CN107289625A - 一种蓄热式电加热机组 - Google Patents

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牛慧
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Abstract

本发明设计了一种蓄热式电加热机组，属于供热技术领域。所述蓄热式电加热机组外部为壳体，所述壳体围成密闭空腔，所述密闭空腔为真空环境，所述密闭空腔的底部设有电加热模块，所述密闭空腔的中间设有蓄热模块，所述密闭空腔的上部设有热交换模块，所述密闭空腔内充有水，所述水没过所述电加热模块和所述蓄热模块，所述壳体外部设有配电控制模块和抽真空模块，所述配电控制模块包括PLC自控模块。本发明的蓄热式电加热机组的加热、换热、蓄热模块都是在真空环境中运行，能够有效的利用水在真空环境中升温快、热交换效率高的优点，提高整个机组的运行效率。加入PLC自控模块能时间和温度控制模式调节来实现用电量的合理分配。

Description

一种蓄热式电加热机组
技术领域
本发明涉及加热供暖领域，具体涉及一种蓄热式的电加热机组。
背景技术
随着社会、经济的发展，能源的供需矛盾日益突出。特别在城市区域，电力资源使用存在很大问题，其中最为关键的一点就是用电高峰时间特别集中，从而导致供电设备利用率低，发电成本高，电价降低空间小。为了缓解用电峰谷差值，提高设备效率，电力部门出台了一系列措施，采用分时电价，拉大用电峰谷差价，鼓励在用电低峰时段用电。就单个项目而言，如果能调整用电方式和技术手段，使电力资源产生削峰填谷，就会达到减少装机容量、节省运行费用的效果。目前，由于燃煤锅炉在部分区域的限制使用以及燃油、燃气使用的局限性和城市用电政策的鼓励，采用电蓄热采暖方式开始获得社会的认可。传统的蓄热式电加热机组一般是直接在加热机组内增加一个蓄热模块，但这种电加热机组由于是集中加热，其能耗大、热效率低、水的热稳定性差，在推广使用上也受到限制。
发明内容
为解决上述问题，本发明设计了一种设有真空环境的蓄热式电加热机组，利用水在负压状态下沸点低、蒸发快，遇冷易冷凝进行热交换速度快的特点，进行热能的交换，以达到对换热管和蓄热装置的高效、快速热交换目的。
依据上述理论基础本发明设计了一种蓄热式电加热机组，所述蓄热式电加热机组外部为壳体，所述壳体围成密闭空腔，所述密闭空腔为真空环境，所述密闭空腔的底部设有电加热模块，所述密闭空腔的中间设有蓄热模块，所述密闭空腔的上部设有热交换模块，所述密闭空腔内充有水，所述水没过所述电加热模块和所述蓄热模块，所述壳体外部设有配电控制模块和抽真空模块，所述抽真空模块通过管道连通壳体内部密闭空腔，所述管道设有开关阀，所述配电控制模块与电加热模块电连接。
进一步的，所述配电控制模块包括PLC自控模块，所述壳体安装有压力变送器和温度传感器，所述压力变送器实时监测密闭空腔内的压力并连接所述PLC自控模块，所述温度变送器实时监测密闭空腔内的水的温度并连接所述PLC自控模块。
配电自控模块对电加热模块采用时间控制和温度控制两种模式，时间控制模块:用电高峰时段停止电加热模块运行，整个机组通过蓄热模块做热源对密闭空腔中的水进行加热；当处于用电低谷期时，启动电加热模块对密闭空腔中的水加热，水对蓄热模块进行热交换，蓄热模块中蓄热材料开始发生相变并蓄热。温度控制模块：当蓄热模块开始蓄热时密闭空腔中的水温度是一个相对稳定值，当水温发生明显升高时说明蓄热模块已经存蓄满热能，这时控制电加热模块停止工作；当密闭空腔中的水在利用蓄热模块加热同时电加热模块处于停止状态而水温不足以满足热交换模块所需的热交换温度时控制电加热模块开启，对水进行适当补热，达到水温后控制电加热模块停止。
