CN109595962A - 一种固体电蓄热装置及其蓄热方法 - Google Patents
一种固体电蓄热装置及其蓄热方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109595962A CN109595962A CN201811189662.2A CN201811189662A CN109595962A CN 109595962 A CN109595962 A CN 109595962A CN 201811189662 A CN201811189662 A CN 201811189662A CN 109595962 A CN109595962 A CN 109595962A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat
- heat storage
- air
- storage
- accumulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 title claims abstract description 193
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 51
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 13
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 abstract description 8
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 18
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 2-[[2-(4-hydroxyphenyl)ethylamino]methyl]-3,4-dihydro-2H-naphthalen-1-one Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CCNCC1C(=O)C2=CC=CC=C2CC1 PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/0056—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
- F24D11/006—Central heating systems using heat accumulated in storage masses air heating system
- F24D11/008—Central heating systems using heat accumulated in storage masses air heating system with conventional supplementary heat source
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24D19/1096—Arrangement or mounting of control or safety devices for electric heating systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
Abstract
本发明涉及一种固体蓄热装置和系统以及蓄热方法。固体电蓄热装置包括密封外壳、蓄热体、蓄热风通道、加热板、进风分布板、出风分布板；蓄热体内沿着蓄热风流动的方向上均匀布置4个蓄热风通道，靠近加热板两个蓄热风通道的孔径小于靠近密封外壳的两个蓄热风通道的孔径。蓄热风通道的孔道直径沿着蓄热风的流动方向逐渐增加。蓄热体第一进风口的孔径小于所述蓄热体第一出风口的孔径，蓄热体第二进风口的孔径小于所述蓄热体第二出风口。本发明技术方案解决了提高了蓄热体放热不均匀的问题，同时提高了蓄热装置的热利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，具体地，涉及蓄热装置。
背景技术
