CN210980001U - 一种用于煤改电的低温相变材料蓄热池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于煤改电的低温相变材料蓄热池，包括保温池，支架、换热组合盘管、主管和阴极保护牺牲阳极；换热组合盘管连接在主管上，固定在支架上面，并设置在保温池中，保温池用于填充低温相变材料，所述保温池为设置在地面底下的水泥保温深池，在水泥层内嵌有保温层，水泥层表面设置玻璃钢层；所述换热组合盘管包括多个盘管，每个盘管由多个换热弯管首尾焊接而成，焊点位于顶部，两根主管为液体进出口管；所述阴极保护牺牲阳极，为柔性阳极，设置在盘管附近，与盘管不相连，所述阴极保护牺牲阳极，连接恒流源负极，盘管连接恒流源正极。本实用新型具有体积小易于维护的优点。

Description

一种用于煤改电的低温相变材料蓄热池

技术领域

本实用新型涉及节能、蓄能、电力调峰领域及热能工程等技术领域，具体涉及一种使用低谷电集中供暖的储能系统。

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。

蓄能技术可以使用夜晚的低谷电期间进行蓄热，在白天的峰电期间放热，不但可以提高夜晚风电的利用率，降低能源浪费，节约供热成本，还可以均衡电网的负荷，提高电网的效率。

目前，在集中供暖的蓄能技术领域，主要有以下两种方式：高温材料蓄热和水蓄热两种。

高温材料蓄热采用镁砖或其他高温相变材料，在低谷电期间将相变材料加热至200℃～700℃，在峰电期间，通过热风或热油将热量换出。其优点是蓄能密度大，占地面积小，其缺点是一旦损坏，短期之内无法修复，可维护性差，造价、建设成本高。

水蓄热采用建设水罐的方式以水为介质进行储热，在低谷电将水加热至80℃-90℃，在峰电期间将热量交换出。其优点是安全可靠，成本低廉，其缺点是蓄热密度较小，占地面积很大。

本实用新型提出一种使用低温相变材料蓄热池，用于在集中供暖系统蓄热，可以解决高温材料蓄热可维护性差和水蓄热体积较大的缺点。

实用新型内容

为了解决现有问题，本实用新型提供一种用于煤改电的低温相变材料蓄热池，具有易维护性，体积较小的优点。其所述技术方案如下：

一种用于煤改电的低温相变材料蓄热池，包括保温池，支架、换热组合盘管、两根主管和牺牲阳极；所述换热组合盘管连接在主管上，固定在支架上面，并设置在保温池中，保温池用于填充低温相变材料，其特征在于，所述保温池为设置在地面底下的水泥保温深池，在水泥层内嵌有保温层，水泥层表面设置玻璃钢层；所述换热组合盘管包括多个盘管，每个盘管由多个换热弯管首尾焊接而成，焊点位于顶部，换热弯管表面设置有多个翅片，所述两根主管为液体进出口管；所述牺牲阳极，为柔性阳极，设置在换热弯管附近，与换热弯管不相连，所述牺牲阳极，连接恒流源负极，换热弯管连接恒流源正极。

优选地，多个换热弯管并联固定连接在两根主管之间，主管的截面积大于所有盘管截面积之和。所述低温相变材料为无机水合盐，相变温度在70℃-90℃之间，相变材料运行温度区间40℃～95℃。

本实用新型公开了一种低温相变材料蓄热池，通过并联盘管换热，实现低温相变材料的蓄热、放热，同时使用阴极保护盘管保护盘管不受相变材料腐蚀。地面以下的蓄热池不占用地面空间，地面以上仍然可以作为其他用途，且低温相变材料蓄能密度高，与水蓄热相比体积小、蓄能密度高。由于所有盘管焊点在液面以上，且运行温度区间最低40℃，即使发生焊口泄漏，可以在液面以上进行焊接作业，方便检修。

附图说明：

图1：单个组合盘管的主视图，图中：1—主管2—单排盘管3—焊点

图2：组成盘管的U型管示意图

图3：盘管在蓄热池中的安装图，图中4—组合盘管5—牺牲阳极6—保温外池壁

具体实施方式

下面结合附图说明本实用新型的实施方式。

实施例1

本实施例所述蓄热池包括带有保温的外池壁6，四个组合盘管4，18个牺牲阳极5，主管1，以及填充的低温相变材料、池盖，参见图1-3。

蓄热池壁由水泥做成，水泥层内嵌保温层，水泥层表面做玻璃钢处理。

本例中低温相变材料选用性能如下表1的复合相变材料，复合相变材料可由商购获得。

表1低温相变材料性能(置于表的上部)

