过程如下：

低温的熔融盐从进盐管进入容器1内，接随着搅拌器2的工作，熔融盐会加速在换热管组3的间隙内流动形成换热。随着热空气的不断吹入，容器1内熔融盐的温度从下往上越来越高。最上方的熔融盐即为达到升温要求的高温熔融盐，升温完成的熔融盐会从溢流口流出。

(实施例2)

本发明中换热管组包括多层沿搅拌轴的旋转轴线径向分布的换热单元；各换热单元包括多根沿搅拌轴的旋转轴线圆周分布的换热直管；各换热直管的进口与进风集管连接相通，各换热直管的出口与集风腔连接相通。

其他技术特征与实施例1相同。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。