目前由于大量推广使用风电、光电新能源，由于风电光电的不连续性存在相当程度的弃风弃光电现象。为解决此类问题，国家电力部门需要配套建设一些调峰电厂，投入大量资金。如能将弃风弃光电充分利用，可以大大缓解调峰压力。国家电力的供给侧和需求侧的供需矛盾，一直存在供给侧负荷调整的压力，造成了电网运行的的峰谷平现象。通过采用峰谷平电价，鼓励用电侧消纳谷电，减少发电机组的负荷调整，杜绝弃电现象，但收效有限。随着环保要求提高及力度加大，国家鼓励使用清洁能源，采用“电能替代”的方式，从国家到地方采用一些补贴鼓励用电。为治理雾霾，北方地区的采暖“煤改电”、其它地区的生产生活“煤改电”，并鼓励使用谷电。
蓄热砖是蓄热装置中的重要部分，蓄热材料的组分以及蓄热砖的结构直接影响了蓄热以及放热的效果，随着材料学科的发展进步，蓄热材料成为了目前研究的热点，寻求高热容量且稳定的蓄热材料成为了该领域技术人员的普遍追求；而蓄热砖通常采用两种结构，一种带有凸起或者凹槽的结构，该结构试图通过凹凸部分增加蓄热的受热面积，另外一种是蜂窝状结构，在蜂窝的孔道中蓄热。
CN108507002A提供了一种固体电蓄热散热器，由多层蓄热砖组上下叠砌而成；蓄热砖组上设有风道单元；多层风道单元依次上下相接构成风道；风道的两个相对的侧壁为曲面，另外两个相对的侧壁为平面；风道的中间部位内径小于进风端面内径；风道内设有加热管及多个纵向涡发生器。
CN108362152A涉及一种榫卯式蓄热砖及高效换热固体蓄热体，该砖体为正方体或长方体，在其空间两两相对表面上设有一对榫头和卯眼组合，所述榫头和卯眼尺寸和形状匹配，所述空间两两相对表面位于该砖体X轴方向、Y轴方向、Z轴方向中的任一个方向上或任意两个方向的组合上，或者X轴、Y轴、Z轴三个方向都有。所述砖体的上表面和/或下表面设有沿其长度方向长的凹槽。
CN108225077A公开一种应用于固体蓄热的复合蓄热结构，包括：固体蓄热体，所述固体蓄热体为立方体中空结构，所述固体蓄热体包含：上盖和底部，所述上盖为热源侧强化吸热板，底部的内表面设有释热T型强化肋，底部的外表面设有释热风道；所述固体蓄热体的内部设置至少一个液固相变蓄热单元；所述固体蓄热体的外表面依次设置高温保温层和低温保温层。
以上现有技术都是对蓄热砖的结构进行了一定的尝试和调整，但是目前蓄热砖的结构繁多，品种不一，仍然存在取热和发热不均衡，热量发散不稳定的问题。申请人多年致力于蓄热耐火材料的生产，尤其是蜂窝状耐火蓄热砖，同时对于蓄热砖的安装、更换以及蓄热装置的运行也进行了大量的研究。申请人在蜂窝状蓄热砖的更换过程中发现，在准备即将取出蓄热砖等待的过程中，即当温度下降到一定时，开始等待拆卸更换，但是根据温度控制的显示，在进风和出风两端的温度存在差别，进风端已经完全冷却，而出风端还具有较高的温度，这时往往需要在多等上一段时间，等温度高的一端冷却才能开工进行拆卸更换，这样就浪费了拆卸工程的时间，同时这表明在放热的过程中，蓄热砖两端的放热程度存在一定程度的差别，基于上述问题，本发明提出了一种蜂窝状蓄热电蓄热装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种固体电蓄热装置，以解决上述技术问题。
为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
固体电蓄热装置包括密封外壳、蓄热体、蓄热风通道、加热板、进风分布板、出风分布板。
蓄热体为长方体的蜂窝状蓄热材料，蓄热体分上下两个，分别分别镜像对称的设置在加热板的上下两侧，蓄热体在蓄热风流动方向的截面为矩形，在兼顾蓄热容量和热交换面积的基础上优选为正方形。
镁铁砖是目前工业应用中较为常用的蓄热砖，本发明的蓄热体为镁铁砖，其组成60.5％的MgO，20.5％的Fe2O3，9.5％的FeO，5％的SiO2，其余为水，以上百分比为重量百分比。
所述密封外壳与蓄热体之间设置有绝热保温层，绝热保温层的材料优选为硅酸铝纤维。
蓄热装置包括电加热温控柜与加热板电连接，用于对加热板进行加热，在蓄热体进风口和蓄热体出风口分别设置热电偶温度传感器并与电加热温控柜电连接，用于测量两处风孔的温度。
蓄热体内沿着蓄热风流动的方向上均匀布置4个蓄热风通道，蓄热风通道为圆形孔道，靠近加热板两个蓄热风通道的孔径相同，靠近密封外壳的两个蓄热风通道的孔径相同，且靠近加热板两个蓄热风通道的孔径小于靠近密封外壳的两个蓄热风通道的孔径，两个蓄热体的蓄热风通道相对于加热板镜像对称布置。
靠近加热板的两个蓄热风通道在与蓄热风流动方向相垂直方向的截面上的孔径处处相等，靠近密封外壳的两个蓄热风通道的孔径在与蓄热风流动方向相垂直方向的截面上的孔径处处相等。
