CN207540157U - 固体电蓄热相变传热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于清洁能源技术领域，公开了固体电蓄热相变传热系统，包括电蓄热装置、设置在电蓄热装置内部的不定型耐火材料、电蓄热装置加热棒、与电蓄热装置连接的纯净水循环泵、设置在电蓄热装置顶部的热电偶、设置在电蓄热装置顶部的集气管、与集气管连接的蒸汽管网、与蒸汽管网连接的补水罐和与补水罐连接的纯净水循环泵，蒸汽管网设置在加热冷凝罐中。本技术方案解决了镁砖由于极冷极热产生裂纹、剥落、坍塌的弊病；相变换热传热快，运行平稳安全；循环系统电力消耗低；有利于安全生产和自动化控制；生产产品多样化。

Description

固体电蓄热相变传热系统

技术领域

本实用新型专利涉及清洁能源技术领域，尤其涉及固体电蓄热相变传热系统，该系统将电能以热能的方式存储，再将蓄热装置存储的热能再次利用。

背景技术

目前，同行业针对固体电蓄热普遍采用的技术路线为：

蓄热介质普遍采用耐火材料烧制成砖；电加热管同耐火砖之间的热量传递普遍需要穿过中间空气介质；3）放热传热介质一般为软化水或空气。

存在的缺点为：

1）耐火砖在高频率的极冷极热条件下，容易产生裂纹、剥落现象；

2）传热不良，导致电加热管温度偏高，使用寿命不长；

3）加热管与空气的导热系数仅为0.0252W/(m·K)，由于传热速度慢，加热管表面温度需要更高，加热功率需求大；

4）蓄热装置内部空气间隙大，相同体积下，蓄热材料装入量少，蓄热能力低；

5）由于加热管散热不良，蓄热介质加热温度基本都在800℃以内，蓄热能力发挥不好；

6）放热介质采用软化水，传热能量密度低，容易气化喷溅，安全性低。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述技术问题，提出固体电蓄热相变传热系统。

固体电蓄热相变传热系统，包括电蓄热装置、设置在电蓄热装置内部的不定型耐火材料、电蓄热装置加热棒、与电蓄热装置连接的纯净水循环泵、设置在电蓄热装置顶部的热电偶、设置在电蓄热装置顶部的集气管、与集气管连接的蒸汽管网、与蒸汽管网连接的补水罐和与补水罐连接的纯净水循环泵，蒸汽管网设置在加热冷凝罐中。

纯净水循环泵连接流量计，加热冷凝罐和补水罐上设有压力表。

纯净水循环泵设有纯净水循环泵阀门，蒸汽管网设有蒸汽调节阀门，加热冷凝罐设有进水口和出水口。

补水罐向纯净水循环泵补充纯净水。

优选地，不定型耐火材料是MgO。

优选地，电蓄热装置是密封的。

本实用新型固体电蓄热相变传热系统，采用不定型（砂质）氧化镁材料作为蓄热介质，彻底解决了镁砖由于极冷极热产生裂纹、剥落、坍塌的弊病；采用纯净水（或其他适用液体）超导换热工艺，水在蓄热装置里的换热导管内相变气化吸收热量，提高温度，产生的高温蒸汽输送到加热冷凝罐，在罐内换热导管内放热冷凝进行热量转移，由于水的汽化热极高，且汽化和冷凝是一个等温转变。同体积的水，此工艺能量转移效率比液态水传热高5倍多，可达空气的数千倍。所以，相变换热传热快，运行平稳安全。另外，可提供的产品除热水外，还可以供应蒸汽；蓄热介质与加热管紧密接触，蓄热介质的导热系数达1.045+0.7x10-4t W/(m·K)，是空气导热系数的40倍以上，导热迅速，辐射和传导并行。可使加热管与蓄热介质的温差控制在100℃以内，蓄热介质的温度可提高至950℃左右，同体积蓄热装置，蓄热量可提高20%以上；纯净水相变传热循环水量很小，甚至有条件实现自然循环，循环系统电力消耗非常低；由于是气化传热，不用担心水传热的干烧或意外气化超压爆炸，易于调节能量转移速度；更容易实现安全生产和自动化控制；产品多样，不仅可提供工民用热水，同时也可以生产工业用蒸汽。具有更广泛的应用价值。

