CN104048348A - 谷能固体蓄热供暖装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谷能固体蓄热供暖装置，包括高温固体蓄热堆、油泵系统、热交换系统和控制柜四大部分；所述高温固体蓄热堆通过油泵系统与热交换系统相连；所述热交换系统包括高-低温换热器、介质泵系统、低温换热器、水循环系统等部分，所述高-低温换热器通过介质泵系统与低温换热器相连，所述低温换热器与水循环系统相连；所述控制柜通过电缆和导线与高温固体蓄热堆、油泵系统、热交换系统中的监测输入信号和运行输出信号相连。本发明提供了结构合理、高效节能、环保稳定、安全可靠的谷能固体蓄热供暖装置，不仅容易操作、蓄热温度高、热交换过程平稳，而且整机的贮蓄能力强、释放输出连续并能保证时长，达到零污染、零排放、集中控制的目的。

Description

谷能固体蓄热供暖装置

技术领域

本发明涉及谷能利用领域，属于“电供暖”技术范畴，特别是涉及一种谷能固体蓄热供暖装置，具体地说是一种高效的电热能量转换、贮蓄和释放的设备总成。

背景技术

电力的发、供、用是在同一时间完成的，电力很难贮存，发出来的电力如未能得到有效利用，它将以电网发热的方式损耗；所以，在白天晚上的电力负荷相差甚远的情况下，必然就出现了所谓的夜间低谷电。而谷电损耗不仅是资源和经济的损失，同时又是一项技术难题，使电网调峰问题日益突出，降低电网运行质量和运行效率，也影响电网的稳定性、可靠性和安全性。

所以，为调动广大末端用户转移高峰用电的积极性，中国电力供应部门推行了分时电价政策。目前市场上，除了一些末端用户按照自己的生活习惯利用了少量谷电，关于大量剩余谷电仍有待开发利用。

另外，我国在能源利用、环境保护及节能减排方面，出台了一系列严厉的法律法规，对高能耗、高污染、高排放的锅炉产品实施严格管控，鼓励企业使用高效、节能、环保的新型供暖设备和热水设备。而现有技术中利用谷能的电蓄热设备一般存在蓄热温度低、能量转换效率不高、贮蓄能力差、释放不稳定的诸多缺点。所以，研制出主要利用谷能的新型高效设备是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种谷能固体蓄热供暖装置，特别适用于南方和北方无集中供暖管网地区的供暖，同时还适合风力发电和太阳能发电地区。

本发明所要解决的技术问题是提供结构合理、高效节能、环保稳定、安全可靠的谷能固体蓄热供暖装置，不仅容易操作、蓄热温度高、热交换过程平稳，而且整机的贮蓄能力强、释放输出连续并能保证时长，达到零污染、零排放、集中控制的目的，填补了国内市场的空白，且具有产业上的利用价值。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种谷能固体蓄热供暖装置，包括高温固体蓄热堆、油泵系统、热交换系统、控制柜；所述的高温固体蓄热堆通过油泵系统与热交换系统相连；所述控制柜通过电缆和导线与高温固体蓄热堆、油泵系统、热交换系统中的监测输入信号和运行输出信号相连。

前述的热交换系统包括高-低温换热器、介质泵系统、低温换热器、水循环系统，所述高-低温换热器通过介质泵系统与低温换热器相连，所述低温换热器与水循环系统相连。

前述的高温固体蓄热堆从外至里依次包括壳体、保温体、蓄热箱体，所述蓄热箱体上端面设置有上压板，所述上压板通过螺栓固定在蓄热箱体上端面；所述蓄热箱体下端面设置有下夹板，所述下夹板下端垫衬有槽钢底盘；所述蓄热箱体内部码堆有固体蓄热砖，所述固体蓄热砖之间设置有加热管，所述加热管横向设置；所述壳体上设置有油管道入口和油管道出口，所述油管道分布在蓄热箱体内部，所述油管道呈盘管状排列；所述壳体侧面上安装有加热器，所述加热器与加热管相连；在所述高温固体蓄热堆的内部设置有蓄热砖温度传感器、油管道温度传感器和加热管温度传感器。

