CN107449012A - 电蓄热系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种电蓄热系统，包括导热油加热装置、蓄热模块、油气分离器、膨胀油箱和换热器；导热油加热装置、蓄热模块和油气分离器依次连接形成一个循环，油气分离器的液体出口和导热油加热装置连接；油气分离器的气体出口和膨胀油箱连接；换热器和导热油加热装置并联，油气分离器的液体出口和换热器的导热油进口连接，换热器的导热油出口和蓄热模块连接；换热器的导热油进口设有变频油泵，换热器的冷水进口设有变频水泵。上述电蓄热系统，通过在用电低谷期间通过导热油对蓄热模块进行加热并将热量存储，在用电高峰期，又将热量通过换热器传递给待加热的流体，能够充分利用低谷电价，运行费用低。此外，还提供上述电蓄热系统的控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及能源技术领域，尤其涉及一种电蓄热系统及其控制方法。
背景技术
在各种传统能源加热系统中，各种燃煤式、燃油式蒸汽锅炉排放出的烟尘、一氧化碳、二氧化硫成为大气的主要污染物，与燃煤、燃气、燃油相比，利用电能则污染少，为绿色清洁能源。随着人们环保意识的增强，使用电能供暖已逐步被认同，各种电供暖的设备也纷纷活跃在市场上。
电锅炉供暖是电采暖的主要方式之一，它分为普通电锅炉和蓄热电锅炉两种。普通电锅炉与蓄热电锅炉相比，在节能方面有很大的欠缺，不利于“移峰填谷”，而蓄热电锅炉，则克服了普通电锅炉的这个缺陷。蓄热电锅炉是以电锅炉利用晚间廉价电力，对蓄热材料加热，并将其储存在蓄热材料中在电网高峰时段关闭电锅炉，由储存在蓄热材料里的热量供热。这样就做到了运用谷期电能，回避峰期电能，不但降低了运行成本，同时也提高了电网效率，起到了“移峰填谷”的作用。由于它不排出有害气体，无污染，无噪，比煤锅炉、油锅炉的热效率高，又能充分利用低谷电价，运行费用低，现正被广泛的推行。
传统的蓄热电锅炉主要有以下两种：
1.高温耐火砖固体电储热技术：是利用电热丝加热耐火砖储存热能，之后利用风机驱动空气与储热材料进行强制换热后，再进入空气-水换热器加热冷水的方式供热。然，高温耐火砖固体电储热技术存在的问题：系统内的电加热丝，长期高温运行极易损坏，维护麻烦。
2.熔融盐电储热技术：是通过熔盐电加热器将冷盐罐抽出的低温熔盐加热，携带有大量热能的高温熔盐储存在高温罐中。供热时，热盐泵将高温熔盐输送至熔盐蒸汽发生器，高温熔盐将热量传递给循环热水，从而产生蒸汽，蒸汽被送至板式热交换器，实现供暖。换热后的熔盐回流到低温罐。然，熔融盐电储热技术存在的问题：一旦停电，整个系统管道熔融盐凝结后系统报废，维修成本极高。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种检修拆卸方便，维修成本低的电蓄热系统及其控制方法。
一种电蓄热系统，包括导热油加热装置、蓄热模块、油气分离器、膨胀油箱和换热器；
所述导热油加热装置、所述蓄热模块和所述油气分离器依次连接并形成一个循环，所述油气分离器的液体出口和所述导热油加热装置连接；
所述油气分离器的气体出口和所述膨胀油箱连接；
所述换热器和所述导热油加热装置并联，所述油气分离器的液体出口和所述换热器的导热油进口连接，所述换热器的导热油出口和所述蓄热模块连接；
所述换热器的导热油进口设有变频油泵，所述换热器的冷水进口设有变频水泵。
在其中一个实施例中，所述导热油加热装置包括第一导热油加热单元，所述第一导热油加热单元包括依次连接的第一导热油泵、第一导热油炉和第一电动阀，其中，所述第一导热油泵和所述油气分离器的液体出口连接，所述第一电动阀和所述蓄热模块连接。
在其中一个实施例中，所述导热油加热装置还包括第二导热油加热单元，所述第二导热油加热单元包括依次连接的第二导热油泵、第二导热油炉和第二电动阀，所述第一导热油加热单元和所述第二导热油加热单元并联连接。
在其中一个实施例中，所述蓄热模块设有第一温度传感器。
在其中一个实施例中，所述蓄热模块内设有盘管，导热油与所述蓄热模块内的蓄热材料通过所述盘管进行换热。
在其中一个实施例中，所述换热器的热水出口处设有第二温度传感器。
在其中一个实施例中，还包括控制系统，所述导热油加热装置、所述变频油泵和所述变频水泵分别与所述控制系统连接。
一种电蓄热系统的控制方法，包括如下步骤：
在第一设定时间开启导热油加热装置，对导热油进行加热；
加热后的所述导热油进入蓄热模块，对所述蓄热模块进行加热；
当所述蓄热模块达到预设温度或所述电蓄热系统运行至第二设定时间时，关闭所述导热油加热装置；
所述蓄热模块流出的所述导热油通过换热器与进入所述换热器的待加热流体进行换热后再流入所述蓄热模块，形成一个循环。