进一步的，所述电加热模块为304不锈钢材料的电加热管束。电加热模块没于水中，304不锈钢材料可以延长使用寿命，
进一步的，所述蓄热模块为内填相变蓄热材料的不锈钢管束。相变蓄热材料具有蓄热密度较高(一般都可以达到200kJ/kg以上)，蓄、放热过程近似等温等优点。
进一步的，所述抽真空模块为抽真空泵，所述抽真空泵与所述配电控制模块电连接，所述抽真空泵与所述密闭空腔通过密闭管道连接，所述管道设有自控开关阀，所述自控开关阀连接所述PLC模块。PLC自控模块根据压力变送器传输的密闭空腔中的压力变化情况来控制抽真空泵的启停，并配合对自控开关阀开关的控制来对电加热机组的密闭空腔进行抽真空，以维持密闭空间的真空环境。
进一步的，所述蓄热式电加热机组还包括基础结构模块，所述基础结构模块包括位于电加热机组底部的100mm厚H型钢构成的承重基础、10号槽钢构成的第一固定支架、6号槽钢构成的第二固定支架和壳体外表面的10mm厚围护钢板，所述电加热模块固定在第一固定支架上，所述蓄热模块固定在第二固定支架上。基础结构模块可以有效的支撑各功能单元。
进一步的，所述蓄热式电加热机组还包括保温绝缘模块，所述保温绝缘模块为包覆在蓄热式电加热机组四周及上表面的30mm厚橡塑保温材料，所述保温材料外覆盖一层铝箔，所述蓄热式电加热机组底部设置30mm厚隔热层。机组整体外加绝缘保温层可以有效防止机组的热量流失，提高机组的加热效率。
本发明的有益效果在于，本发明的蓄热式电加热机组的加热、换热、蓄热模块都是在真空环境中运行，能够有效的利用水在真空环境中升温快、热交换效率高的优点，提高整个机组的运行效率。再者整个机组加入PLC自控模块，通过时间控制和温度控制两种控制模式来控制电加热模块的运行，即能通过在用电峰谷期对电加热模块的有效调节来实现用电量的合理分配，又能保证电加热机组的供热效果，保证机组的供热能力。机组基础结构牢固，保温效果好，真空环境能够自动维持。
附图说明
图1本发明电加热机组的正式平面结构图
图中，1壳体、2电加热模块、3蓄能模块、4热交换模块、5配电控制模块、6抽真空模块、11温度传感器、12压力变送器、13水、21第一安装支架、31第二安装支架、41承重基础、61自控开关阀、110保温绝热层、111隔热层
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
如图1所示，本发明设计的蓄热式电加热机组，电加热机组包括密闭的壳体1，壳体内围成密闭空腔，密闭空腔内为真空环境，密闭空腔内从下往上依次为电加热模块2、蓄热模块3、热交换模块4，三者之间彼此互不直接接触。电加热模块2为304不锈钢材料的加热管束，固定在壳体1内的第一固定支架上21，第一固定支架21的材料是10号的槽钢。蓄热模块3是内填有相变蓄热材料的不锈钢管束，固定在壳体1内的第二固定支架31上，第二固定支架31的材料是6号槽钢。密闭空腔内充有水13，水13没过电加热模块2和蓄热模块3。
电加热机组在壳体1的外面设有配电控制模块5和抽真空模块6，抽真空模块6为抽真空泵通过密闭管路与壳体内的密闭空间连接，密闭管路上设有自控开关阀61。配电控制模块5与抽真空泵6和电加热模块2电连接，配电控制模块5包括PLC控制模块，PLC控制模块能控制抽真空泵和电加热模块2的启停，密闭管路上的自控开关阀61与PLC控制模块连接，阀门的开关受PLC控制模块的控制。
壳体上安装有压力变送器12监测密闭空腔内的压力情况，压力变送器12与PLC控制模块连接，PLC控制模块根据压力变送器提供的密闭空腔内的压力变化情况控制自控阀门开关和抽真空泵的启停。阀门和抽真空泵的开启的顺序是先开泵后开阀，停止时的工作顺序是先关阀后停泵。这种工作顺序能保证密闭空间内时刻保证相对真空的环境。