每个蓄热体的进风截面上靠近加热板的圆形开孔为蓄热体第一进风口，其出风截面上的圆形开口为蓄热体第一出风口，每个蓄热体的进风截面上靠近密封外壳的圆形开孔为蓄热体第二进风口，其出风截面上的圆形开口为蓄热体第二出风口。
所述每个蓄热风通道的孔道直径沿着蓄热风的流动方向逐渐增加，所述蓄热体第一进风口的孔径小于所述蓄热体第一出风口的孔径，所述蓄热体第二进风口的孔径小于所述蓄热体第二出风口。
所述蓄热体第一出风口的孔径和所述蓄热体第一进风口的孔径比例范围为1.15-1.2。
所述蓄热体第二出风口的孔径和所述蓄热体第二进风口的孔径比例范围为1.15-1.2。
本发明还包括一种蓄热方法，具体包括以下步骤：
步骤一、由电加热温控柜控制加热板对蓄热体进行电加热；
步骤二、加热完成后，回流的蓄热风和/或者新加入的冷风进入固体电蓄热装置；
步骤三、所述蓄热风和/或冷风经过电蓄热装置的进风分布板进行气体分布，经由分布板上的锥形孔到达蓄热体；
步骤四、所述蓄热风和/或冷风经蓄热体第一进风口和蓄热体第二进风孔进入到蓄热体的蓄热风通道的孔道中被加热，加热完成后由蓄热体第一出风口和蓄热体第二出风口离开蓄热体；
步骤五、所述蓄热风和/或冷风经过电蓄热装置的出风分布板(8)进行气体分布，经由出风分布板上的锥形孔离开蓄热体。
本发明还涉及一种固体电蓄热系统，包括本发明上述的固体电蓄热装置以及蓄热风引出风机、蓄热风回流风机、蓄热风与水热交换器、热水引出泵、热水回流泵、蓄热风终端用户、热水终端用户。加热后的蓄热风进入到本发明上述的固体电蓄热装置进行加热，加热后的高温蓄热风经蓄热风引出风机引出一部分进入蓄热风终端用户，该用户包括工业锅炉等，而另外一分部则进入蓄热风与水热交换器，与水进行热交换，形成的热水经热水引出泵进入到热水终端用户，该用户包括生活热水等。
换热后的蓄热风经蓄热风回流风机可返回固体蓄热装置，进行再次加热蓄热，由此形成循环。
经热水终端用户的循环部分水可经热水回流泵返回蓄热风与水热交换器进行再次加热形成循环。
蓄热风终端用户的循环风也可经蓄热风回流风机可返回固体蓄热装置，进行再次加热蓄热，由此形成循环。
本发明的技术效果：
1、本发明技术方案中，由于靠近加热板的孔道直径小于远离加热板孔道直径，使得在蓄热材料在取热和放热阶段，能够尽可能多吸收加热板上的热量，尤其是取热和放热的结束阶段，可以更多的吸收加热板上多余的热量，明显提高了蓄热装置的热利用效率。
2、在本发明技术方案中，由于蓄热风通道的孔道直径沿着蓄热风的流动方向逐渐增加，所述蓄热体进风口的孔径小于所述蓄热体出风口的孔径，解决了在准备更换蓄热体时，蓄热体两端温度不均匀的问题，节省了拆卸更换的时间。
3、本发明技术方案中，通过研究确定了优化的进风端和出风端孔道直径的比例关系，为蜂窝状孔道蓄热材料工程应用提供了优化的数据。
附图说明
图1为本发明的固体电蓄热系统示意图；
图2为本发明的固体蓄热装置侧面剖视示意图；
图3为附图2中A-A,B-B截面示意图。
101-固体电蓄热装置，102-蓄热风与水热交换器，103-蓄热风终端用户，104-热水终端用户105-蓄热风引出风机，106-蓄热风回流风机，107-热水引出泵，108-热水回流泵，1-密封外壳，2-蓄热体，3-蓄热风通道，4-加热板，5-蓄热风进风分布板，6-进风分布板锥形孔，7-保温绝热层，8-蓄热风出风分布板，9-出风分布板直段孔，10-蓄热体第一进风口，11-蓄热体第一出风口，12-蓄热体第二进风口，13-蓄热体第二出风口,14-电加热温控柜。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
如图1所示为现有技术中常用的蓄热系统，其包括：固体电蓄热装置(101)、蓄热风引出风机(105)、蓄热风回流风机(106)、蓄热风与水热交换器(102)、热水引出泵(107)、热水回流泵(108)、蓄热风终端用户(103)、热水终端用户(104)。加热后的蓄热风进入到本发明固体电蓄热装置(101)进行加热，加热后的高温蓄热风经蓄热风引出风机(105)引出一部分进入蓄热风终端用户(103)，该用户包括工业锅炉等，而另外一分部则进入蓄热风与水热交换器(102)，与水进行热交换，形成的热水经热水引出泵(107)进入到热水终端用户，该用户包括生活热水等。
换热后的蓄热风经蓄热风回流风机(106)可返回固体蓄热装置(101)，进行再次加热蓄热，由此形成循环。如果进入的风量不够可以再额外引入冷风进入到固体电蓄热装置(101)。
经热水终端用户(104)的部分循环水可经热水回流泵(108)返回蓄热风与水热交换器(102)进行再次加热形成循环。
