CN110953716B - 一种高储能的电热式蓄能炉 - Google Patents

一种高储能的电热式蓄能炉 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高储能的电热式蓄能炉，涉及能源设备技术领域，包括：外壳、保温层、温度传感器、进液口、蓄能式内胆层、蓄能式分隔层、左通孔、电源、电加热器、热交换器、右通孔，所述蓄能砖通过采用粘结剂，添加无机填料，同时复合相变材料和助剂制成；本发明装置能够将低品位热能存储转换为高品位能源，降低电力消耗峰值以及能够将用电负荷从最大需求时期进行转移，同时，还能够提高能源利用效率、缓解能源危机，保护环境，降低污染。

Description

一种高储能的电热式蓄能炉
技术领域
本发明属于能源设备技术领域，具体涉及一种高储能的电热式蓄能炉。
背景技术
目前，市场上的很多的供热锅炉是采用煤炭燃烧进行提供热能，矿物能源燃烧不仅会产生大量的污染物，燃烧热能利用率不高，为了改善这种现状，市场上开始采用热能加热锅炉，然而采用电加热过滤耗电量大，尤其是在电力需求高峰时，用电费用较高，供热成本太大，还影响供电电网的负荷。
现有的水热式蓄能炉，虽然能够进行一定程度的蓄能，但是，由于水的储能有限，而蓄能炉的容积是固定了，因此，如何更好的提高蓄能炉的蓄能量是所需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高储能的电热式蓄能炉。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高储能的电热式蓄能炉，包括：外壳、保温层、温度传感器、进液口、蓄能式内胆层、蓄能式分隔层、左通孔、电源、电加热器、热交换器、右通孔；所述外壳内表面设置有保温层，所述保温层内表面设置有蓄能式内胆层，所述外壳顶部设置有进液口，所述温度传感器设置在蓄能式内胆层内表面，所述蓄能式分隔层水平设置在外壳内，所述蓄能式分隔层将外壳内腔体分隔成上腔体和下腔体两部分，所述蓄能式分隔层左端设置有左通孔，所述蓄能式分隔层右端设置有右通孔，所述左通孔连通上腔体与下腔体，所述右通孔连通上腔体和下腔体，所述下腔体内设置有电加热器，所述外壳外部设置有电源，所述电加热器连接到电源，所述电加热器右侧设置有热交换器；
蓄能式内胆层、蓄能式分隔层均采用蓄能砖制成；
所述蓄能砖通过采用粘结剂，添加无机填料，同时复合相变材料和助剂制成。
作为进一步的技术方案，所述保温层采用保温材料制成。
作为进一步的技术方案，所述粘结剂采用水泥，所述水泥采用硅酸盐水泥。
作为进一步的技术方案，所述无机填料为粉煤灰、氟化石墨纤维混合得到。
作为进一步的技术方案，所述粉煤灰、氟化石墨纤维混合质量比为30:1.1。
作为进一步的技术方案，所述助剂为松香树脂。
作为进一步的技术方案，所述相变材料制备方法为：将沸石粉添加到反应釜中，然后向反应釜中滴加有机硅烷偶联剂溶液，在55℃下，以120r/min转速搅拌反应10小时，然后再在80℃下进行干燥12小时，得到预处理沸石粉，向预处理的沸石粉中添加正葵酸搅拌反应10min，然后再添加珍珠岩粉，继续搅拌反应25min后，再添加硬脂酸，搅拌反应40min，即得
作为进一步的技术方案，所述有机硅溶液质量分数为10%，所述沸石粉与有机硅烷偶联剂溶液混合比例为150-170g：200ml；所述预处理的沸石粉与正葵酸混合质量比为1:0.4-0.42，所述预处理沸石粉与珍珠岩粉混合质量比为1:0.2，所述预处理沸石粉与硬脂酸混合质量比为1:0.2-0.21。
