CN110398058A - 固体蓄热系统的置换法气体惰性化处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种固体蓄热系统的置换法气体惰性化处理装置，属于蓄热技术领域。包括加热通道、电热丝、换热通道、气体储存罐、惰性化气体、控制阀门等。利用惰性气体替换固体蓄热系统中的气体，减少或消除固体蓄热系统内部的氧气，有效减缓电热丝的氧化；使加热通道并入到换热风路中，降低电热丝的工作温度，从而大大提高电热丝使用寿命；同时扩大了蓄热体内部换热面积，提高蓄热容量、吸热放热效率和动态响应性能。采用氧气含量传感器监测出风的氧气含量，控制惰性气体的置换，采用单向压力阀利用压力开关排气，能够防止压力过高，使系统工作安全可靠。还具有结构简单、成本较低、运行可靠、维护方便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体惰性化处理装置，特别是利用惰性气体替换固体蓄热系统中的气体的气体惰性化处理装置。属于固体电蓄热技术领域。
背景技术
目前的固体蓄热装置内部一般由两种风道构成，一种是加热通道，内部安装有电热丝，另一种是换热通道；这两种风道一般是相互独立、完全隔离的，主要原因是考虑如果将安装电热丝的加热通道与换热通道连通，在电热丝工作时，空气的流动可能造成电热丝表面的加速氧化，缩短电热丝的使用寿命。
加热通道不与换热通道连通，也就是说不与空气进行对流换热，加热通道与换热通道之间只能是通过蓄热体的传导换热，其缺点是减小了蓄热体内部的换热面积，使得不同蓄热砖之间以及同一蓄热砖不同空间部位的温差增大，降低了蓄热容量、吸热放热效率和动态响应性能。同时，还会导致电热丝工作时的加热通道内部环境温度过高，缩短电热丝的使用寿命等。
现有技术中，有采用将电热丝包裹封闭在耐高温合金外壳中的方法，隔绝了空气，能够起到防止电热丝氧化的作用。但是由于电热丝与其周围的加热通道内壁之间，主要以热辐射换热方式为主，仍然对换热效率和动态响应性能有影响，未能从根本上解决这一问题。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种固体蓄热系统的置换法气体惰性化处理装置，利用惰性气体替换固体蓄热系统中的气体，减少或消除固体蓄热系统内部的氧气，有效减缓电热丝的氧化，降低电热丝的工作温度，从而大大提高电热丝使用寿命。同时，使得加热通道并入到换热风路中，扩大了蓄热体内部换热面积，显著降低了不同蓄热砖之间以及同一蓄热砖不同空间部位的温差，提高蓄热容量、吸热放热效率和动态响应性能。还具有结构简单、成本较低、运行可靠、维护方便等优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述的固体蓄热系统的置换法气体惰性化处理装置，包括蓄热体（1）、加热通道（2）、电热丝（3）、进风风室（4）、出风风室（5）、进风口（6）、出风口（7）、气体储存罐（8）、惰性化气体（9）、控制阀门（10）、补气口（11）、平衡口（12）。
蓄热体（1）中有多条加热通道（2），加热通道（2）内部安装有电热丝（3），进风口（6）与进风风室（4）相通，出风口（7）与出风风室（5）相通。
气体储存罐（8）内部储存有惰性化气体（9），通过控制阀门（10）控制惰性化气体（9）的流量，经补气口（11）送入进风风室（4）。
平衡口（12）将出风风室（5）内部气体送出到外部大气中。
多条换热通道（13）连通进风风室（4）和出风风室（5），沿程与多条与其空间正交的加热通道（2）相连通。
进一步地，包括氧气含量传感器（14），安装在出风口（7），实时监测出风的氧气含量，当氧气含量较高时，控制阀门（10）打开，将气体储存罐（8）中的惰性化气体（9）逐渐送入进风风室（4），直至氧气含量低于设定的阈值，控制阀门（10）关闭。
进一步地，包括单向压力阀（15），安装在平衡口（12）上，当出风风室（5）压力过高时，自动导通泄压。
与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
1、采用气体储存罐将储存的惰性气体替换固体蓄热系统中的气体，减少固体蓄热系统内部的氧气，有效减缓电热丝的氧化；同时，使得加热通道能够并入换热通道构成的换热风路中，降低电热丝的工作温度。从而大大提高电热丝使用寿命。此外，还扩大了蓄热体内部换热面积，显著降低了不同蓄热砖之间以及同一蓄热砖不同空间部位的温差，提高蓄热容量、吸热放热效率和动态响应性能。具有结构简单、成本较低、运行可靠、维护方便等优点。