组合盘管、主管和支架所选材料均为不锈钢，表面涂覆防腐漆。组合盘管在蓄热池中的设置方式如图3所示，4个组合盘管由主管相连，两两并联，而后串联，用于低温相变材料的换热。主管的进出水口，分别设置在蓄热池的两侧，与供热系统相连。

每组组合盘管由5个盘管并联而成，如图1盘管侧视图。每个盘管由4个图2所示的U型管焊接而成，焊点在图1所示3的位置。盘管表面轧制5cm环形翅片。盘管的与主管的截面积之比为1：15，主管截面积为盘管截面积之和的1.5倍。盘管支架为工字不锈钢，用于盘管的辅助支撑。

牺牲阳极为柔性阳极材料，均匀分布在盘管附近，如图3(5)所示。牺牲阳极不与盘管接触，且与池盖绝缘，插入填充的低温相变材料中。牺牲阳极连接恒流电源负极，盘管连接恒流电源正极，保护电压为0.6V。

蓄热池上盖所选材料为碳钢，背面涂覆防腐漆，正面做保温处理。蓄热池上盖开阳极孔。牺牲阳极与蓄热池上盖绝缘处理。

实施案例2

本例提供一种煤改电集中供热系统，其包括电锅炉系统、软水系统、蓄热系统、供热管网系统及用户侧，电锅炉系统、软水系统、供热管网系统及用户侧均采用本领域常规设置，在此不进行赘述。该系统的主要改进在于蓄热系统的设计。

本例中蓄热系统包括5个如实施案例1所述的储热池，依靠蓄热池主管进出水口并联，实现蓄热和放热。

集中供热系统的工作过程如下：

蓄热时，电锅炉产生的120℃热水经过管网后与储热罐出水在一次换热器进行换热，换热后115℃热水给储热系统内储热材料进行充热；

放热时，用户侧40℃低温回水流入蓄热池中盘管进行热交换，高温回水进行集中供暖。

根据现有设计，蓄热水罐水流量200m³/h，储热时间10h，储水罐进出水温差60℃。则10个蓄热水罐总储热量60×200×10×4.2×1000/106＝504GJ；所需相变储热材料质量504÷330×1000＝1527t；需采用5套本实用新型的储热系统，考虑5％的体积余量：每个换热装置体积＝1527÷1.6÷5×1.05＝200.4m³，总占地面积为180㎡，现有技术中采用热水蓄热的总占地面积为456㎡，采用本实用新型的储热系统，其占地面积减小了60.5％，且不占地表面积。

本实用新型的蓄热系统与传统的储热罐相比具有单位体积储热密度大，总体蓄热体积小的优点，且采用地下设计，不占用地面空间；在满足相同供热需求的基础上，本实用新型的储热系统占用空间更小，能够轻松的对接到集中供热系统。

本实用新型的蓄热系统使用较低的成本，克服了低温相变材料有一定腐蚀性的问题，与高温相变材料相比，运行温度较低，可以直接进行维护，具有可维护性好，安全稳定等优势。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施案例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于煤改电的低温相变材料蓄热池，包括保温池，支架、换热组合盘管、两根主管和牺牲阳极；所述换热组合盘管连接在主管上，固定在支架上面，并设置在保温池中，保温池用于填充低温相变材料，其特征在于，所述保温池为设置在地面底下的水泥保温深池，在水泥层内嵌有保温层，水泥层表面设置玻璃钢层；所述换热组合盘管包括多个盘管，每个盘管由多个换热弯管首尾焊接而成，焊点位于顶部，换热弯管表面设置有多个翅片，所述两根主管为液体进出口管；所述牺牲阳极，为柔性阳极，设置在换热弯管附近，与换热弯管不相连，所述牺牲阳极，连接恒流源负极，换热弯管连接恒流源正极。

2.根据权利要求1所述的低温相变材料蓄热池，其特征在于，多个盘管并联固定连接在两根主管之间，主管的截面积大于所有盘管截面积之和。

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