作为进一步的技术方案，所述蓄能砖制备方法包括以下步骤：
（1）按重量份计将水泥55份、粉煤灰30份、氟化石墨纤维1.1份混合搅拌均匀，添加到搅拌机中，进行搅拌30min，然后再添加相变储能材料18份、助剂松香树脂6份，加热至130-135℃，以500r/min转速搅拌2小时，得到混合料；（2）将制得的混合料置于模具中，然后经过热压成型，冷却至室温，即得。
作为进一步的技术方案，所述热压成型的条件为：温度120℃，压力5.5MPa，保压时间20min。
有益效果；本发明装置能够将低品位热能存储转换为高品位能源，降低电力消耗峰值以及能够将用电负荷从最大需求时期进行转移，同时，还能够提高能源利用效率、缓解能源危机，保护环境，降低污染，本发明制备的相变材料改善了传统相变材料的相变潜热，提高了相变区间，拓展了其使用范围，将其应用到高储能的电热式蓄能炉中，能够极大的提高了存储热量，降低了热量损失，节约了成本，本发明通过将相变材料添加到蓄能砖中，然后制成蓄能式内胆层和蓄能式分隔层，本发明通过设置蓄能式内胆层，采用蓄能砖进行第一层保温防护，同时，蓄能砖能够自身存储一定的热能，提高了热能存储量，还降低了热能损失，通过在蓄能炉内部设置蓄能式分隔层，同样能够极大的提高了热能存储量，并且能够降低热量损失，本发明装置，采用电力进行供热，本发明可以避开用电高峰，在用电低峰时进行供电加热，进行蓄能，然后再在用电高峰时，进行热能利用，从而能够有效的避免在用电高峰和用费成本昂贵的时间段进行用电需求，极大的降低了成本，本发明通过对蓄能炉内进行设置多层保温防护来提高保温效果，降低热能损失。
附图说明
图1为一种高储能的电热式蓄能炉结构图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
一种高储能的电热式蓄能炉，包括：外壳1、保温层2、温度传感器3、进液口4、蓄能式内胆层5、蓄能式分隔层6、左通孔7、电源8、电加热器9、热交换器10、右通孔11；所述外壳1内表面设置有保温层2，所述保温层2内表面设置有蓄能式内胆层5，所述外壳1顶部设置有进液口4，所述温度传感器3设置在蓄能式内胆层5内表面，所述蓄能式分隔层6水平设置在外壳1内，所述蓄能式分隔层6将外壳1内腔体分隔成上腔体和下腔体两部分，所述蓄能式分隔层6左端设置有左通孔7，所述蓄能式分隔层6右端设置有右通孔11，所述左通孔7连通上腔体与下腔体，所述右通孔11连通上腔体和下腔体，所述下腔体内设置有电加热器9，所述外壳1外部设置有电源8，所述电加热器9连接到电源8，所述电加热器9右侧设置有热交换器10；蓄能式内胆层5、蓄能式分隔层6均采用蓄能砖制成；本发明通过将相变材料添加到蓄能砖中，然后制成蓄能式内胆层和蓄能式分隔层，本发明通过设置蓄能式内胆层，采用蓄能砖进行第一层保温防护，同时，蓄能砖能够自身存储一定的热能，提高了热能存储量，还降低了热能损失，通过在蓄能炉内部设置蓄能式分隔层，同样能够极大的提高了热能存储量，并且能够降低热量损失，本发明装置，采用电力进行供热，本发明可以避开用电高峰，在用电低峰时进行供电加热，进行蓄能，然后再在用电高峰时，进行热能利用，从而能够有效的避免在用电高峰和用费成本昂贵的时间段进行用电需求，极大的降低了成本，本发明通过对蓄能炉内进行设置多层保温防护来提高保温效果，降低热能损失。
以下为具体实施例：
