固体蓄热系统的制作方法

1.本发明涉及固体电蓄热设备技术领域，尤其涉及一种固体蓄热系统。


背景技术：

2.固体蓄热是一种利用低价电时间段将电能转化为热能存储于固体蓄热材料中，在需要提供热量时通过必要的取热手段进行热量释放的蓄热方式。固体电蓄热的优点有：蓄热温度高、占用空间小蓄放热效率快、性能稳定等，可广泛应用于区域采暖、电厂调峰和工业生产用热等领域。
3.但是，固体蓄热系统的蓄热体会与循环空气进行直接接触，同时由于循环系统密闭性能较差，运行过程中会伴有水汽、杂质等腐蚀性物质进入腔体，这都会影响到蓄热体的使用寿命和工作性能。而且加热体也可能与循环空气发生直接接触，也不利于加热体的长期运行。此外，蓄热装置腔体中的其他金属部件等也会一定程度地受到不洁净的循环空气氧化腐蚀。目前，对于加热体可通过包覆耐高温耐腐蚀的材质避免氧化，但是制造工艺复杂，成本较高，对与蓄热体之间的换热有影响。对于蓄热体的抗氧化处理，还可以采用增设气体惰性化处理装置，通过消除固体蓄热系统内部的氧气，从而减缓电热丝的氧化。然而，增设一套气体惰性化处理装置不仅增加了系统的初始投资和维护费用，还使得系统设计更加复杂。而且，循环空气的部分热量会在惰性化处理过程中造成浪费，导致热能利用效率降低。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种固体蓄热系统，用以解决现有技术中的固体蓄热系统中的主要部件易受到带有水汽、腐蚀性气体等杂质的循环空气的氧化腐蚀的缺陷，提高系统的工作性能和使用寿命。
5.本发明实施例提供一种固体蓄热系统，包括由保温墙围设而成的腔体，所述腔体内填充有保护气；还包括设于所述腔体内的蓄热体、换热器和高温风机，所述蓄热体内设有气流通道和加热体，所述换热器的第一换热侧用于连接外部的用热设备，所述高温风机用于驱动所述保护气在所述腔体内循环流动；所述保护气依次经过所述高温风机的出风口、所述蓄热体内的所述气流通道、所述换热器的第二换热侧后回流至所述高温风机的进风口。
6.根据本发明一个实施例的固体蓄热系统，还包括高压储气罐，所述保温墙上开设有补气口，所述高压储气罐的出口连接于所述补气口，以向所述腔体内补入所述保护气。
7.根据本发明一个实施例的固体蓄热系统，所述高压储气罐的出口通过补气阀连接于所述补气口，所述腔体还设有压力计，所述压力计电连接于所述补气阀。
8.根据本发明一个实施例的固体蓄热系统，所述加热体沿所述气流通道的长度方向设于所述气流通道内。
9.根据本发明一个实施例的固体蓄热系统，所述腔体内位于所述高温风机的出风口
和所述蓄热体内的所述气流通道之间还布设有导流挡板，所述导流挡板与所述气流通道相对应。
10.根据本发明一个实施例的固体蓄热系统，位于所述蓄热体的上部、中部和下部的所述气流通道的进口和出口分别安装有测温装置。
11.根据本发明一个实施例的固体蓄热系统，所述蓄热体的底部通过支撑框架固定于所述腔体内，所述支撑框架的底部设有绝热层。
12.根据本发明一个实施例的固体蓄热系统，所述保温墙的内侧还设有隔热层。
13.根据本发明一个实施例的固体蓄热系统，所述换热器的第一换热侧通过供水管路和回水管路连接于外部的所述用热设备。
14.根据本发明一个实施例的固体蓄热系统，所述保护气包括氮气、氩气、氦气和二氧化碳中的一种或者多种。
15.本发明实施例提供的固体蓄热系统，利用保护气在蓄热系统的腔体中循环流动换热，在系统储热时，利用谷电对加热体进行通电加热，将谷电电能转换为加热体的热能，通过蓄热体与加热体进行换热将该热能存储下来，用于白天的供热；在系统供热时，利用循环的保护气与蓄热体进行换热，将其中存储的热量取出，温度较高的保护气通过换热器将热量传递给外部的用热设备，满足用热需求。由于保护气中不含氧气、水汽等腐蚀性气体，能够有效避免蓄热系统内与气体接触的部件的氧化腐蚀，为系统提供了惰性保护作用，降低了对其余部件材料的使用限制，增大了其余部件材料的可选择范围，提高了系统的工作性能与使用寿命，还可以避免增加空气的除湿除氧等洁净处理程序，降低了系统的初始投资和运维费用。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
