CN207050228U - 一种固体蓄热装置 - Google Patents

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张振
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一种固体蓄热装置,包括蓄热砖、电加热元件、外壳、外部空气循环通道、内部空气循环通道、高温空气循环通道、循环风机、热交换器、温度采集装置和电控柜;外壳包括外保温层和内保温层,在外保温层和内保温层之间为外部空气循环通道,蓄热砖位于内保温层的内部,蓄热砖的下部具有入风口、上部具有出风口,蓄热砖的通孔形成内部空气循环通道,电加热元件放入内部空气循环通道,蓄热砖上方为高温空气循环通道,高温空气循环通道的另一端通过高温气体混合室与热交换器相连,温度采集装置位于各空气循环通道内。

Description

一种固体蓄热装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种蓄热装置,尤其涉及一种高温高效换热的固体蓄热装置。
背景技术
[0002]环保部门提供数据显示,目前中国共有燃煤工业锅炉约62万台,占锅炉总量的 85%左右,年煤耗量达到7亿多吨,烟尘排放、二氧化硫、氮氧化物排放占全国32 %、26 %和 15%,是造成雾霾天气的主要原因之一,也是整治难点。为治理雾霾,各地政府纷纷限制燃 煤锅炉使用,北京市在2020年之前将全面禁止在“城六区”使用燃煤锅炉。目前可以替代燃 煤锅炉的产品有电锅炉和燃气锅炉,而燃气锅炉由于天然气管道铺设区域限制和安全问 题,不能够全面得到应用。电锅炉使用方便,效率高(大于93%),但如果全天使用,尤其是在 用电“尖峰”,费用较高(北京地区工业用电尖峰时间段电价,1 • 4409元/度)。电蓄热锅炉能 够利用晚上低谷电时间段进行蓄热(低谷电价一般为尖峰电价1/3),而在白天需要供热时 间段进行放热,节省用户成本,具有良好的市场前景。
[0003]目前电蓄热锅炉主要分两种方式:液体蓄热和固体蓄热。液体蓄热,液体蓄热一般 采用水做介质,由于水的比热容低,蓄能密度小,且占地面积达,投资高而逐渐被淘汰。固体 蓄热电锅炉由于占地面积高,蓄能密度高而日渐得到客户认可。
[0004]目前国内固体蓄热电锅炉也存在一些不足之处,例如蓄热温度低,只有400〜500 °C,保温效果差,电热丝更换困难,换热器换热效率低,不锈钢波纹管寿命低,维护保养困难 等方面。
发明内容
[0005] 为解决上述技术问题,本实用新型提供了一种固体蓄热装置,具有蓄热温度高,升 温快,保温效果好,电热丝使用寿命长,换热效率高且维修更换方便特点。
[0006] 本实用新型的技术方案为:
[0007] 一种固体蓄热装置,包括蓄热砖(3)、电加热元件(4)、外壳(21)、外部空气循环通 道(I9)、内部空气循环通道(25)、高温空气循环通道(23)、循环风机(6)、热交换器(8)、温度 采集装置(15)和电控柜(17);外壳包括外保温层⑴和内保温层⑵,在外保温层⑴和内保 温层⑵之间为外部空气循环通道(19),蓄热砖⑶位于内保温层⑵的内部,蓄热砖⑶的 下部具有入风口(18)、上部具有出风口(24),蓄热砖(3)的通孔形成内部空气循环通道 (25),电加热元件(4)放入内部空气循环通道(2¾,蓄热砖(3)上方为高温空气循环通道 (23),高温空气循环通道(23)的另一端通过高温气体混合室(9)与热交换器(8)相连,温度 采集装置(15、22)位于各空气循环通道内。
[0008] 其中,热交换器(8)包括热管(10)、位于热管之间的隔板(12)、进水口(n)和出水 口(13)。
[0009] 其中,由循环风机⑹提供空气循环的动力。
[0010] 其中,还包括框架⑺,用于支撑固体蓄热装置。
[0011]其中,电加热元件(4)两端的引出棒通过夹子与提供电源的电线(16)连接,电线 (16)的另一端连接电控柜(17)。
[0012]其中,外保温层⑴的内侧为耐热钢反射板。
[0013]其中,蓄热砖⑶为镁铁砖,主要成份为MgO,MgO含量大于80wt%,Fe203含量大于 5wt% 〇
[0014]本实用新型具有以下优点:
[0015]本实用新型的固体蓄热装置采用镁铁蓄热砖,该蓄热砖能够保证蓄热体在蓄热时 快速储存热能,又能在需要放热时快速释放热量;
[0016]本实用新型的固体蓄热装置采用内外保温层,并在保温层中间安装薄壁耐热钢 板,降低辐射传热,同时在内外保温层中间设置外部循环风道,降低外部保温层温度;
[0017]本实用新型的固体蓄热装置电加热元件可以在蓄热砖通道内自由穿插,电加热元 件两端的引出棒通过夹子与电源相连接。当需要更换电热丝时,只需要断开电源,松开两端 夹子,就可以轻松更换电加热元件,且不用破坏内外保温层。
[0018]本使用新型的换热装置为热管换热器,相比普通列管式换热器,具有换热效率高, 加工制造方便,不泄漏,维修方便,使用寿命长特点(不锈钢波纹管使用寿命只有1-2年,且 更换麻烦)。
附图说明
[0019] 图1为本实用新型的固体蓄热装置示意图。
[0020] 图2为本实用新型的蓄热体剖视图。
[0021 ]其中,1 -外保温层,2-内保温层,3-蓄热砖,4-电加热元件,5-卡子,6-循环风机,7-框架,8-热交换器,9-高温气体混合室,10-热管,11 -进水口,12-隔板,13-出水口,14-低温 气体混合室,15、22_温度采集器,16-电线,17-电控柜,18-出风口,19-外部空气循环通道, 20-耐热钢反射板,21 -外壳,23-高温空气循环通道,24-进风口,25-内部空气循环通道。
具体实施方式
[0022]以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述。
[0023] 参见图1和图2,一种固体蓄热装置,包括蓄热砖3、电加热元件4、外壳21、外部空气 循环通道19、内部空气循环通道25、高温空气循环通道23、循环风机6、热交换器8、温度采集 装置15和电控柜17;外壳包括外保温层1和内保温层2,在外保温层1和内保温层2之间为外 部空气循环通道19,蓄热砖3位于内保温层2的内部,蓄热砖3的下部具有入风口 18、上部具 有出风口 24,蓄热砖3的通孔形成内部空气循环通道25,电加热元件4放入内部空气循环通 道25,蓄热砖3上方为高温空气循环通道23,高温空气循环通道23的另一端通过高温气体混 合室9与热交换器8相连,温度采集装置15、22位于各空气循环通道内。
[0024]热交换器8包括热管10、位于热管之间的隔板12、进水口 11和出水口 13。热管是利 用介质在热端蒸发后在冷端冷凝的相变过程(即利用液体的蒸发潜热和凝结潜热),使热量 快速传导。一根长0.6m、直径13mm、重0.34kg的热管在100°C工作温度下,输送200W能量,其 温降0.5°C,而输送同等能量同样长的实心铜棒重量为22.7kg,温降高达70°C。热管与隔板 为可拆卸式结构,方便维护。
[0025]由循环风机6提供空气循环的动力。循环风机6为耐高温风机,能耐温250度。在风 机前面设有连接法兰,与热交换器进行相连。
[0026]电加热元件4两端的引出棒通过夹子与提供电源的电线16连接,电线16的另一端 连接电控柜17。电加热元件可以是螺旋型电热丝也可以是电加热扁带,材料为FeCrAl合金。 电加热元件放入到内部空气循环通道,两端引出棒伸出蓄热体外端面,引出棒之间用卡子 进行连接,组成并联或串联电路。电控柜17能够收集温度采集器15、22发送过来电信号,经 PLC计算处理后,发送信号到循环风机进行变频调速处理。
[0027]保温层分内外两层,内保温层材料为耐热保温砖砌注而成,阻断蓄热体热能向外 溢出。外保温层核心体由薄壁钢板,耐高温硅酸钙板,岩面板,硅酸铝纤维堆积而成,从里到 外分三到四层进行保温。保温层最外面再施加一金属外壳,用于紧固保温层。外保温层最里 侧为薄壁耐热钢板,耐热钢板为镜面2B板,能够承受S00〜1000 °C高温,用于降低辐射传热。 [0028]外部空气循环风道19设在内保温层2和外保温层1之间。从循环风机出来的低温循 环空气将在这里与穿过内保温层热空气进行混合,低温循环空气温度将得到提高,同时内 保温层外表面温度和外保温层内侧温度得到降低,从而能够提高外部保温层保温绝热效 果。经过换热的低温循环空气将进入到高温空气循环通道。
[0029]内部空气循环通道25为各蓄热砖通导孔,从循环风机出来的低温空气在通道孔内 吸热后变成高温空气,然后进入高温空气循环通道19。来自内、外部空气循环通道的热风将 在高温空气循环通道进行混比,然后在循环风机引力下流入到热交换器8。
[0030]固体蓄热装置固定在框架7上。蓄热砖3为镁铁砖,主要成份为Mg〇,含量大于80%, Fe203含量大于5%,单位体积密度为2 • 97g/cm3,单位体积的比热容为3.6xl03J/cm3 • °C,并 且随着温度升高,此值会不断增加。该蓄热砖能够保证蓄热体在蓄热时快速储存热能,又能 在需要放热时快速释放热量。蓄热体内码放多层蓄热砖层,每层蓄热砖都对齐放置,层与层 之间也要对齐放置,这样层与层之间,前后蓄热砖之间就会形成一贯通的通风通道。
[0031 ]本实用新型的固体蓄热装置的具体作业过程为:在晚上低谷电时间段,电控柜发 出开始蓄热信号后,穿插在蓄热砖体内电加热元件开始通电加热,并把热量传递给蓄热砖, 蓄热砖能够把热量储存起来。当热量到达设定数值后(800〜900°C),蓄热体上温度采集装 置发出彳目号给控制柜,控制柜按照程序设置断开加热电源,电加热元件停止加热,热量被存 储在蓄热砖体内,并且内外保温层能很好保护热量外泄。当需要热量时,进出水管上温度控 制器会发送信号到控制柜,控制柜会依据程序设定开启循环风机和循环水泵,低温空气经 过鼓风机,从入风口进入蓄热体内外部空气循环通道进行加热,加热后从高温循环风道进 入高温气体混合室,再到热交换器,通过热管把热量传递给换热器中循环水,完成循环水加 热,循环水栗会加速热量快速交换,供使用对象使用。水温控制是通过调节循环风机转速来 实现,当不需要热量输出时,循环风机将停止运转,直到下次给出开启信号。

Claims (6)

1.一种固体蓄热装置,其特征在于:包括蓄热砖(3)、电加热元件(4)、外壳(21)、外部空 气循环通道(19)、内部空气循环通道(25)、高温空气循环通道(23)、循环风机(6)、热交换器 (8)、温度采集装置(I5)和电控柜(17);外壳包括外保温层(1)和内保温层(2),在外保温层 (1)和内保温层⑵之间为外部空气循环通道(I9),蓄热砖⑶位于内保温层⑵的内部,蓄 热砖⑶的下部具有入风口(I8)、上部具有出风口(24),蓄热砖⑶的通孔形成内部空气循 环通道(25),电加热元件(4)放入内部空气循环通道(25),蓄热砖(3)上方为高温空气循环 通道(23),高温空气循环通道(23)的另一端通过高温气体混合室(9)与热交换器⑻相连, 温度采集装置(15、22)位于各空气循环通道内。
2.根据权利要求1所述的固体蓄热装置,其特征在于:热交换器(S)包括热管(1〇)、位于 热管之间的隔板(12)、进水口(11)和出水口(13)。
3. 根据权利要求1所述的固体蓄热装置,其特征在于:由循环风机(6)提供空气循环的 动力。
4. 根据权利要求1所述的固体蓄热装置,其特征在于:还包括框架(7),用于支撑固体蓄 热装置。
5. 根据权利要求1所述的固体蓄热装置,其特征在于:电加热元件(4)两端的引出棒通 过夹子与提供电源的电线(16)连接,电线(16)的另一端连接电控柜(17)。
6. 根据权利要求1所述的固体蓄热装置,其特征在于:外保温层(1)的内侧为耐热钢反 射板。
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