前述的高-低温换热器包括上外壳体、下外壳体、保温盖、保温层，所述保温盖设置在上外壳体的上端面，所述保温层设置在上外壳体的下端面，所述上外壳体通过保温层码在下外壳体的上端面；所述上外壳体的内部容腔为介质热室；所述下外壳体的内部容腔为油热室；所述上外壳体侧面上设置有介质入口和介质出口，所述介质入口设置有介质输入管，所述介质出口设置有介质输出管，所述介质输入管和介质输出管均伸入介质热室；还包括有导热管，所述导热管贯穿设置在介质热室和油热室当中；在所述高-低温换热器的介质热室和油热室分别设置有介质热室温度传感器和油热温度传感器。

前述的低温换热器包括储水罐体、介质换热管，所述介质换热管设在储水罐体内部；所述储水罐体上端面开设有介质添加口，所述介质添加口与介质换热管相连通；所述储水罐体上设置有供热回水口和供热出水口，所述供热回水口和供热出水口与水循环系统相连；在所述低温换热器的介质换热管和储水罐体的内部分别设置有介质热温度传感器和水热温度传感器。

前述的油泵系统包括供油泵、回油泵、油输入管、油输出管和油质三通阀，所述供油泵的一端通过油输入管与油管道入口相接，供油泵的另一端依次通过油质三通阀、油输入管与高-低温换热器的油热室相连；所述回油泵的一端通过油输出管与油管道出口相接，回油泵的另一端通过油输出管分别与高-低温换热器的油热室、油质三通阀相连；在所述油泵系统的供油泵两端分别设置有温度传感器一和温度传感器二。

前述的介质泵系统包括介质供热泵、介质回流泵、介质输入管、介质输出管和介质三通阀，所述介质供热泵的一端通过介质输入管与高-低温换热器的介质入口相接，介质供热泵的另一端依次通过介质三通阀、介质输入管与低温换热器相连；所述介质回流泵的一端通过介质输出管与高-低温换热器的介质出口相接，介质回流泵的另一端通过介质输出管分别与低温换热器、介质三通阀相连；在所述介质泵系统的介质供热泵两端分别设置有温度传感器三和温度传感器四。

本发明进一步设置为：所述上外壳体的上端面设置有排气孔，所述排气孔露出保温盖连接有排气阀；所述下外壳体的侧面上设置有油平面观察窗；所述下外壳体的下端面设置有排污孔，所述排污孔连接有排污阀；所述导热管以矩阵形式均匀分布，数量为96根；在所述分布于介质热室中导热管段的管表面排布有散热片；所述介质热室和油热室均设置有高斯磁铁；还包括壳体保温层，所述壳体保温层覆盖在上外壳体和下外壳体的侧表面上。

本发明进一步设置为：所述储水罐体内部分布有高斯磁铁，所述高斯磁铁为30000高斯磁铁；在所述储水罐体上端面开设有排气口，所述排气口连接有排气阀；还在所述储水罐体外表面设置罐体保温层。

综上所述，本发明一种谷能固体蓄热供暖装置的技术方案，与现有技术相比，具有的有益效果：

1、采用高温固体蓄热堆，蓄热温度高，蓄热温度可以达到860℃-1000℃；其贮蓄能力强，可以实现将谷能高效转换为热能，并充分得以贮蓄起来。

2、本发明的热交换系统采用分级换热技术，分为高-低温换热器和低温换热器两级运行，交换温度逐级降低，从860℃交换到500℃-300℃，接着交换到300℃-120℃，再交换到100℃-70℃，保证热交换过程平稳，安全可靠的同时，实现环保稳定。