实施例1
一种高储能的电热式蓄能炉，包括：外壳1、保温层2、温度传感器3、进液口4、蓄能式内胆层5、蓄能式分隔层6、左通孔7、电源8、电加热器9、热交换器10、右通孔11；所述外壳1内表面设置有保温层2，所述保温层2内表面设置有蓄能式内胆层5，所述外壳1顶部设置有进液口4，所述温度传感器3设置在蓄能式内胆层5内表面，所述蓄能式分隔层6水平设置在外壳1内，所述蓄能式分隔层6将外壳1内腔体分隔成上腔体和下腔体两部分，所述蓄能式分隔层6左端设置有左通孔7，所述蓄能式分隔层6右端设置有右通孔11，所述左通孔7连通上腔体与下腔体，所述右通孔11连通上腔体和下腔体，所述下腔体内设置有电加热器9，所述外壳1外部设置有电源8，所述电加热器9连接到电源8，所述电加热器9右侧设置有热交换器10；
蓄能式内胆层5、蓄能式分隔层6均采用蓄能砖制成；
所述蓄能砖通过采用粘结剂，添加无机填料，同时复合相变材料和助剂制成。
所述保温层采用保温材料制成。
所述粘结剂采用水泥，所述水泥采用硅酸盐水泥。
所述无机填料为粉煤灰、氟化石墨纤维混合得到。
所述粉煤灰、氟化石墨纤维混合质量比为30:1.1。
所述助剂为松香树脂。
所述相变材料制备方法为：将沸石粉添加到反应釜中，然后向反应釜中滴加有机硅烷偶联剂溶液，在55℃下，以120r/min转速搅拌反应10小时，然后再在80℃下进行干燥12小时，得到预处理沸石粉，向预处理的沸石粉中添加正葵酸搅拌反应10min，然后再添加珍珠岩粉，继续搅拌反应25min后，再添加硬脂酸，搅拌反应40min，即得
所述有机硅溶液质量分数为10%，所述沸石粉与有机硅烷偶联剂溶液混合比例为150g：200ml；所述预处理的沸石粉与正葵酸混合质量比为1:0.4，所述预处理沸石粉与珍珠岩粉混合质量比为1:0.2，所述预处理沸石粉与硬脂酸混合质量比为1:0.2。
所述蓄能砖制备方法包括以下步骤：
（1）按重量份计将水泥55份、粉煤灰30份、氟化石墨纤维1.1份混合搅拌均匀，添加到搅拌机中，进行搅拌30min，然后再添加相变储能材料18份、助剂松香树脂6份，加热至130℃，以500r/min转速搅拌2小时，得到混合料；（2）将制得的混合料置于模具中，然后经过热压成型，冷却至室温，即得。
所述热压成型的条件为：温度120℃，压力5.5MPa，保压时间20min。
实施例2
一种高储能的电热式蓄能炉，包括：外壳1、保温层2、温度传感器3、进液口4、蓄能式内胆层5、蓄能式分隔层6、左通孔7、电源8、电加热器9、热交换器10、右通孔11；所述外壳1内表面设置有保温层2，所述保温层2内表面设置有蓄能式内胆层5，所述外壳1顶部设置有进液口4，所述温度传感器3设置在蓄能式内胆层5内表面，所述蓄能式分隔层6水平设置在外壳1内，所述蓄能式分隔层6将外壳1内腔体分隔成上腔体和下腔体两部分，所述蓄能式分隔层6左端设置有左通孔7，所述蓄能式分隔层6右端设置有右通孔11，所述左通孔7连通上腔体与下腔体，所述右通孔11连通上腔体和下腔体，所述下腔体内设置有电加热器9，所述外壳1外部设置有电源8，所述电加热器9连接到电源8，所述电加热器9右侧设置有热交换器10；
蓄能式内胆层5、蓄能式分隔层6均采用蓄能砖制成；
所述蓄能砖通过采用粘结剂，添加无机填料，同时复合相变材料和助剂制成。
所述保温层采用保温材料制成。
所述粘结剂采用水泥，所述水泥采用硅酸盐水泥。
所述无机填料为粉煤灰、氟化石墨纤维混合得到。
所述粉煤灰、氟化石墨纤维混合质量比为30:1.1。