2、固体蓄热系统为密封状态，惰性气体替换其中的气体后，残存的少量氧气与电热丝表面反应后生成氧化膜，对电热丝起到保护作用；而且由于残存的氧气极少，又不至于使电热丝表面进一步氧化，从而有效延长电热丝的使用寿命。
3、采用氧气含量传感器监测出风的氧气含量，控制气体储存罐经控制阀门送入惰性气体的工作，同时采用平衡口和单向压力阀，利用压力开关排气。从而使得蓄热装置内部的氧气含量一直能维持最小，且能防止压力过高，使系统工作安全可靠。
附图说明
图1：装置结构示意图。
图中：1-蓄热体、2-加热通道、3-电热丝、4-进风风室、5-出风风室、6-进风口、7-出风口、8-气体储存罐、9-惰性化气体、10-控制阀门、11-补气口、12-平衡口、13-换热通道、14-氧气含量传感器、15-单向压力阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
如图1所示为系统结构示意图，所述的固体蓄热系统的置换法气体惰性化处理装置包括蓄热体（1）、加热通道（2）、电热丝（3）、进风风室（4）、出风风室（5）、进风口（6）、出风口（7）、气体储存罐（8）、惰性化气体（9）、控制阀门（10）、补气口（11）、平衡口（12）、换热通道（13）、氧气含量传感器（14）、单向压力阀（15）。
图1中，蓄热体（1）中有多条加热通道（2），加热通道（2）内部安装有电热丝（3），进风口（6）与进风风室（4）相通，出风口（7）与出风风室（5）相通。多条换热通道（13）连通进风风室（4）和出风风室（5），沿程与多条与其正交的加热通道（2）直接连通。
图1中，气体储存罐（8）内部储存有惰性化气体（9），氧气含量传感器（14）安装在出风口（7），实时监测出风的氧气含量，当氧气含量较高时，控制阀门（10）打开，将气体储存罐（8）中的惰性化气体（9）经补气口（11）逐渐送入进风风室（4）；同时，平衡口（12）将出风风室（5）内部气体送出到外部大气中。通过控制阀门（10）控制惰性化气体（9）的流量，直至氧气含量低于设定的阈值，控制阀门（10）关闭，从而实现所述固体蓄热系统内部空气被惰性化气体（9）置换。残存的少量氧气与电热丝（3）表面反应后生成氧化膜，对电热丝（3）起到保护作用；同时由于残存的氧气极少，又不至于使电热丝（3）表面进一步氧化，从而有效延长电热丝（3）的使用寿命。
同时，使得加热通道（2）能够并入到换热风路中，扩大了蓄热体内部换热面积，显著降低了不同蓄热砖之间以及同一蓄热砖不同空间部位的温差，提高蓄热容量、吸热放热效率和动态响应性能。还具有结构简单、成本较低、运行可靠、维护方便等优点。
图1中，所述的固体蓄热系统为密封系统，在进行气体置换过程中，采用安装在平衡口（12）上的单向压力阀（15）的压力开关方式，当出风风室（5）压力过高时，自动导通泄压。从而使得蓄热装置内部的氧气含量一直能维持最小，且能防止压力过高，使系统工作安全可靠。
以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.固体蓄热系统的置换法气体惰性化处理装置，其特征在于：包括蓄热体（1）、加热通道（2）、电热丝（3）、进风风室（4）、出风风室（5）、进风口（6）、出风口（7）、气体储存罐（8）、惰性化气体（9）、控制阀门（10）、补气口（11）、平衡口（12）、换热通道（13）；
蓄热体（1）中有多条加热通道（2），加热通道（2）内部安装有电热丝（3），进风口（6）与进风风室（4）相通，出风口（7）与出风风室（5）相通；
气体储存罐（8）内部储存有惰性化气体（9），通过控制阀门（10）控制惰性化气体（9）的流量，经补气口（11）送入进风风室（4）；
平衡口（12）将出风风室（5）内部气体送出到外部大气中；
多条换热通道（13）连通进风风室（4）和出风风室（5），沿程与多条与其空间正交的加热通道（2）相连通。
2.根据权利要求1所述的固体蓄热系统的置换法气体惰性化处理装置，其特征在于：包括氧气含量传感器（14），安装在出风口（7），实时监测出风的氧气含量，当氧气含量较高时，控制阀门（10）打开，将气体储存罐（8）中的惰性化气体（9）逐渐送入进风风室（4），直至氧气含量低于设定的阈值，控制阀门（10）关闭。
3.根据权利要求1所述的固体蓄热系统的消除法气体惰性化处理装置，其特征在于：包括单向压力阀（15），安装在平衡口（12）上，当出风风室（5）压力过高时，自动导通泄压。
4.根据权利要求1所述的固体蓄热系统的消除法气体惰性化处理装置，其特征在于：所述的固体蓄热系统为密封系统。
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