17.图1是本发明实施例提供的一种固体蓄热系统的结构示意图。
18.附图标记：
19.1、保温墙；
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2、蓄热体；
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3、换热器；
20.4、高温风机；
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5、气流通道；
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6、加热体；
21.7、高压储气罐；
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8、补气口；
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9、导流挡板；
22.10、测温装置；
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11、支撑框架；
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12、隔热层；
23.13、供水管路；
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14、回水管路。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。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发明实施例中的具体含义。
26.需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明实施例中的具体含义。
27.如图1所示，本发明实施例提供的一种固体蓄热系统，包括由保温墙1围设而成的腔体，腔体内填充有保护气；还包括设于腔体内的蓄热体2、换热器3和高温风机4，蓄热体2内设有气流通道5和加热体6，换热器3的第一换热侧用于连接外部的用热设备，高温风机4用于驱动保护气在腔体内循环流动；保护气依次经过高温风机4的出风口、蓄热体2内的气流通道5、换热器3的第二换热侧后回流至高温风机4的进风口。
28.具体地，保护气主要是防止固体蓄热系统内被保护的物质，例如换热器3、加热体6等，被空气中的氧气、水汽氧化。保护气必须是化学性质稳定，且不易与保护物发生化学反应的气体，一般是化学性质不活泼的气体，可以为氮气、氩气、氦气和二氧化碳中的一种或者多种气体的混合气。本实施例中主要以保护气为氮气进行说明。
29.蓄热体2可以由多个蓄热镁砖堆砌而成，蓄热镁砖可耐高温，易获取蓄热能力强。蓄热体2内还安装有多个加热体6，加热体6可以是金属棒，加热体6可以利用谷电加热，其温度上升迅速，且耐高温，结构稳定，对蓄热体2还可起一定的支撑保护作用。蓄热体2内还开设有贯通左右两端的气流通道5，蓄热体2可以安装于腔体内靠近顶部的位置，有利于温度较高的保护气的流通，高温风机4和换热器3则可以安装于腔体内靠近底部的位置，有利于换热后温度较低的保护气的回流。
30.气流通道5的右端与高温风机4的出风口相对，利用高温风机4驱动腔体内的保护气流入气流通道5内，与储存热量的蓄热体2进行换热，温度升高；气流通道5的左端与换热器3的第二换热侧相对，从气流通道5流出的保护气经过换热器3的第二换热侧，可以将保护气的热量传递至换热器3的第一换热侧内的换热介质，实现热量的输出。换热器3可以采用热水-空气、空气-空气、蒸汽-空气、导热油-空气等类型。换热后的保护气再重新回流至高温风机4的进风口，形成一个气流循环，循环的风速与风量可以根据具体的换热负荷要求进行调整。
31.在系统储热时，利用谷电对加热体6进行通电加热，将谷电电能转换为加热体6的热能，通过蓄热体2与加热体6进行换热将该热能存储下来，用于白天的供热；在系统供热时，利用循环的保护气与蓄热体2进行换热，将其中存储的热量取出，温度较高的保护气通过换热器3将热量传递给外部的用热设备，满足用热需求。