所述助剂为松香树脂。
所述相变材料制备方法为：将沸石粉添加到反应釜中，然后向反应釜中滴加有机硅烷偶联剂溶液，在55℃下，以120r/min转速搅拌反应10小时，然后再在80℃下进行干燥12小时，得到预处理沸石粉，向预处理的沸石粉中添加正葵酸搅拌反应10min，然后再添加珍珠岩粉，继续搅拌反应25min后，再添加硬脂酸，搅拌反应40min，即得
所述有机硅溶液质量分数为10%，所述沸石粉与有机硅烷偶联剂溶液混合比例为170g：200ml；所述预处理的沸石粉与正葵酸混合质量比为1: 0.42，所述预处理沸石粉与珍珠岩粉混合质量比为1:0.2，所述预处理沸石粉与硬脂酸混合质量比为1: 0.21。
所述蓄能砖制备方法包括以下步骤：
（1）按重量份计将水泥55份、粉煤灰30份、氟化石墨纤维1.1份混合搅拌均匀，添加到搅拌机中，进行搅拌30min，然后再添加相变储能材料18份、助剂松香树脂6份，加热至135℃，以500r/min转速搅拌2小时，得到混合料；（2）将制得的混合料置于模具中，然后经过热压成型，冷却至室温，即得。
所述热压成型的条件为：温度120℃，压力5.5MPa，保压时间20min。
实施例3
一种高储能的电热式蓄能炉，包括：外壳1、保温层2、温度传感器3、进液口4、蓄能式内胆层5、蓄能式分隔层6、左通孔7、电源8、电加热器9、热交换器10、右通孔11；所述外壳1内表面设置有保温层2，所述保温层2内表面设置有蓄能式内胆层5，所述外壳1顶部设置有进液口4，所述温度传感器3设置在蓄能式内胆层5内表面，所述蓄能式分隔层6水平设置在外壳1内，所述蓄能式分隔层6将外壳1内腔体分隔成上腔体和下腔体两部分，所述蓄能式分隔层6左端设置有左通孔7，所述蓄能式分隔层6右端设置有右通孔11，所述左通孔7连通上腔体与下腔体，所述右通孔11连通上腔体和下腔体，所述下腔体内设置有电加热器9，所述外壳1外部设置有电源8，所述电加热器9连接到电源8，所述电加热器9右侧设置有热交换器10；
蓄能式内胆层5、蓄能式分隔层6均采用蓄能砖制成；
所述蓄能砖通过采用粘结剂，添加无机填料，同时复合相变材料和助剂制成。
所述保温层采用保温材料制成。
所述粘结剂采用水泥，所述水泥采用硅酸盐水泥。
所述无机填料为粉煤灰、氟化石墨纤维混合得到。
所述粉煤灰、氟化石墨纤维混合质量比为30:1.1。
所述助剂为松香树脂。
所述相变材料制备方法为：将沸石粉添加到反应釜中，然后向反应釜中滴加有机硅烷偶联剂溶液，在55℃下，以120r/min转速搅拌反应10小时，然后再在80℃下进行干燥12小时，得到预处理沸石粉，向预处理的沸石粉中添加正葵酸搅拌反应10min，然后再添加珍珠岩粉，继续搅拌反应25min后，再添加硬脂酸，搅拌反应40min，即得
所述有机硅溶液质量分数为10%，所述沸石粉与有机硅烷偶联剂溶液混合比例为160g：200ml；所述预处理的沸石粉与正葵酸混合质量比为1:0.41，所述预处理沸石粉与珍珠岩粉混合质量比为1:0.2，所述预处理沸石粉与硬脂酸混合质量比为1:0.205。
所述蓄能砖制备方法包括以下步骤：
（1）按重量份计将水泥55份、粉煤灰30份、氟化石墨纤维1.1份混合搅拌均匀，添加到搅拌机中，进行搅拌30min，然后再添加相变储能材料18份、助剂松香树脂6份，加热至132℃，以500r/min转速搅拌2小时，得到混合料；（2）将制得的混合料置于模具中，然后经过热压成型，冷却至室温，即得。