蓄热风终端用户(103)的循环风也可经蓄热风回流风机(106)返回固体蓄热装置，进行再次加热蓄热，由此形成循环。
附图2所述为本发明固体电蓄热装置，其包括密封外壳(1)、蓄热体(2)、蓄热风通道(3)、加热板(4)、进风分布板(5)、出风分布板(8)。
蓄热体(2)为长方体的蜂窝状蓄热材料，蓄热体(2)分上下两个，分别分别镜像对称的设置在加热板(4)的上下两侧，蓄热体(2)在蓄热风流动方向的截面为矩形，在兼顾蓄热容量和热交换面积的基础上优选为正方形。
蓄热体(2)内沿着蓄热风流动的方向上均匀布置4个蓄热风通道(3)，蓄热风通道(3)为圆形孔道，靠近加热板(4)两个蓄热风通道(3)的孔径相同，靠近密封外壳(1)的两个蓄热风通道(3)的孔径相同，且靠近加热板(4)两个蓄热风通道(3)的孔径小于靠近密封外壳(1)的两个蓄热风通道(3)的孔径，两个蓄热体(2)的蓄热风通道(3)相对于加热板镜像对称布置。
每个蓄热体(2)的进风截面上靠近加热板的圆形开孔为蓄热体第一进风口(10)，其出风截面上的圆形开口为蓄热体第一出风口(11)，每个蓄热体(2)的进风截面上靠近密封外壳的圆形开孔为蓄热体第二进风口(12)，其出风截面上的圆形开口为蓄热体第二出风口(13)；
所述蓄热风通道(3)的孔道直径沿着蓄热风的流动方向逐渐增加，所述蓄热体第一进风口(10)的孔径小于所述蓄热体第一出风口(11)的孔径，所述蓄热体第二进风口(12)的孔径小于所述蓄热体第二出风口(12)。
在蓄热风进入到蓄热体(2)之前经过蓄热风进风分布板(5)，在蓄热风进风分布板(5)上针对四个蓄热风通道(3)的开口处设置4个进风分布板锥形孔(6)，锥形孔沿着蓄热风流动方向呈减缩状。
蓄热风离开蓄热体(2)之后经过蓄热风出风分布板(8)，在蓄热风出风分布板(8)中心位置上开有一个出风分布板直段孔(9)，蓄热风出风分布板8从密封外壳(1)两端向蓄热体(2)方向倾斜，出风分布板直段孔(9)在出风分布板(8)中心为水平直段通道。
电加热温控柜(14)与加热板(4)电连接，用于对加热板(4)进行加热，在蓄热体第一进风口(10)、蓄热体第二出风口(11)(图2中未示出)、蓄热体第二进风口(12)、蓄热体第二出风口(13)分别设置热电偶温度传感器并与电加热温控柜(14)电连接，用于测量进出风孔的温度。
如图3所示，每个蓄热体(2)的第一进风口(10)的直径为D1，蓄热体第一出风口(11)的直径为D2，蓄热体第二进风口(12)的直径为D3，蓄热体第二出风口(13)的直径为D4。下侧蓄热体(2)与上部蓄热体相同，因此上下蓄热体的各个进风和出风口的直径也相应的镜像等同。
由于靠近加热板一侧，因此，适当降低这一侧的通道孔径意味着更多蓄热体积可以增加蓄热容量，又可以很好了利用加热板的余热，即D1＜D3，D2＜D4。
在蜂窝状蓄热材料的实际工程应用中也发现，对于相同的蜂窝孔道，即D1＝D2＝D3＝D4，由于进风端的通入的蓄热回流风或者冷风的温度比较低，因此，在蓄热材料放热的过程中，开始时，进风端的实际温度与出风端的温度相差不大，但是随着时间的推进，进风端和出风端的温度差会逐渐增加。第一进风口(10)的温度为T1，第一出风口(11)的温度为T2，第二进风口(12)的温度为T3，第二出风口(13)的温度为T4，也就是说，放热的时间越长，T2与T1或T4与T3的温差越大，因此就出现了拆卸蓄热体时，蓄热体两端温度不均匀而导致了等待时间增加的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出了一个优选的实施方式，即D1＜D2，D3＜D4，这样使得蓄热体通道(3)沿着蓄热风流动方向直径逐渐增加，也是的蓄热体通道(3)在蓄热风流动方向上呈现为一圆台状。
在蓄热体的加工过程中，工程人员可以根据蓄热风通道的形状制作磨具，从而制备蓄热体。同时，本领域工程人员可以根据蓄热量以及占地面积的大小，选择将本发明的固体电蓄热装置设置为多个，可以根据实际情况并联或者串联设置以满足工程上的需求。
实施例1
蓄热材料的制备：
蓄热体为镁铁砖，其组成60.5％的MgO，20.5％的Fe2O3，9.5％的FeO，5％的SiO2，其余为水，以上百分比为重量百分比。整个蓄热体呈长方体结构，具体尺寸为1200cm×40cm×40cm。蓄热体的孔道长度为1200cm，在40cm×40cm的截面上开有4个孔，采用高压模具压制的方法，压力为152MPa/cm2，压制完成通常需要保温，在200℃左右的温度下保温5小时。制备后的蓄热材料密度为3024kg/m3，比热为1227J/(kg·℃)，稳定的蓄热温度为680℃。将制备好的蓄热材料装入密封外壳(1)中，密封外壳采用耐高温和腐蚀的不锈钢。
