CN205678754U - 一种使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统 - Google Patents

一种使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,其包括形成闭合且具有保温层的外墙、水平的设置在外墙内且两端和底部与外墙的内壁形成流体通道的绝热隔板、依次间隔地设置在绝热隔板上的多个电加热模块和多个储热模块、电力控制单元、设置在绝热隔板底部的流体通道内的循环风机和换热器、与换热器相连通的热用户单元,其中在电加热模块和储热模块上均设有相互连通的气流通道,气流通道将两侧和底部的流体通道相连通,循环风机用于致使位于外墙内的流体在流体通道和气流通道内形成环流。本实用新型解决储热材料因存在温度梯度而导致储热材料储热性能无法得到充分发挥的问题,使得供热系统在储热过程中温度均匀性更好。

Description

一种使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统
技术领域
本实用新型涉及节能、储能、电力调峰及热能工程等技术领域,具体涉及一种使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统。
背景技术
近年来,我国的电力工业发展迅速,我国电力供应紧张状况得到解决,许多地区出现电力过剩现象,特别是风电弃电现象严重,夜间用电低谷电能更加得不到有效利用,结构性过剩尤为明显,这些问题严重影响了可再生能源发电的发展,对发电企业带来更大的挑战。
同时,由于近年来雾霾等环境问题日益突出,越来越得到政府和百姓的重视,环境治理已经刻不容缓,因此国家已明确取缔污染严重的小型燃煤锅炉,并提出“煤改电”“电能替代”等一系列政策。
然而,相变储热技术由于其储热密度大、导热系数高、使用寿命长、性能稳定等特点,近年来得到了越来越多的应用,特别是用于电制热-储热-供热系统中,其优势明显。
但是,由于相变储热材料,尤其是无机盐类材料在相变之后绝缘性下降明显,在高温、高电压下,电加热元件与相变储热材料无法再直接接触使用,目前,多采用分离式结构,即电加热元件先将流体加热,然后热流体与储热材料进行换热,这种方式在使用过程中,相变储热材料形成的储热模块存在明显的温度梯度,无法充分发挥相变储热材料的储热性能,因此,本实用新型提出一种新型结构形式,可有效解决以上问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷,本实用新型的目的是提供一种使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,以解决现有技术中储热材料因存在温度梯度而导致储热材料储热性能无法得到充分发挥的问题。
为达到上述目的,本实用新型提供了一种使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,其包括形成闭合且具有保温层的外墙、水平的设置在外墙内且两端和底部与外墙的内壁形成流体通道的绝热隔板、沿着绝热隔板的长度方向且依次间隔地设置在绝热隔板上的多个电加热模块和多个储热模块、与每个电加热模块分别相连通的电力控制单元、设置在绝热隔板底部的流体通道内的循环风机和换热器、以及与换热器的两端部相连通的热用户单元,其中在电加热模块和储热模块上均设有相互连通的气流通道,气流通道将两侧和底部的流体通道相连通,循环风机用于致使位于外墙内的流体在流体通道和气流通道内形成环流。
优选地,循环风机位于流体进入气流通道的入口处。
进一步的,每个电加热模块均位于每个储热模块的气流方向的前端。
优选地,供热系统还包括用于控制循环风机转速的风机控制器,该风机控制器与热用户单元相连通,其能够根据热用户需求控制调节循环风机形成循环风的流量。
根据本实用新型的一个具体实施和优选方面,电加热模块包括型架和电加热元件,电加热元件用于将高压低谷电/弃风电转换为热能,并将所制热能通过辐射以及循环流体对流传递给储热模块及热用户单元,给供热系统提供热量;气流通道位于型架上。
优选地,电力控制器位于外墙外部,且与电加热室相连通,其用于控制电加热元件的功率和温度,使电加热室在储热期间安全稳定的输出热能。
优选地,电加热元件材质为耐高温、耐氧化和耐腐蚀合金或耐高温陶瓷;所述型架为具有良好高温绝缘性的耐火砖。
根据本实用新型的一个具体实施和优选方面,储热模块的材质为有机或无机的显热储热材料、潜热或相变储热材料、复合结构储热材料或它们之间的组合,且储热模块的使用温度范围为-50-1000℃。
优选地,热用户单元包括用于监控所述流体通道内的温度和流量的温控仪、热用户、以及循环泵,其中所述温控仪根据热用户需求,控制供热流体温度及流量,热用户的排气口与进热口分别与换热器的入口和出口相对应连通,循环泵设置在热用户的排气口与换热器的入口相连通的管路上。