壳体上还安装有温度传感器11，监测密闭空腔内的水的温度变化，温度传感器11与PLC控制模块连接，PLC控制模块根据温度传感器传来的密闭空腔内水温的变化控制电加热模块的启停。
电加热机组底部是100mm厚H型钢的承重基础41，四周及上表面包裹保温绝热层110，保温绝热层是30mm厚的橡塑保温材料，保温材料外是一层铝箔，底部为30mm厚隔热层111。
配电控制模块5的PLC自控模块对电加热模块2采用时间控制和温度控制两种模式。时间控制模式:用电高峰时段停止电加热模块2运行，整个机组依靠蓄热模块3做为加热源对密闭空腔中的水13进行加热；当处于用电低谷期时，启动电加热模块2对密闭空腔中的水13加热，水13对蓄热模块3进行热交换，蓄热模块3中蓄热材料开始发生相变进入蓄热阶段。温度控制模式：当蓄热模块3开始蓄热时密闭空腔中的水13温度是一个相对稳定值，当水13温发生明显升高时说明蓄热模块3应经存蓄满热能，这时控制电加热模块2停止工作；当密闭空腔中的水13在利用蓄热模块3加热同时电加热模块2处于停止状态而水温不足以满足热交换模块4所需的热交换温度时控制电加热模块2开启，对水13进行适当补热，达到水温后控制电加热模2停止。通过配电控制模块5控制电加热模块2启停来达到在用电峰谷期电加热机组的不同运行状态，来达到合理用电的目的。
上述内容仅为本发明创造的较佳实施例而已，不能以此限定本发明创造的实施范围，即凡是依本发明创造权利要求及发明创造说明内容所做出的简单的等效变化与修饰，皆仍属于本发明创造涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种蓄热式电加热机组，其特征在于：所述蓄热式电加热机组外部为壳体，所述壳体围成密闭空腔，所述密闭空腔为真空环境，所述密闭空腔的底部设有电加热模块，所述密闭空腔的中间设有蓄热模块，所述密闭空腔的上部设有热交换模块，所述密闭空腔内充有水，所述水没过所述电加热模块和所述蓄热模块；所述壳体外部设有配电控制模块和抽真空模块，所述抽真空模块通过密闭管道连通壳体内部密闭空腔，所述密闭管道设有开关阀，所述配电控制模块与电加热模块电连接。
2.根据权利要求1所述的蓄热式电加热机组，其特征在于：所述配电控制模块包括PLC自控模块，所述壳体安装有压力变送器和温度传感器，所述压力变送器实时监测密闭空腔内的压力并连接所述PLC自控模块，所述温度变送器实时监测密闭空腔内的水的温度并连接所述PLC自控模块。
3.根据权利要求2所述的蓄热式电加热机组，其特征在于：所述电加热模块为304不锈钢材料的电加热管束，所述蓄热模块为内填相变蓄热材料的不锈钢管束。
4.根据权利要求1、2或3所述的蓄热式电加热机组，其特征在于：所述抽真空模块为抽真空泵，所述抽真空泵与所述配电控制模块电连接，所述抽真空泵与所述密闭空腔通过密闭管道连接，所述密闭管道设有自控开关阀，所述自控开关阀连接所述PLC模块。
5.根据权利要求4所述的蓄热式电加热机组，其特征在于：所述蓄热式电加热机组还包括基础结构模块，所述基础结构模块包括位于电加热机组底部的100mm厚H型钢构成的承重基础、10号槽钢构成的第一固定支架、6号槽钢构成的第二固定支架和壳体外表面的10mm厚围护钢板，所述电加热模块固定在第一固定支架上，所述蓄热模块固定在第二固定支架上。
6.根据权利要求5所述的蓄热式电加热机组，其特征在于：所述蓄热式电加热机组还包括保温绝缘模块，所述保温绝缘模块为包覆在蓄热式电加热机组四周及上表面的30mm厚橡塑保温材料，所述保温材料外覆盖一层铝箔，所述蓄热电加热机组底部设置30mm厚隔热层。
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