3、本发明的油泵系统和介质泵系统分别使用油质和导热介质来循环运行，不仅提高了换热效率，而且不同换热载体的组合运用，使整机的释放输出连续性更好，达到稳定输出，满足终端用户的高质量需求。

上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明谷能固体蓄热供暖装置的总示意图；

图2为本发明谷能固体蓄热供暖装置的热交换系统的示意图； 

图3为本发明谷能固体蓄热供暖装置的高温固体蓄热堆和油泵系统的结构示意图；

图4为本发明谷能固体蓄热供暖装置的热交换系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1、图2、图3及图4所示，一种谷能固体蓄热供暖装置，包括高温固体蓄热堆、油泵系统、热交换系统和控制柜四大部分；所述的高温固体蓄热堆通过油泵系统与热交换系统相连；所述控制柜通过电缆和导线与高温固体蓄热堆、油泵系统、热交换系统中的监测输入信号和运行输出信号相连。其中的热交换系统包括高-低温换热器、介质泵系统、低温换热器、水循环系统等部分，所述高-低温换热器通过介质泵系统与低温换热器相连，所述低温换热器与水循环系统相连。

高温固体蓄热堆从外至里依次包括壳体1、保温体2、蓄热箱体3，所述蓄热箱体3上端面设置有上压板31，所述上压板31通过螺栓32固定在蓄热箱体3上端面；所述蓄热箱体3下端面设置有下夹板33，所述下夹板33下端垫衬有槽钢底盘34；所述蓄热箱体3内部码堆有固体蓄热砖35，所述固体蓄热砖35之间设置有加热管36，所述加热管36横向设置；所述壳体1上设置有油管道4的入口11和出口12，所述油管道4分布在蓄热箱体3内部，所述油管道4呈盘管状排列；所述壳体1侧面上安装有加热器，所述加热器与加热管36相连；在所述高温固体蓄热堆的内部还设置有蓄热砖温度传感器13、油管道温度传感器14和加热管温度传感器15。所述的蓄热砖温度传感器13、油管道温度传感器14和加热管温度传感器15均需要选用超高温传感器，保证能感应的温度上限为860℃-1000℃。

高温固体蓄热堆中的油管道4由油泵系统提供油质，油质可以选用高碳分子发热油。所述油泵系统包括供油泵41、回油泵42、油输入管43、油输出管44和油质三通阀45，所述供油泵41的一端通过油输入管43与油管道入口11相接，供油泵41的另一端依次通过油质三通阀45、油输入管43与高-低温换热器的油热室61相连；所述回油泵42的一端通过油输出管44与油管道出口12相接，回油泵42的另一端通过油输出管44分别与高-低温换热器的油热室61、油质三通阀45相连；还在所述油泵系统的供油泵41两端分别设置有温度传感器一16和温度传感器二17。所述的温度传感器一16和温度传感器二17也要选用超高温传感器，保证能感应的温度上限为860℃-1000℃。

高-低温换热器包括上外壳体5、下外壳体6、保温盖7、保温层71，所述保温盖7设置在上外壳体5的上端面，所述保温层71设置在上外壳体5的下端面，所述上外壳体5通过保温层71码在下外壳体6的上端面；所述上外壳体5的内部容腔为介质热室51；所述下外壳体6的内部容腔为油热室61；所述上外壳体5侧面上设置有介质入口52和介质出口53，所述介质入口52设置有介质输入管54，所述介质出口53设置有介质输出管55，所述介质输入管和介质输出管均伸入介质热室51；还包括有导热管56，所述导热管56贯穿设置在介质热室51和油热室61当中；在所述高-低温换热器的介质热室51和油热室61分别设置有介质热室温度传感器72和油热温度传感器73。所述的介质热室温度传感器72和油热温度传感器73需要选用高温传感器，保证能感应的温度上限为300℃-500℃。