此外,保温层和绝热隔板可以是单层或多层,且材质均为低导热系数的材料,该低导热系数的材料包括泡沫塑料、炭化软木、蛭石、泡沫玻璃、陶瓷纤维、轻质保温棉、微孔硅酸钙、珍珠岩及玻璃棉。
循环风机为低功耗中高温变频风机。
相较于现有技术,本实用新型具有如下优点:
本实用新型提供一种电制热-储热-用热的装置的新型结构形式,即电加热模块与储热模块间隔式布置,此布置方式将电加热元件与储热材料分离,避免了在高温高电压下因储热材料绝缘性下降而造成的安全隐患,提高系统安全性;在超过600℃高温下,辐射传热占比较大,除了对流传热外,电加热元件在电热转换过程中可以通过辐射传热将热量传递给储热模块,由于电加热元件与储热材料间隔布置,有效增大了辐射传热的面积,增加了辐射传热量,增加了系统的传热效率;同时由于风机出口处的冷风经过加热后温度升高,再经过储热模块换热后,温度有所下降,此时位于储热模块后的电加热模块可以再次提高风温,避免因风温换热后降低而导致储热模块存在较大温度梯度的问题,因此电加热模块与储热模块间隔式布置,可有效解决分离式布置方式造成的储热模块存在较大温度梯度的问题,使系统在储热过程中温度均匀性更好,有效提高储热材料的储热性能,减小储热材料用量,降低系统成本,提高系统建设的经济性,同时可有效减小装置占地面积,降低系统用地要求。
附图说明
图1是为本实用新型供热系统的结构示意图(剖视)。
图中:1、外墙;2、流体通道;3、绝热隔板;4、电加热模块;5、储热模块;6、电力控制单元;7、循环风机;8、换热器;9、热用户单元;90、温控仪;91、热用户;92、循环泵;10、风机控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型优选的实施方式进行详细说明。
如图1所示,本实施例提供的使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,其包括形成闭合且具有保温层的外墙1、水平的设置在外墙内且两端和底部与外墙1的内壁形成流体通道2的绝热隔板3、沿着绝热隔板3的长度方向且依次间隔地设置在绝热隔板3上的多个电加热模块4和多个储热模块5、与每个电加热模块4分别相连通的电力控制单元6、设置在绝热隔板3底部的流体通道2内的循环风机7和换热器8、以及与换热器8的两端部相连通的热用户单元9,其中在电加热模块4和储热模块5上均设有相互连通的气流通道,气流通道将两侧和底部的流体通道2相连通,循环风机7用于致使位于外墙1内的流体在流体通道2和气流通道内形成环流。
具体的,外墙1包括保温层和外墙板,用于对供热系统进行保温隔热,降低供热系统的热损失。
本例中,保温层和上述的绝热隔板3可以是单层或多层结构,且材质均为低导热系数的材料,该低导热系数的材料包括泡沫塑料、炭化软木、蛭石、泡沫玻璃、陶瓷纤维、轻质保温棉、微孔硅酸钙、珍珠岩及玻璃棉。
电加热模块4包括型架和电加热元件,电加热元件用于将高压低谷电/弃风电转换为热能,并将所制热能通过辐射以及循环流体传递给储热模块5及热用户单元9,给供热系统提供热量;气流通道位于型架上。
电力控制器6位于外墙外部,且与电加热室相连通,其用于控制电加热元件的功率和温度,使电加热室在储热期间安全稳定的输出热能。
本例中,电加热元件材质为耐高温、耐氧化和耐腐蚀合金或耐高温陶瓷;型架为具有良好高温绝缘性的耐火砖。
同时,本实施例在电加热模块4和储热模块5分布时,两者的数量相同均为3个,但排在流体入口的为电加热模块4,根据间隔排布,储热模块5必然位于流体出口的处。这样一来,便于流体的加热,同时也缩小供热系统的体积。
储热模块5的材质为有机或无机的显热储热材料、潜热或相变储热材料、复合结构储热材料或它们之间的组合,且储热模块5的使用温度范围为-50-1000℃。
循环风机7位于流体进入气流通道的入口处。且循环风机7为低功耗中高温变频风机。
同时,上述的供热系统还包括用于控制循环风机7转速的风机控制器10,该风机控制器10与热用户单元9相连通,其能够根据热用户需求控制调节循环风机形成循环风的流量。
热用户单元9包括用于监控流体通道2内的温度和流量的温控仪90、热用户91、以及循环泵92,其中温控仪90根据热用户需求,控制供热流体温度及流量,热用户91的排气口与进热口分别与换热器8的入口和出口相对应连通,循环泵92设置在热用户91的排气口与换热器8的入口相连通的管路上。
同时,本实施例具体实施如下:
当低价谷电期间或弃风电时段,开启循环风机7,开启并设定调节电力控制单元6,使电加热模块4内的电加元件加热流过其内的循环流体,使其温度升高,经过加热的循环流体流经储热模块5,将部分热量传递给储热模块5内的储热材料,温度降低后流经下一组电加热模块4,吸收电加热元件通过电热转换的热量,温度升高后进入下一个储热模块5,如此循环直至经过最后一组储热模块5后,循环流体流经换热器8,通过换热器8将热量传递给供热流体,供热流体吸收热量后温度升高,通过循环泵92增压后送至热用户91满足其供热需求,同时,经过换热器8换热后温度下降的循环流体经过循环风机7增压后继续循环,离开最后一个储热模块5的循环流体温度由温控仪90实时记录,并以此作为依据调节电加热模块4的输出温度和循环风机7风量,实现对储热过程的调控,保证循环流体回流至循环风机7的温度不超过其耐受温度,同时也保证储热和需要供热情况下对循环风机7运行参数的实时调控,以确保热用户91用热的稳定性。