如图3所示，靠近加热板(下部)的两个进风口的孔径均为D1，靠近加热板(下部)的两个出风口的孔径为D2，靠近密封外壳(上部)的两个进风口的孔径为D3，靠近密封外壳(上部)的两个出风口的孔径为D4。根据D1，D2，D3，D4来确定高压制作模具相应的孔道尺寸。
由于要保证具有相当的蓄热容量，同时也要具有一定的换热面积，因此工程上制作蜂窝状蓄热砖时，孔道体积和整个蓄热体体积通常会满足下面范围：
整个蓄热体体积×10％≤孔道的体积≤整个蓄热体体积×20％。
本实施例中选择完全相同的4个通道，即D1＝D2＝D3＝D4，选择孔道的体积＝整个蓄热体体积×15％
根据体积计算公式：
1200cm×40cm×40cm×15％＝1200×π(D1/2)2×4，
由此可得出D1＝8.71cm，本实施例中取整数D1＝D2＝D3＝D4＝8cm，4个孔道均匀布置在蓄热体内。
在蓄热体放热结束阶段，即准备开始对蓄热体进行电加热之前，通过电加热控制柜连接到4个孔道口的热电偶传感器检测到D1和D3的温度T1和T3相等，分别降低至43℃，在这个温度下，测量D2和D4的温度，D2和D4的温度T2和T4也相等，此时的温度为74℃，温差为31℃，即在这个阶段，进风端和出风端存在一定的温度差。
实施例2
蓄热材料的制备以及实施方式与实施例1相同，这里选择了进风口的直径进出风口直径D1＝D3＝10cm，出风口的直径D2＝D4＝8cm。在蓄热体放热结束阶段，即准备开始对蓄热体进行电加热之前，通过电加热控制柜连接到4个孔道口的热电偶传感器检测到D1和D3的温度T1和T2相等，分别降低至43℃，在这个温度下,测量D2和D4的温度，D2和D4的温度T3和T4也相等，此时的温度为86℃，温度差为43℃。这表明当进风口孔直径大于出风口孔直径时，相比孔径相等时的温度差更大，因此，本发明优选的技术方案是，所述蓄热风通道(3)的孔道直径沿着蓄热风的流动方向逐渐增加，所述蓄热体第一进风口(10)的孔径小于所述蓄热体第一出风口(11)的孔径，所述蓄热体第二进风口(12)的孔径小于所述蓄热体第二出风口(12)。
实施例3
蓄热材料的制备以及实施方式与实施例1相同，这里选择了进风口的直径进出风口直径D1＝8cm，D3＝9cm，出风口的直径D2＝9cm，D4＝10cm。在蓄热体放热结束阶段，即准备开始对蓄热体进行电加热之前，通过电加热控制柜连接到4个孔道口的热电偶传感器检测到D1和D3的温度T1和T2相等，分别降低至43℃，在这个温度下测量D2和D4的温度，D2和D4的温度T3和T4也相等，此时的温度为67℃，温度差为24℃，这表明当靠近加热板的进风口孔直径小于靠近密封外壳的出风口孔直径时，相比孔径相等时的温度差相应的减小。因此，本发明优选的技术方案是，对于在蓄热体(2)中的蓄热风通道(3)，靠近加热板(4)两个蓄热风通道(3)的孔径小于靠近密封外壳(1)的两个蓄热风通道(3)的孔径。
实施例4
蓄热材料的制备以及实施方式与实施例1相同，这里选择了不同的孔道进出风口直径。其中D1＝D3，D2＝D4，a＝D2/D1，a为出风口直径与进风口直径的比例。与实施例1相同选择D1＝D3＝8cm，a与进风和出风孔道口的温度和直径的数值如表1所示：
| D2/D1 | 1 | 1.05 | 1.1 | 1.15 | 1.20 | 1.25 | 1.3 | 1.35 |
| D1(D3)cm | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| D2(D4)cm | 8 | 8.4 | 8.8 | 9.2 | 9.6 | 10 | 10.4 | 10.8 |
| T1℃ | 43 | 42 | 43 | 44 | 43 | 43 | 42 | 43 |
| T2℃ | 74 | 71 | 64 | 58 | 53 | 53 | 52 | 53 |
| T2-T1℃ | 31 | 29 | 21 | 14 | 10 | 11 | 10 | 10 |
表1
通过表1可以看出，当a从1-1.2增加时，进风口和出风口的温度差明显降低，而当a＞1.2时，进风口和出风口的温度差基本没有明显的变化，而当a＞1.35以后，随着孔道体积增加蓄热量会下降，一般在工程生产不会选择这个范围。综上以上数据以及蓄热量的考虑，本发明优选的a的范围为1.15-1.2，最优选为1.2。