在其中一个实施例中，所述导热油加热装置的开启和关闭采用自动控制或手动控制。
在其中一个实施例中，进入所述换热器的所述导热油的量可调节，进入所述换热器的所述待加热流体的量可调节。
上述电蓄热系统及其控制方法，通过在用电低谷期间通过导热油加热装置对导热油进行加热后，加热后的导热油对蓄热模块进行加热，并将热量存储在蓄热模块内，在用电高峰期，又将存储在蓄热模块中的热量通过导热油和换热器传递给待加热的流体，能够充分利用低谷电价，运行费用低，且操作简单。
附图说明
图1为一实施方式的电蓄热系统的结构示意图；
图2为一实施方式的蓄热模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，一实施方式的电蓄热系统100，包括导热油加热装置10、蓄热模块20、油气分离器30、膨胀油箱40和换热器50。
导热油加热装置10、蓄热模块20和油气分离器30依次连接并形成一个循环，油气分离器30的液体出口32和导热油加热装置10连接。
油气分离器30的气体出口34和膨胀油箱40连接。循环过程中，使用油气分离器30与膨胀油箱40达到自动排气与膨胀定压的作用。
换热器50和导热油加热装置10并联，油气分离器30的液体出口32和换热器50的导热油进口52连接，换热器50的导热油出口54和蓄热模块20连接。
换热器50的导热油进口52处设有变频油泵60，换热器50的冷水进口56设有变频水泵70。
进一步的，导热油加热装置10包括第一导热油加热单元。第一导热油加热单元包括依次连接的第一导热油泵12、第一导热油炉14和第一电动阀16。其中，第一导热油泵12和油气分离器30的液体出口32连接，第一电动阀16和蓄热模块20连接。
在图1所示的实施方式中，导热油加热装置还包括第二导热油加热单元。第二导热油加热单元包括依次连接的第二导热油泵17、第二导热油炉18和第二电动阀19，第一导热油加热单元和第二导热油加热单元并联连接。第二导热油泵17和油气分离器30的液体出口32连接，第二电动阀19和蓄热模块20连接。可以理解，导热油加热装置还可以根据需要设置更多的导热油加热单元。
在图1所示的实施方式中，蓄热模块20设有第一温度传感器22，用于检测蓄热模块20的温度。
进一步的，请参考图2，蓄热模块20内设有盘管，导热油与蓄热模块内的蓄热材料通过盘管进行换热。导热油从进口24进入蓄热模块20，从出口26流出蓄热模块20。
在本实施方式中，换热器50可以为管壳式油水换热器。可以理解，换热器50也可以为其他换热器。
在图1所示的实施方式中，换热器50的导热油出口54还设有第三电动阀80。
在图1所示的实施方式中，换热器50的热水出口58处设有第二温度传感器55，用于检测从换热器50流出的水的温度。
进一步的，电蓄热系统100还包括控制系统，导热油加热装置10、变频油泵60和变频水泵70分别与控制系统连接。通过控制系统，可以自动控制导热油加热装置10的开启与关闭；变频油泵60和变频水泵70的开启与关闭，以及变频油泵60和变频水泵70的运行频率，对系统的出水温度进行调节。
上述电蓄热系统100导热油加热储能过程如下：导热油在第一导热油炉14和第二导热油炉18内加热后，通过第一电动阀16、第二电动阀19后进入蓄热模20，加热蓄热模块20后进入油气分离器30，后进入第一导热油泵12和第二导热油泵17增压后，回到第一导热油炉14和第二导热油炉18完成循环。
上述电蓄热系统100导热油放热过程如下：导热油经变频油泵60后进入换热器50，与进入换热器50的待加热流体进行热交换后进入第三电动阀80，而后进入蓄热模块20，经蓄热模块20加热后回到油气分离器30后，再回到变频油泵60完成循环。
上述电蓄热系统100，通过在用电低谷期间通过导热油加热装置对导热油进行加热后，加热后的导热油对蓄热模块20进行加热，并将热量存储在蓄热模块20内，在用电高峰期，又将存储在蓄热模块20中的热量通过导热油和换热器传递给待加热的流体，能够充分利用低谷电价，运行费用低，且结构简单，检修拆卸方便，维修成本低。此外，上述电蓄热系统100，使用导热油作为导热介质对内加热蓄热模块20，对外放热加热换热器50内的水，安全稳定，不排放有毒有害气体，无污染，热效率高。
上述电蓄热系统100，通过设置变频油泵60和变频水泵70，用户可以根据需求自由调节出水温度。即当根据第二温度传感器55的信号检测出水温度未达到设定温度时，电蓄热系统100提高变频油泵60与变频水泵70的频率，增大换热量来提高出水温度。当出水温度达到设定值时，电蓄热系统100控制变频油泵60与变频水泵70保持当前频率运行。同时，使用变频油泵60和变频水泵70可控制电蓄热系统100的输出功率；既可以供热水也可以提供蒸汽。
