[发明专利]一种超临界二氧化碳工质紧凑型加热装置

说明书

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种超临界二氧化碳工质紧凑型加热装置，是针对现有加热装置占地面积大的现状所提出，其包括圆筒和对流加热段，圆筒内部由左至右分别为燃烧室和辐射受热面；辐射受热面由单根螺旋管盘绕而成，且螺旋管内嵌在圆筒的内壁上；对流加热段与单根螺旋管的出口连通，对流加热段由多级并列设置的模块组成，每级模块结构相同，均包括分段壳体、盘管组和卡块，盘管组位于分段壳体内，盘管组由并排依次串联设置的两根以上的单根盘管组成，单根盘管通过卡块实现径向定位；低温流体从螺旋管的进口端进入圆筒内，形成高温流体后从盘管组的出口端流出圆筒。本发明提高空间利用率，缩小加热装置的占用体积，可实现便携式移动。

技术领域：

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种超临界二氧化碳工质紧凑型加热装置。

背景技术：

近年来，国内外能源动力界在新型动力循环领域开展了大量研究工作，其中又以超临界二氧化碳为工质的布雷顿循环技术备受重视，其具有广阔的发展前景，未来主要应用于航空航天、发电等诸多行业。锅炉是超临界二氧化碳布雷顿循环火力发电系统的关键装备之一，为了进行相关设备试验，目前缺少相关有关实验用的大功率紧凑型二氧化碳加热设备，而现有加热设备占地面积大，在运输、装卸存在不便。

发明内容：

本发明为克服上述缺陷，提供了一种超临界二氧化碳工质紧凑型加热装置，该装置可大幅度提高空间利用率，缩小加热设备体积，实现便携式移动。

本发明采用的技术方案在于：一种超临界二氧化碳工质紧凑型加热装置，包括圆筒和对流加热段，所述圆筒内部由左至右分别为燃烧室和辐射受热面；所述辐射受热面由单根螺旋管盘绕而成，且螺旋管内嵌在圆筒的内壁上；所述对流加热段与单根螺旋管的出口连通，对流加热段由多级并列设置的模块组成，每级模块结构相同，均包括分段壳体、盘管组和卡块，所述盘管组位于分段壳体内，盘管组由并排依次串联设置的两根以上的单根盘管组成，且单根盘管通过卡块实现径向定位；低温流体从螺旋管的进口端进入圆筒内，形成高温流体后从盘管组的出口端流出圆筒。

优选地，所述对流加热段的每级模块采用插接方式连接，在每级模块分段壳体的一端设有插接头，另一端设有插接槽，且插接头与插接槽相匹配，在分段壳体内壁上设有向分段壳体中心方向凸起的凸台，且凸台与插接头同侧，每级盘管组被限制在相邻两个凸台内。

优选地，所述每级模块内相邻的单根盘管上的卡块为错列布置。

优选地，所述圆筒和分段壳体的内壁均采用低钙铝酸盐水泥耐火混凝土作为内衬。

本发明的有益效果是：

1、本发明将对流加热段设计成可拆卸的多级模块结构，一方面可以根据炉内气温参数，按需灵活选择模块的数量，便于加热装置后期的升级改造，另一方面单个模块也便于制造、安装和固定，方便使用过程中的搬运和拆卸。

2、将对流加热段设计成多级模块连接，便于监测盘管组内不同位置的二氧化碳温度和盘管组管壁的温度，能够及时控制加热装置内的燃烧速率，从而进行有效的气体温度调节，保证加热设备的整体安全。

3、本发明采用辐射受热面和对流受热段两级布置，工质与烟气流动方向可根据需要选择成顺流或逆流，合理利用传热温压，并且通过增加对流受热段的分级，使锅炉的加热装置结构紧凑、实用，提高了设备整体的运行性能。

4、本发明提高空间利用率，缩小加热装置的占用体积，可实现便携式移动。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为辐射受热面的结构示意图；

图3为图2中A-A中的剖视图；

图4为单级模块的结构示意图；

图5为图4中B-B的结构示意图；