本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是和显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种固体电蓄热装置，其特征在于：固体电蓄热装置包括密封外壳(1)、蓄热体(2)、蓄热风通道(3)、加热板(4)、进风分布板(5)、出风分布板(8)；
蓄热体(2)为长方体的蜂窝状蓄热材料，蓄热体(2)分上下两个，分别镜像对称的设置在加热板(4)的上下两侧，蓄热体(2)在蓄热风流动方向的截面为矩形或正方形；
蓄热体(2)内沿着蓄热风流动的方向上均匀布置4个蓄热风通道(3)，蓄热风通道(3)为圆形孔道，靠近加热板(4)两个蓄热风通道(3)的孔径相同，靠近密封外壳(1)的两个蓄热风通道(3)的孔径相同，两个蓄热体(2)的蓄热风通道(3)相对于加热板镜像对称布置；
每个蓄热体(2)的进风截面上靠近加热板的圆形开孔为蓄热体第一进风口(10)，其出风截面上的圆形开口为蓄热体第一出风口(11)，每个蓄热体(2)的进风截面上靠近密封外壳的圆形开孔为蓄热体第二进风口(12)，其出风截面上的圆形开口为蓄热体第二出风口(13)；
所述蓄热风通道(3)的孔道直径沿着蓄热风的流动方向逐渐增加，所述蓄热体第一进风口(10)的孔径小于所述蓄热体第一出风口(11)的孔径，所述蓄热体第二进风口(12)的孔径小于所述蓄热体第二出风口(12)。
2.如权利要求1所述的一种固体电蓄热装置，其特征在于，所述蓄热体(2)为镁铁砖，其组成60.5％的MgO，20.5％的Fe2O3，9.5％的FeO，5％的SiO2，其余为水，以上百分比为重量百分比。
3.如权利要求1所述的一种固体电蓄热装置，其特征在于，靠近加热板(4)两个蓄热风通道(3)的孔径小于靠近密封外壳(1)的两个蓄热风通道(3)的孔径。
4.如权利要求1所述的一种固体模块电蓄热装置，其特征在于，还包括电加热温控柜(14)与加热板(4)电连接，用于对加热板(4)进行加热，在蓄热体第一进风口(10)、蓄热体第二出风口(11)、蓄热体第二进风口(12)、蓄热体第二出风口(13)分别设置热电偶温度传感器并与电加热温控柜(14)电连接，用于测量两处风孔的温度。
5.一种固体电蓄热系统，其特征在于，包括如权利要求1-4所述的固体电蓄热装置(101)、蓄热风引出风机(105)、蓄热风回流风机(106)、蓄热风与水热交换器(102)、热水引出泵(107)、热水回流泵(108)、蓄热风终端用户(103)、热水终端用户(104)。
6.一种如权利要求1所述固体电蓄热装置的蓄热方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、由电加热温控柜(14)控制加热板(4)对蓄热体(2)进行电加热；
步骤二、加热完成后，回流的蓄热风和/或者新加入的冷风进入固体电蓄热装置；
步骤三、所述蓄热风和/或冷风经过电蓄热装置的进风分布板(5)进行气体分布，经由分布板上的锥形孔(6)到达蓄热体(2)；
步骤四、所述蓄热风和/或冷风经蓄热体第一进风口(10)和蓄热体第二进风孔(12)进入到蓄热体(2)的蓄热风通道(3)孔道中被加热，加热完成后由蓄热体第一出风口(11)和蓄热体第二出风口(12)离开蓄热体(2)；
步骤五、所述蓄热风和/或冷风经过电蓄热装置的出风分布板(8)进行气体分布，经由出风分布板上(8)的锥形孔(9)离开蓄热体(2)。
7.一种如权利要求6所述蓄热方法，其特征在于，在蓄热体第一进风口(10)和蓄热体第二出风口(11)以及蓄热体第二进风口(12)和蓄热体第二出风口(13)分别设置热电偶温度传感器并与电加热温控柜(14)电连接，用于测量进出风孔的温度。
8.一种如权利要求6所述蓄热方法，其特征在于，所述蓄热风通道(3)的孔道直径沿着蓄热风的流动方向逐渐增加，所述蓄热体第一进风口(10)的孔径小于所述蓄热体第一出风口(11)的孔径，所述蓄热体第二进风口(12)的孔径小于所述蓄热体第二出风口(12)。
9.一种如权利要求6所述蓄热方法，其特征在于，所述蓄热体第一出风口(11)的孔径和所述蓄热体第一进风口(10)的孔径比例范围为1.15-1.2。