32.本实施例提供的固体蓄热系统，利用保护气在蓄热系统的腔体中循环流动换热，由于保护气中不含氧气、水汽等腐蚀性气体，能够有效避免蓄热系统内与气体接触的部件的氧化腐蚀，为系统提供了惰性保护作用，降低了对其余部件材料的使用限制，增大了其余部件材料的可选择范围，提高了系统的工作性能与使用寿命，还可以避免增加空气的除湿除氧等洁净处理程序，降低了系统的初始投资和运维费用。
33.进一步地，如图1所示，本实施例提供的固体蓄热系统还包括高压储气罐7，保温墙1上开设有补气口8，高压储气罐7的出口连接于补气口8，以向腔体内补入保护气。由于长期运行后，保护气的循环风量可能会由于累积泄漏而不足，此时可利用高压储气罐7通过补气口8向腔体内补充保护气。腔体内的保护气压力优选为正压工况，即大于外界大气压力，以防止室外的空气往腔体内渗漏。
34.更进一步地，高压储气罐7的出口通过补气阀(图中未示出)连接于补气口8，补气阀可以采用电动阀。腔体还设有压力计(图中未示出)，压力计电连接于补气阀。通过监测腔体内的保护气实时压力，来控制保护气所需的循环风量，当保护气压力低于设定值范围时，则进行补充保护气。此外，保温墙1上还可以开设有排气孔，排气孔通过排气阀连接于外部大气，当保护气压力过高或者需要对腔体进行泄压时，则进行适当排空。排气阀也可以采用电动阀，排气阀也可以电连接于压力计。
35.进一步地，如图1所示，加热体6沿气流通道5的长度方向设于气流通道5内。通过将加热体6的加热通道与循环保护气的气流通道5合并，增大了循环保护气的对流换热面积，避免了加热体6的过热或者受热不均匀，提高了换热效率。
36.进一步地，如图1所示，腔体内位于高温风机4的出风口和蓄热体2内的气流通道5之间还布设有导流挡板9，导流挡板9与气流通道5相对应。具体地，导流挡板9可以水平设置，多个导流挡板9可以沿竖直方向均匀间隔地安装在保温墙1的内壁。通过在高温风机4的出风口的上方均布导流挡板9，能够使保护气气流较为均匀地通入各气流通道5中，避免了上部气流量过余，下部气流量不足的现象，防止蓄热体2的下部因为换热不充分而过热。
37.进一步地，如图1所示，位于蓄热体2的上部、中部和下部的气流通道5的进口和出口分别安装有测温装置10。测温装置10可以采用热电偶温度计等，用于测量加热和冷却过程中蓄热体内的温度分布，通过其温度大小来判定气流组织是否合理。
38.进一步地，如图1所示，蓄热体2的底部通过支撑框架11固定于腔体内，支撑框架11可以采用金属材质，呈阵列布置，为蓄热体2提供稳定的支撑。支撑框架11的底部设有绝热层，减少地面漏热。
39.进一步地，如图1所示，保温墙1的内侧还设有隔热层12。具体地，保温墙1和隔热层12可以是多种复合高温区保温材料的组合，同时其厚度应当满足结构载荷称压设计要求。
40.进一步地，本实施例中换热器3采用热水-空气换热器，即气-水换热器，换热器3的第一换热侧通过供水管路13和回水管路14连接于外部的用热设备，供水管路13和回水管路14可以是直接用于用户侧的生活热水供应，也可以用于市政热网的供热供回水。
41.通过以上实施例可以看出，本发明提供的固体蓄热系统，利用保护气在蓄热系统的腔体中循环流动换热，在系统储热时，利用谷电对加热体6进行通电加热，将谷电电能转换为加热体6的热能，通过蓄热体2与加热体6进行换热将该热能存储下来，用于白天的供热；在系统供热时，利用循环的保护气与蓄热体2进行换热，将其中存储的热量取出，温度较高的保护气通过换热器3将热量传递给外部的用热设备，满足用热需求。由于保护气中不含氧气、水汽等腐蚀性气体，能够有效避免蓄热系统内与气体接触的部件的氧化腐蚀，为系统提供了惰性保护作用，降低了对其余部件材料的使用限制，增大了其余部件材料的可选择范围，提高了系统的工作性能与使用寿命，还可以避免增加空气的除湿除氧等洁净处理程序，降低了系统的初始投资和运维费用。
42.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。