所述热压成型的条件为：温度120℃，压力5.5MPa，保压时间20min。
室温条件下，对实施例中制备的相变材料进行检测，每组20个试样，结果取平均值：
表1
相变温度℃ 相变潜热J/g
实施例1 88.6 205
实施例2 82.7 212
实施例3 86.9 201
表1可以看出，本发明中制备的相变材料具有较高的相变潜能，能够存储更多的热量。
继续试验，对实施例中制备的蓄能砖进行检测，每组20个试样，结果取平均值；
表2
相变潜热KJ/Kg
实施例1 58.6
实施例2 66.3
实施例3 57.1
由表2可以看出，本发明中制备的蓄能砖具有优异的相变潜能，能够更好的进行储能，从而节约生产成本。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用中的具体含义。
本实用的的描述中，还需要说明的是，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims (2)

1.一种高储能的电热式蓄能炉，其特征在于，包括：外壳、保温层、温度传感器、进液口、蓄能式内胆层、蓄能式分隔层、左通孔、电源、电加热器、热交换器、右通孔；所述外壳内表面设置有保温层，所述保温层内表面设置有蓄能式内胆层，所述外壳顶部设置有进液口，所述温度传感器设置在蓄能式内胆层内表面，所述蓄能式分隔层水平设置在外壳内，所述蓄能式分隔层将外壳内腔体分隔成上腔体和下腔体两部分，所述蓄能式分隔层左端设置有左通孔，所述蓄能式分隔层右端设置有右通孔，所述左通孔连通上腔体与下腔体，所述右通孔连通上腔体和下腔体，所述下腔体内设置有电加热器，所述外壳外部设置有电源，所述电加热器连接到电源，所述电加热器右侧设置有热交换器；
蓄能式内胆层、蓄能式分隔层均采用蓄能砖制成；
所述蓄能砖通过采用粘结剂，添加无机填料，同时复合相变材料和助剂制成；所述保温层采用保温材料制成；所述粘结剂采用水泥，所述水泥采用硅酸盐水泥；所述无机填料为粉煤灰、氟化石墨纤维混合得到；所述粉煤灰、氟化石墨纤维混合质量比为30:1.1；所述相变材料制备方法为：将沸石粉添加到反应釜中，然后向反应釜中滴加有机硅烷偶联剂溶液，在55℃下，以120r/min转速搅拌反应10小时，然后再在80℃下进行干燥12小时，得到预处理沸石粉，向预处理的沸石粉中添加正葵酸搅拌反应10min，然后再添加珍珠岩粉，继续搅拌反应25min后，再添加硬脂酸，搅拌反应40min，即得；所述有机硅溶液质量分数为10%，所述沸石粉与有机硅烷偶联剂溶液混合比例为150-170g：200ml；所述预处理的沸石粉与正葵酸混合质量比为1:0.4-0.42，所述预处理沸石粉与珍珠岩粉混合质量比为1:0.2，所述预处理沸石粉与硬脂酸混合质量比为1:0.2-0.21；所述助剂为松香树脂；所述蓄能砖制备方法包括以下步骤：
（1）按重量份计将水泥55份、粉煤灰30份、氟化石墨纤维1.1份混合搅拌均匀，添加到搅拌机中，进行搅拌30min，然后再添加相变储能材料18份、助剂松香树脂6份，加热至130-135℃，以500r/min转速搅拌2小时，得到混合料；（2）将制得的混合料置于模具中，然后经过热压成型，冷却至室温，即得。
2.如权利要求1所述的一种高储能的电热式蓄能炉，其特征在于，所述热压成型的条件为：温度120℃，压力5.5MPa，保压时间20min。
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