10.一种如权利要求6所述的蓄热方式，其特征在于，所述蓄热体第二出风口(13)的孔径和所述蓄热体第二进风口(12)的孔径比例范围为1.15-1.2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811189662.2A CN109595962B (zh) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 一种固体电蓄热装置及其蓄热方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811189662.2A CN109595962B (zh) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 一种固体电蓄热装置及其蓄热方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109595962A true CN109595962A (zh) | 2019-04-09 |
| CN109595962B CN109595962B (zh) | 2023-12-12 |
Family
ID=65957955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811189662.2A Active CN109595962B (zh) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 一种固体电蓄热装置及其蓄热方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109595962B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110375435A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-10-25 | 周封 | 单元机组及组合结构的固体电储热机组 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0457069U (zh) * | 1990-09-14 | 1992-05-15 | ||
| CN201059676Y (zh) * | 2007-03-28 | 2008-05-14 | 陈定兴 | 电蓄能集成换热供热装置 |
| CN201318798Y (zh) * | 2008-11-27 | 2009-09-30 | 河南省豫兴热风炉工程技术有限公司 | 新型多孔格子砖 |
| JP2010255895A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Shimizu Corp | 全面床吹き出し空調システムの施工方法 |
| CN202039080U (zh) * | 2011-04-12 | 2011-11-16 | 武汉钢铁(集团)公司 | 高炉热风炉蓄热格子砖 |
| CN102322759A (zh) * | 2011-06-22 | 2012-01-18 | 武汉理工大学 | 太阳能空调用低成本混凝土蓄热装置 |
| CN203837077U (zh) * | 2014-05-23 | 2014-09-17 | 南京金合能源材料有限公司 | 一种多功能相变储热电暖器 |
| CN108398039A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-08-14 | 睿能太宇（沈阳）能源技术有限公司 | 一种板式换热器 |
-
2018
- 2018-10-12 CN CN201811189662.2A patent/CN109595962B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0457069U (zh) * | 1990-09-14 | 1992-05-15 | ||
| CN201059676Y (zh) * | 2007-03-28 | 2008-05-14 | 陈定兴 | 电蓄能集成换热供热装置 |
| CN201318798Y (zh) * | 2008-11-27 | 2009-09-30 | 河南省豫兴热风炉工程技术有限公司 | 新型多孔格子砖 |
| JP2010255895A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Shimizu Corp | 全面床吹き出し空調システムの施工方法 |