附图说明

图1：本实用新型固体电蓄热相变传热系统结构示意图（一）；

图2：本实用新型固体电蓄热相变传热系统结构示意图（二）。

其中：1.加热冷凝罐冷水供水管；2. 加热冷凝罐热水（蒸汽）出水管；3.出水（蒸汽）调节阀门；4.加热冷凝罐；5.补水罐；6.补水调节阀门；7.蒸汽管网；8.集气管；9.蒸汽调节阀门；10.热电偶；11.电蓄热装置；12.电蓄热装置加热棒；13.MeO不定型耐火材料；14.纯净水调节阀门，15. 纯净水循环泵,16.压力表；17.补水泵；18流量计；19全自动软水器。

具体实施方式

根据附图1-2，进一步说明本技术方案。

如图1-2所示，电能通过电蓄热装置11的电蓄热装置加热棒12，将电能转化成热能，电蓄热装置11内的MeO不定型耐火材料13，吸收该部分热能温度升高，待热电偶10检测到温度升高到设定值时，电蓄热装置加热棒12停止加热。此时电蓄热装置11已蓄满所需热能。待需要使用该部分热能时，打开纯净水调节阀门14，此时，按工艺需要量的软化水在电蓄热装置11管道内，在MeO不定型耐火材料13的加热作用下发生汽化，或者通过纯净水循环水泵15，将工艺需要量的软化水，在通过流量计18和调节阀门14后，将其泵入电蓄热装置11管道内，在MeO不定型耐火材料13的加热作用下发生汽化。这部分蒸汽汇集到集气管8，然后在蒸汽调节阀门9的调节作用下，通过压力表16检测，以设定的压力及流量通过蒸汽管网7进入加热冷凝罐4，将从加热罐冷水供水管1进入加热冷凝罐4的低温水加热，升温至满足供热要求的水（或蒸汽），这部分热水（或蒸汽）在出水（蒸汽）调节阀门的调节作用下，以需要的流量和压力通过加热冷凝罐热水（蒸汽）出水管2，送到用户。

此时，进入到加热冷凝罐4的蒸汽，其热量被加热冷凝罐4管内部的水吸收，这部分蒸汽冷凝成水，冷凝水进入到补水罐5，进入到下一个循环。如在上一个循环过程中，由于种种原因，发生了水的流失，这时补水罐5的压力会低于设定压力，需要开启补水调节阀门6，补充从全自动软水器19产出的软化水，以维持系统正常工艺参数。

通过周而复始吸热、放热的重复循环，电能被按所需要的时间和负荷源源不断的送到用户中，以满足用户使用要求。

本实用新型的保护范围包括所有固态不定型蓄热介质以及以相变形式进行能量转移的电蓄热系统，包括适用于民用、公建、工商业的电蓄热采暖、生活热水及蒸汽使用项目。实施例仅说明本实用新型的技术方案，而非对其进行任何限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.固体电蓄热相变传热系统，其特征在于：包括电蓄热装置、设置在电蓄热装置内部的不定型耐火材料、电蓄热装置加热棒、与电蓄热装置连接的纯净水循环泵、设置在电蓄热装置顶部的热电偶、设置在电蓄热装置顶部的集气管、与集气管连接的蒸汽管网、与蒸汽管网连接的补水罐和与补水罐连接的纯净水循环泵，蒸汽管网设置在加热冷凝罐中。

2.根据权利要求1所述的固体电蓄热相变传热系统，其特征在于：纯净水循环泵连接流量计，加热冷凝罐和补水罐上设有压力表。

3.根据权利要求1所述的固体电蓄热相变传热系统，其特征在于：纯净水循环泵设有纯净水循环泵阀门，蒸汽管网设有蒸汽调节阀门，加热冷凝罐设有进水口和出水口。

4.根据权利要求1所述的固体电蓄热相变传热系统，其特征在于：不定型耐火材料是MgO。

5.根据权利要求1所述的固体电蓄热相变传热系统，其特征在于：电蓄热装置是密封的。

6.根据权利要求1所述的固体电蓄热相变传热系统，其特征在于：补水罐向纯净水循环泵补充纯净水。