此外，还提供一实施方式的上述电蓄热系统100的控制方法，包括如下步骤：
S10、在第一设定时间开启导热油加热装置，对导热油进行加热。
导热油加热装置的开启可以采用自动控制或手动控制。本实施方式中，第一设定时间一般为夜间用电低谷时期的一个时间，例如，22点。
S20、加热后的导热油进入蓄热模块，对蓄热模块进行加热。
进入蓄热模块的导热油和蓄热模块内的蓄热材料通过盘管进行换热，从而使加热后的导热油对蓄热材料进行加热，从而使热量通过蓄热模块进行存储。
S30、当蓄热模块达到预设温度或电蓄热系统运行至第二设定时间时，关闭导热油加热装置。
通过第一温度传感器可以检测出蓄热模块是否已达到预设温度。
第二设定时间一般为用电高峰来临前的一个时间，例如，早上5点。从而使电蓄热系统利用晚间廉价电力，对蓄热材料加热，并将其储存在蓄热材料中。在电网高峰时段关闭导热油加热装置，由储存在蓄热材料里的热量供热。这样就做到了运用谷期电能，回避峰期电能，不但降低了运行成本，同时也提高了电网效率，起到了“移峰填谷”的作用。
S40、蓄热模块流出的导热油通过换热器与进入换热器的待加热流体进行换热后再流入蓄热模块，形成一个循环。
S40中，进入换热器的导热油的量可调节，进入换热器的待加热流体的量可调节。具体的，进入换热器的导热油的量通过变频油泵进行调节，进入换热器的待加热流体的量通过变频水泵进行调节。
上述电蓄热系统的控制方法中，导热油加热装置的开启和关闭可以采用自动控制或手动控制。变频油泵和变频水泵的开启与关闭可以采用自动控制或手动控制。同时，变频油泵和变频水泵的运行频率也可以采用自动控制或手动控制，对系统的出水温度进行调节。既可以供热水也可以提供蒸汽。
上述电蓄热系统的控制方法，通过在用电低谷期间通过导热油加热装置对导热油进行加热后，加热后的导热油对蓄热模块进行加热，并将热量存储在蓄热模块内，在用电高峰期，又将存储在蓄热模块中的热量通过导热油和换热器传递给待加热的流体，能够充分利用低谷电价，运行费用低，且操作简单。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电蓄热系统，其特征在于，包括导热油加热装置、蓄热模块、油气分离器、膨胀油箱和换热器；
所述导热油加热装置、所述蓄热模块和所述油气分离器依次连接并形成一个循环，所述油气分离器的液体出口和所述导热油加热装置连接；
所述油气分离器的气体出口和所述膨胀油箱连接；
所述换热器和所述导热油加热装置并联，所述油气分离器的液体出口和所述换热器的导热油进口连接，所述换热器的导热油出口和所述蓄热模块连接；
所述换热器的导热油进口设有变频油泵，所述换热器的冷水进口设有变频水泵。
2.如权利要求1所述的电蓄热系统，其特征在于，所述导热油加热装置包括第一导热油加热单元，所述第一导热油加热单元包括依次连接的第一导热油泵、第一导热油炉和第一电动阀，其中，所述第一导热油泵和所述油气分离器的液体出口连接，所述第一电动阀和所述蓄热模块连接。
3.如权利要求2所述的电蓄热系统，其特征在于，所述导热油加热装置还包括第二导热油加热单元，所述第二导热油加热单元包括依次连接的第二导热油泵、第二导热油炉和第二电动阀，所述第一导热油加热单元和所述第二导热油加热单元并联连接。
4.如权利要求1所述的电蓄热系统，其特征在于，所述蓄热模块设有第一温度传感器。
5.如权利要求1所述的电蓄热系统，其特征在于，所述蓄热模块内设有盘管，导热油与所述蓄热模块内的蓄热材料通过所述盘管进行换热。
6.如权利要求1所述的电蓄热系统，其特征在于，所述换热器的热水出口处设有第二温度传感器。
7.如权利要求1所述的电蓄热系统，其特征在于，还包括控制系统，所述导热油加热装置、所述变频油泵和所述变频水泵分别与所述控制系统连接。
8.一种电蓄热系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
在第一设定时间开启导热油加热装置，对导热油进行加热；
加热后的所述导热油进入蓄热模块，对所述蓄热模块进行加热；
当所述蓄热模块达到预设温度或所述电蓄热系统运行至第二设定时间时，关闭所述导热油加热装置；
所述蓄热模块流出的所述导热油通过换热器与进入所述换热器的待加热流体进行换热后再流入所述蓄热模块，形成一个循环。
9.如权利要求8所述的电蓄热系统的控制方法，其特征在于，所述导热油加热装置的开启和关闭采用自动控制或手动控制。
10.如权利要求8所述的电蓄热系统的控制方法，其特征在于，进入所述换热器的所述导热油的量可调节，进入所述换热器的所述待加热流体的量可调节。
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