| CN202039080U (zh) * | 2011-04-12 | 2011-11-16 | 武汉钢铁(集团)公司 | 高炉热风炉蓄热格子砖 |
| CN102322759A (zh) * | 2011-06-22 | 2012-01-18 | 武汉理工大学 | 太阳能空调用低成本混凝土蓄热装置 |
| CN203837077U (zh) * | 2014-05-23 | 2014-09-17 | 南京金合能源材料有限公司 | 一种多功能相变储热电暖器 |
| CN108398039A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-08-14 | 睿能太宇（沈阳）能源技术有限公司 | 一种板式换热器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110375435A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-10-25 | 周封 | 单元机组及组合结构的固体电储热机组 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109595962B (zh) | 2023-12-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103954159B (zh) | 一种无管束余热利用的固体蓄热式换热器 | |
| CN102175018A (zh) | 一种固体蓄能式电锅炉及其换热结构 | |
| CN110220405A (zh) | 基于傅里叶数一致性的固体蓄热传热控制方法 | |
| CN103940277B (zh) | 一种无管束分体式固体蓄热换热器 | |
| Shen et al. | Phase change materials embedded with tuned porous media to alleviate overcharging problem of cascaded latent heat storage system for building heating | |
| CN109595962A (zh) | 一种固体电蓄热装置及其蓄热方法 | |
| CN208382321U (zh) | 一种带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统 | |
| CN106402995A (zh) | 固体蓄热单元及电蓄能加热设备 | |
| CN207797836U (zh) | 一种蓄能装置 | |
| CN103925820B (zh) | 一种具有中间蓄热的多级闪蒸系统 | |
| CN103954160B (zh) | 一种双管束余热利用换热器 | |
| CN205245305U (zh) | 液动式固体蓄热供暖装置 | |
| CN206222445U (zh) | 固体蓄热单元及电蓄能加热设备 | |
| CN103925821B (zh) | 一种水泥回转窑余热利用的双管束分体蓄热换热器 | |
| CN207050224U (zh) | 一种利用热分层原理的熔盐蓄热式电锅炉 | |
| CN108534222A (zh) | 一种带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统 | |
| CN215447552U (zh) | 一种固体蓄热设备的循环风结构 | |
| CN202709555U (zh) | 一种适用于冷热两用的蒸发冷却换热器 | |
| CN204648408U (zh) | 一种电热蓄能桶 | |
| CN103925824B (zh) | 一种单管束分体式固体蓄热换热器 | |
| CN204598554U (zh) | 一种水冷机柜及含该机柜的地下水冷系统 | |
| CN206683214U (zh) | 一种蓄能型真空电热水机组 | |
| CN208075652U (zh) | 一种节能型焓差实验室 | |
| CN209279238U (zh) | 相变蓄热式电热蒸汽与热水供应系统 | |
| CN203572079U (zh) | 太阳能冷、热水分层水箱 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |