CN101672524B - 电热储能循环利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电热储能循环利用系统，属于蓄能节能设施技术领域。该系统包括储热槽、电加热器；电加热器含有容器体，容器体的一端设有换热介质进口，另一端设有换热介质出口，容器体中装有外接电源的电热元件；储热槽具有第一入口与第二入口以及第一出口与第二出口；容器体的换热介质出口与储热槽的第一入口连通，储热槽的第一出口接容器体的换热介质进口，构成第一循环回路，第一循环回路串接第一循环泵；储热槽的第二出口外接用户系统的入口，用户系统的出口接储热槽的第二入口，构成第二循环回路，第二循环回路串接第二循环泵。本发明不仅有益于电网的平衡，而且可以为企业降低成本，有利于了节能、减排。
Description
技术领域
本发明涉及一种储能循环利用系统，尤其是一种电热储能循环利用系统，属于蓄能节能设施技术领域。
背景技术
据申请人了解，目前的企业80％的都是一班制(大白班)，三班制的企业很少，因此每天23点以后到第二天的七点钟之前的7～8个小时中，发电设备发出的电能得不到利用，造成了能源的浪费。虽然有些电站具有储能装置，但无法存储大量的过剩电能，在峰电 时使用。
检索发现，申请号为申请号为02243249.3的中国实用新型专利公开了一种蓄热电锅炉，在储热水罐中置有电加热器，储热水罐内部上、下两处与外界的水位控制器连通，罐体上有安全阀，至少一根电加热器插入储热水罐中，其旁边置有长方形循环挡板，电加热器位于循环挡板下半部，储热水罐的进水口与沿储热水罐轴向布置的喷水总管连通，喷水总管上布有喷水孔，位于循环挡板之下，储热水罐的进水口和出口与热交换器连成回路，在回路中连接循环水泵、闸阀和逆止阀，在热交换器进口处连有流量调节阀。循环流动的水提高了电加热器表面的放热系数α值与加热速度，使储热水罐内温度场均匀，并增加储热量，利用晚间谷电蓄热，在白天峰电时段使用，减少运行费用。适用于实行峰谷电价的单位冬季采暖与热水以及蒸汽供应。
该现有技术只适合于以水为蓄热介质，对于工业应用而言，存在以下不足之处：1)水的储能温度比较低，储能量小；2)如果将水温提高(例如提高到导热油温度350℃)，其水锅炉的压力将达到22MPa，且消耗水量大，需增加高压补水系统，此时的制造费用极其昂贵，难以实现。
此外，申请人了解到，现有电加热的容器体中插装U形电热元件(电加热管)。为了便于介质在流动过程中与电热元件充分进行热交换，容器体内部沿介质流动方向上下间隔设有折流板。工作时，当含有杂质的换热介质进入容器体后，在折流板的导向作用下，曲折流向出口。然而，在流动过程中，由于此类换热介质含有少量杂质(例如管壁上脱落的碎屑等)，因此会在容器体下方的折流板两侧淤集，并且面迎流动方向的一侧逐渐形成少部分淤集区，而背对流动方向的一侧则逐渐形成多部分淤集区。时间一长，会使电热元件淤埋在沉积的杂质之中，热量散发不出，严重时甚至发生“炸管”现象。
发明内容
本发明的首要目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以储存过剩电能以便合理利用的电热储能循环利用系统。
本发明进一步的目的在于：提出一种可以保证系统在储热换热介质热胀冷缩情况下依然可以安全工作的电热储能循环利用系统。
本发明更进一步的目的在于：提出一种可以防电加热器中杂质淤积的电热储能循环利用系统。
为了达到以上首要目的，本发明的电热储能循环利用系统包括储热槽、电加热器；所述电加热器含有容器体，所述容器体的一端设有换热介质进口，另一端设有换热介质出口，所述容器体中装有外接电源的电热元件；所述储热槽具有第一入口与第二入口以及第一出口与第二出口；所述容器体的换热介质出口与储热槽的第一入口连通，所述储热槽的第一出口接容器体的换热介质进口，构成第一循环回路，所述第一循环回路串接第一循环泵；所述储热槽的第二出口外接用户系统的入口，所述用户系统的出口接储热槽的第二入口，构成第二循环回路，所述第二循环回路串接第二循环泵。这样，可以在电能富裕时开启电加热器，加热容器体中的换热介质(例如导热油)，并控制第一循环泵，通过第一循环回路的动态循环，使储热槽内的换热介质不断升温，从而将电能转换为热能后存储在储热槽中。之后，当需要利用储存能量时，控制第二循环泵，使储热槽中的高温换热介质进入用户系统释放热量，加以利用。由于电能富裕往往在电费较低的夜间，因此不仅有益于电网的平衡，而且可以为企业降低成本，有利于了节能、减排。当然，如果需要，白天也可以借助电加热器的循环加热，保持储热槽内的换热介质温度，供应给用户系统。尤其是，本发明十分适合采用导热油之类的高温换热介质，对于此类介质，350℃左右是常压，制造成本很低，蓄能是水的三倍以上，因此可用于石油、化工、加热、烘干等领域，并能多次循环使用，直至蓄能用尽。
为了达到进一步的目的，本发明的电热储能循环利用系统还含有具有第一口和第二口的膨胀箱，所述第一口与所述容器体的介质出口连通，所述第二口与用户系统的出口以及储热槽的第二进口连通。这样，当换热介质因热胀冷缩体积发生变化时，可以通过膨胀箱缓冲，避免循环系统超压，保证安全。