高-低温换热器的介质热室51由介质泵系统提供导热介质，导热介质可以选用普通的导热溶液或是特制的导热介质。所述的介质泵系统包括介质供热泵74、介质回流泵75、介质输入管54、介质输出管55和介质三通阀76，所述介质供热泵74的一端通过介质输入管54与高-低温换热器的介质入口52相接，介质供热泵74的另一端依次通过介质三通阀76、介质输入管54与低温换热器相连；所述介质回流泵75的一端通过介质输出管55与高-低温换热器的介质出口53相接，介质回流泵75的另一端通过介质输出管55分别与低温换热器、介质三通阀76相连；在所述介质泵系统的介质供热泵74两端分别设置有温度传感器三77和温度传感器四78。

优选的，所述上外壳体5的上端面设置有排气孔57，所述排气孔57露出保温盖7并连接有排气阀58；所述下外壳体6的侧面上设置有油平面观察窗62；所述下外壳体6的下端面设置有排污孔63，所述排污孔63连接有排污阀64；所述导热管56以矩阵形式均匀分布，数量为96根；在所述分布于介质热室51中导热管段的管表面排布有散热片59；所述介质热室51和油热室61均设置有高斯磁铁（图中未示出）；还包括壳体保温层（图中未示出），所述壳体保温层覆盖在上外壳体5和下外壳体6的侧表面上。所述的保温盖7和壳体保温层优选A级保温材料制作，实现高效的保温效果。

低温换热器包括储水罐体8、介质换热管9，所述介质换热管9设在储水罐体8内部；所述储水罐体8上端面开设有介质添加口81，所述介质添加口81与介质换热管9相连通；所述储水罐体8上设置有供热回水口82和供热出水口83，所述供热回水口82和供热出水口83与水循环系统相连；在所述低温换热器的介质换热管9和储水罐体8的内部分别设置有介质热温度传感器84和水热温度传感器85。

优选的，所述储水罐体8内部分布有高斯磁铁86，所述高斯磁铁86可以选用30000高斯磁铁；在所述储水罐体8上端面开设有排气口87，所述排气口87连接有排气阀88；还在所述储水罐体8外表面设置罐体保温层89。所述的罐体保温层89可以选用B级保温材料，制作成本相对节省。

本发明一种谷能固体蓄热供暖装置的控制柜通过电缆和导线与高温固体蓄热堆、油泵系统、热交换系统中的监测输入信号和运行输出信号相连。其中监测输入信号包括上述的各种温度传感器和各种阀部件等；运行输出信号包括上述的各种泵动力和加热器部件等。

本发明的创新点在于，采用高温固体蓄热形式和分级换热技术，实现蓄热温度高，蓄热能力强，热交换过程平稳，安全可靠的效果；解决了现有技术中的蓄热设备存在蓄热温度低、能量转换效率不高、贮蓄能力差、释放不稳定的诸多问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种谷能固体蓄热供暖装置，其特征在于：包括高温固体蓄热堆、油泵系统、热交换系统、控制柜；所述的高温固体蓄热堆通过油泵系统与热交换系统相连；所述控制柜通过电缆和导线与高温固体蓄热堆、油泵系统、热交换系统中的监测输入信号和运行输出信号相连。

2.根据权利要求1所述的谷能固体蓄热供暖装置，其特征在于：所述的热交换系统包括高-低温换热器、介质泵系统、低温换热器、水循环系统，所述高-低温换热器通过介质泵系统与低温换热器相连，所述低温换热器与水循环系统相连。