当非低谷电或非弃风电时段,电加热模块4关闭,这个时段有供热需求时,开启循环风机7,循环风机7出口的循环流体先后与各组储热模块5内的储热材料换热使其温度提高,加热后的循环流体通过储热模块5内的气流通道将热量携带至换热器8处,将热量传递给由循环泵92驱动的供热流体,从而将热量输送至热用户91,满足热用户的供热需求,系统所输出热量由温控仪90和风机控制器10(控制循环风机工作频率)进行调控,以确保系统供热量及供热稳定性;通过换热器8的循环流体温度降低,并通过循环风机7加压后,再次进入储热模块5,实现循环使用。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施,并不能以此限制本实用新型的保护范围,凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,其特征在于:所述的供热系统包括形成闭合且具有保温层的外墙、水平的设置在所述外墙内且两端和底部与所述外墙的内壁形成流体通道的绝热隔板、沿着所述绝热隔板的长度方向且依次间隔地设置在所述绝热隔板上的多个电加热模块和多个储热模块、与每个所述电加热模块分别相连通的电力控制单元、设置在所述绝热隔板底部的所述流体通道内的循环风机和换热器、以及与所述换热器的两端部相连通的热用户单元,其中在所述电加热模块和所述储热模块上均设有相互连通的气流通道,所述的气流通道将两侧和底部的所述流体通道相连通,所述的循环风机用于致使位于所述外墙内的流体在所述流体通道和所述气流通道内形成环流。
2.根据权利要求1所述的使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,其特征在于:所述的循环风机位于流体进入所述气流通道的入口处。
3.根据权利要求1或2所述的使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,其特征在于:每个所述电加热模块均位于每个所述储热模块的气流方向的前端。
4.根据权利要求1所述的使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,其特征在于:所述的供热系统还包括用于控制所述循环风机转速的风机控制器,所述风机控制器与所述热用户单元相连通,其能够根据热用户需求控制调节所述循环风机形成循环风的流量。
5.根据权利要求1所述的使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,其特征在于:所述电加热模块包括型架和电加热元件,所述电加热元件用于将高压低谷电/弃风电转换为热能,并将所制热能通过辐射以及循环流体对流传递给所述储热模块及所述热用户单元,给所述供热系统提供热量;所述气流通道位于所述型架上。
6.根据权利要求5所述的使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,其特征在于:所述电力控制器位于所述外墙外部,且与电加热室相连通,其用于控制所述电加热元件的功率和温度,使电加热室在储热期间安全稳定的输出热能。
7.根据权利要求5所述的使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,其特征在于:所述电加热元件材质为耐高温、耐氧化和耐腐蚀合金或耐高温陶瓷;所述型架为具有良好高温绝缘性的耐火砖。
8.根据权利要求1所述的使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,其特征在于:所述储热模块的材质为有机或无机的显热储热材料、潜热或相变储热材料、复合结构储热材料或它们之间的组合,且所述储热模块的使用温度范围为-50-1000℃。
9.根据权利要求1所述的使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,其特征在于:所述热用户单元包括用于监控所述流体通道内的温度和流量的温控仪、热用户、以及循环泵,其中所述温控仪根据热用户需求,控制供热流体温度及流量,所述热用户的排气口与进热口分别与所述换热器的入口和出口相对应连通,所述的循环泵设置在所述热用户的排气口与所述换热器的入口相连通的管路上。
10.根据权利要求1所述的使用低谷电或弃风电制热且具有储热功能的供热系统,其特征在于:所述保温层和绝热隔板可以是单层或多层,且材质均为低导热系数的材料,该低导热系数的材料为泡沫塑料、炭化软木、蛭石、泡沫玻璃、陶瓷纤维、轻质保温棉、微孔硅酸钙、珍珠岩或玻璃棉。
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