为了达到更进一步的目的，本发明的电热储能循环利用系统中容器体内水平插装一组延伸至容器体内部的电热元件，所述容器体内沿介质流动方向间隔设有固定圈，所述固定圈的中部为具有网孔的网状，所述电热元件穿过网孔中。这样，不仅电热元件可以方便地从网孔中穿过，易于均称地安置在压力容器中，而且进入容器的传热介质在由进口流向出口的过程中，可以带走细小杂质，避免在压力容器中淤集，从而消除了淤集区，达到延长电加热器使用寿命的目的。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个实施例的系统结构示意图。
图2为图1实施例中电加热器的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的电热储能循环利用系统如图1所示，主要包括储热槽、防爆电加热器和膨胀箱。防爆电加热器具有容器体4，该容器体的一端设有换热介质进口3，另一端设有换热介质出口8，容器体中装有外接电源的电热元件，具体结构如图2所示，安置在卧式安装支座7上的圆柱状容器体4的左端上部设有介质进口3，右端设有介质出口8。容器体4靠近介质进口3的一端由防爆接线腔1通过散热区2，水平插装一组延伸至容器体内部的电热元件6。容器体4内沿介质流动方向隔设有四只网状固定圈5，固定圈的圆周为扁钢制成的边框，边框中部用钢丝编织成具有网孔的网状，网孔的形状为方型孔，电热元件6穿过网孔中。这样，不仅电热元件可以方便地从网孔中穿过，易于均称地安置在容器体中，而且网孔的空隙处允许介质流过，流体的顺畅地流过会带走细小杂物，避免其在容器体中淤集，从而消除了淤集区，防止了因热量散发不出而导致的“炸管”，延长了使用寿命。
储热槽具有第一入口i1与第二入口i2以及第一出口o1与第二出口o2。容器体4的换热介质出口8与储热槽的第一入口i1连通，储热槽的第一出口o1通过第一过滤器G1以及两端分别设置截止阀F1、F2的第一循环泵B1接容器体4的换热介质进口3，构成第一循环回路。当夜晚电能富裕时，电加热器通电且第一循环泵启动，电加热器可以将储热槽中的换热介质(例如导热油)加热到所需温度，而使电能得到储存。
储热槽的第二出口o2通过第二过滤器G2以及两端分别设置截止阀F3、F4的第二循环泵B2外接用户系统的入口，而用户系统的出口接储热槽的第二入口i2，构成第二循环回路。白天，当第二循环泵启动后，储热槽中以热能形式储存的电能可以提供给用户系统，得到利用。
膨胀箱至少高于储热槽、防爆电加热器和用户系统2米以上，具有第一口k1和第二口k2，第一口k1通过阀门F5与容器体4的介质出口8连通，第二口k2与用户系统的出口连通，并通过阀门F6与储热槽的第二进口i2连通。当系统中的换热介质因热胀冷缩或其它原因体积发生变化时，可以输往膨胀箱缓冲，避免循环系统超压；而当系统内的换热介质缺失时，又可以在重力作用下，自动从膨胀箱得到补充，始终保证系统安全。
本实施例中防爆电加热器容器体4的换热介质出口8设有温度传感器T，其信号输出端接至自动恒温控制柜中控制电路的信号输入端，该控制电路的两控制信号输出端分别接第一和第二循环泵的受控端，从而可以根据设定的输出换热介质温度反馈，控制循环泵的开启，更有效地储存热能。
本实施例晚上23时开启电加热器，将导热油加热、储能可到195～1000万大卡，白天用一台小型导热油泵将350℃的导热油送到烘房等用户系统的设备中，对设备加热或送至换热器中。结果大大的节省能源，为企业生产降低成本，储能设备使用寿命长，经济效益会更好，做到了节能、减排的作用。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种电热储能循环利用系统，包括储热槽、电加热器；所述电加热器含有容器体，所述容器体的一端设有换热介质进口，另一端设有换热介质出口，所述容器体中装有外接电源的电热元件；其特征在于：所述储热槽具有第一入口与第二入口以及第一出口与第二出口；所述容器体的换热介质出口与储热槽的第一入口连通，所述储热槽的第一出口接容器体的换热介质进口，构成第一循环回路，所述第一循环回路串接第一循环泵；所述储热槽的第二出口外接用户系统的入口，所述用户系统的出口接储热槽的第二入口，构成第二循环回路，所述第二循环回路串接第二循环泵；还含有具有第一口和第二口的膨胀箱，所述第一口与所述容器体的换热介质出口连通，所述第二口与用户系统的出口以及储热槽的第二入口连通。
2.根据权利要求1所述的电热储能循环利用系统，其特征在于：所述容器体内水平插装一组延伸至容器体内部的电热元件，所述容器体内沿介质流动方向间隔设有固定圈，所述固定圈的中部为具有网孔的网状，所述电热元件穿过网孔中。
3.根据权利要求2所述的电热储能循环利用系统，其特征在于：所述固定圈的圆周为扁钢制成的边框，所述边框中部用钢丝编织成具有网孔的网状，所述网孔的形状为方型孔。
4.根据权利要求2所述的电热储能循环利用系统，其特征在于：所述储热槽的第一出口通过第一过滤器以及两端分别设置截止阀的第一循环泵接容器体的换热介质进口。
5.根据权利要求4所述的电热储能循环利用系统，其特征在于：所述储热槽的第二出口通过第二过滤器以及两端分别设置截止阀的第二循环泵外接用户系统的入口。
6.根据权利要求5所述的电热储能循环利用系统，其特征在于：所述电加热器容器体的换热介质出口设有温度传感器，所述温度传感器的信号输出端接控制电路的信号输入端，所述控制电路的两控制信号输出端分别接第一和第二循环泵的受控端。
7.根据权利要求6所述的电热储能循环利用系统，其特征在于：所述膨胀箱至少高于储热槽、所述电加热器和用户系统2米。
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