3.根据权利要求1或2所述的谷能固体蓄热供暖装置，其特征在于：所述的高温固体蓄热堆从外至里依次包括壳体、保温体、蓄热箱体，所述蓄热箱体上端面设置有上压板，所述上压板通过螺栓固定在蓄热箱体上端面；所述蓄热箱体下端面设置有下夹板，所述下夹板下端垫衬有槽钢底盘；所述蓄热箱体内部码堆有固体蓄热砖，所述固体蓄热砖之间设置有加热管，所述加热管横向设置；所述壳体上设置有油管道入口和油管道出口，所述油管道分布在蓄热箱体内部，所述油管道呈盘管状排列；所述壳体侧面上安装有加热器，所述加热器与加热管相连；在所述高温固体蓄热堆的内部设置有蓄热砖温度传感器、油管道温度传感器和加热管温度传感器。

4.根据权利要求3所述的谷能固体蓄热供暖装置，其特征在于：所述的高-低温换热器包括上外壳体、下外壳体、保温盖、保温层，所述保温盖设置在上外壳体的上端面，所述保温层设置在上外壳体的下端面，所述上外壳体通过保温层码在下外壳体的上端面；所述上外壳体的内部容腔为介质热室；所述下外壳体的内部容腔为油热室；所述上外壳体侧面上设置有介质入口和介质出口，所述介质入口设置有介质输入管，所述介质出口设置有介质输出管，所述介质输入管和介质输出管均伸入介质热室；还包括有导热管，所述导热管贯穿设置在介质热室和油热室当中；在所述高-低温换热器的介质热室和油热室分别设置有介质热室温度传感器和油热温度传感器。

5.根据权利要求3所述的谷能固体蓄热供暖装置，其特征在于：所述的低温换热器包括储水罐体、介质换热管，所述介质换热管设在储水罐体内部；所述储水罐体上端面开设有介质添加口，所述介质添加口与介质换热管相连通；所述储水罐体上设置有供热回水口和供热出水口，所述供热回水口和供热出水口与水循环系统相连；在所述低温换热器的介质换热管和储水罐体的内部分别设置有介质热温度传感器和水热温度传感器。

6.根据权利要求4所述的谷能固体蓄热供暖装置，其特征在于：所述的油泵系统包括供油泵、回油泵、油输入管、油输出管和油质三通阀，所述供油泵的一端通过油输入管与油管道入口相接，供油泵的另一端依次通过油质三通阀、油输入管与高-低温换热器的油热室相连；所述回油泵的一端通过油输出管与油管道出口相接，回油泵的另一端通过油输出管分别与高-低温换热器的油热室、油质三通阀相连；在所述油泵系统的供油泵两端分别设置有温度传感器一和温度传感器二。

7.根据权利要求4所述的谷能固体蓄热供暖装置，其特征在于：所述的介质泵系统包括介质供热泵、介质回流泵、介质输入管、介质输出管和介质三通阀，所述介质供热泵的一端通过介质输入管与高-低温换热器的介质入口相接，介质供热泵的另一端依次通过介质三通阀、介质输入管与低温换热器相连；所述介质回流泵的一端通过介质输出管与高-低温换热器的介质出口相接，介质回流泵的另一端通过介质输出管分别与低温换热器、介质三通阀相连；在所述介质泵系统的介质供热泵两端分别设置有温度传感器三和温度传感器四。

8.根据权利要求4所述的谷能固体蓄热供暖装置，其特征在于：所述上外壳体的上端面设置有排气孔，所述排气孔露出保温盖连接有排气阀；所述下外壳体的侧面上设置有油平面观察窗；所述下外壳体的下端面设置有排污孔，所述排污孔连接有排污阀；所述导热管以矩阵形式均匀分布，数量为96根；在所述分布于介质热室中导热管段的管表面排布有散热片；所述介质热室和油热室均设置有高斯磁铁；还包括壳体保温层，所述壳体保温层覆盖在上外壳体和下外壳体的侧表面上。

9.根据权利要求5所述的谷能固体蓄热供暖装置，其特征在于：所述储水罐体内部分布有高斯磁铁，所述高斯磁铁为30000高斯磁铁；在所述储水罐体上端面开设有排气口，所述排气口连接有排气阀；还在所述储水罐体外表面设置罐体保温层。