专利名称：无源转换的高温蓄热电锅炉及其设计方法
无源转换的高温蓄热电锅炉及其设计方法本发明无源转换的高温蓄热电锅炉及其设计方法，是利用蓄热锅炉自身旋转，通过热管换热器改变热传导效率的一种最节能、最安全、最简单的换热方法。利用低谷电能蓄热是调控电网峰谷差的有效措施之一，有利于电力网的安全稳定运行，同时也避免了火电机组的调峰压力，节约能源，延长机组寿命。几年来高温蓄热技术异军突起，备受人们的关注和市场的认可。但是，因为高温(150°C )蓄热向采暖用温(75°C 左右)转换时，需要一高温循环系统配合。这套系统需要耐高温、高压的换热器、泵、阀等配件，它们不但价格昂贵，而且易老化、不耐用、维修较复杂，当泵运转时还需电能配合，因此单体建筑的供暖或小企业用热无法采用。本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种无源转换的高温蓄热电锅炉的设计方案。利用热管单向传导热量的原理，通过改变其与地面垂线的夹角，控制高温蓄热电锅炉按用户需求，持续地释放所蓄的高温热能。因此，取消了现有系统中，高温向中温转换时所需的耐高温高压的配套设备和动力电能，实现无动力源配合的能量转换系统。本发明中的主罐为高温蓄热电锅炉的承压蓄能罐。设计工作温度和蓄热量决定罐体的构造尺寸及制造工艺要求。主罐体上安装有电加热器、热管换热器、传感器和转动装置。工作时，主罐内充满经除氧和软化处理后的水和盐类做一次热媒。所选无机盐类应对主罐体内所有与一次热媒接触的金属器件表面有钝化或缓蚀作用。由于主罐体外表面设有绝热层，故其所蓄之高温热能主要通过高效换热元件-热管，向副罐中的二次热媒进行能量传递。由于一次热媒灌注在密闭的主罐体内，不与外界接触，保证主罐的罐体长寿、安全、 可靠运行。本发明中的副罐为常压容器。副罐中设置有生活用水换热器、直供电加热器、输出热接口和二次热媒。同时还设置有监测和控制传感器。二次热媒将从主罐中获得的热能， 通过循环系统向用热器输热，也可供生活用水提升温度。设置直供电加热器的目的是在主罐蓄能期间或蓄热不足时，临时对二次热媒进行加热时使用。二次热媒的选择，按外循环系统的工况确定。由于主罐和副罐联结成一体，热管换热器轴线与主、副罐圆心连线处在同一平面上。只要通过主罐罐体的旋转，改变热管轴线与地面垂线夹角，即可控制所蓄热能的输出， 可使用户随心所欲的使用低谷电能。在调控方面可以实现无人值守的自动化操作程序。以下结合附图对本发明做进一步阐述
图1是本发明的主视剖面图。图2是本发明的侧视图。图3是本发明四种工况位置示意图。附图1是本发明的主视剖面图。图示可见，本发明有主罐和副罐两部分组成。主罐包括主罐罐体1、电加热器3、热管换热器4、罐体旋转系统5、安全阀6等。副罐包括副罐罐体2、直供电加热器7、生活用水换热器8等。主副罐罐体外均设有绝热层9和温度传感器等。主罐与副罐采用栓接方式联结成一体。旋转靠步进电机驱动。附图2是本发明的侧视图。图示可见，本发明主罐外周上设置有支撑导轨10、旋转齿条11。副罐外周上设置有生活用水接口 12和供热接口 13个一对。
附图3是本发明的四种工况位置示意图。1号位为低谷电蓄能工作时，副罐所处位置。由于热管换热器轴线与地面垂线夹角小于90°，热管停止导热，主罐内一次热媒通过电加热器蓄积成高温热能。此时如果需要生活热水或临时用热，可通过副罐中的直供电加热器取热。因副罐的容积较小，升温较迅速，以备急需时使用。当蓄能达到设定温度时，设备自动切断电源。2号位为平、峰电时段利用主罐中蓄存的高温热媒向室内供热时副罐所处的工况位置。当热管换热器的轴线与地面垂线夹角等于或大于90°时，热管换热器开始工作。将一次热媒中的高温热能，经热管换热器传导给副罐中的二次热媒，二次热媒则通过供热循环系统向用热器供热。热量的输出可以很人性化的自动控制。如果所蓄热量不足时， 也可通过直供电加热器进行补充所需的热量。3号位为副罐检修或调换热管换热器时副罐所处的工况位置。此时热管换热器的轴线垂直于地平面，罐体上的热管换热器安装座在主罐的顶部，拆解时可避免一次热媒的外溢。4号位为新设备安装或主罐电加热器检修更换时，副罐所处的工况位置。因一次热媒是由电加热器安装孔处注入主罐体。此时电加热器安装座孔处于主罐体顶部，符合液体充装的工艺条件。当设备安装或移动时，为减轻高温蓄能电锅炉的重量，便于操作，可将一次热媒转移至其它容器中，定位后再灌注回主罐内。当修换电加热器时也同样在此位置操作，可避免一次热媒流失或充添不足。由于一次热媒是高温蓄热，可使设备体积较普通蓄热锅炉体积小40%左右。主、副罐采用栓接方式，便于二次热媒循环网络的清洗。配以人性化的操控系统，必将成为单体建筑供暖或小企业用热的首选。
权利要求
1.一种无源转换的高温蓄热电锅炉及其设计方法，其特征在于高温蓄热主罐的罐体与常温副罐的罐体联结成一体。
2.根据权利要求1所述的无源转换的高温蓄热电锅炉及其设计方法，其特征在于高温蓄热主罐的罐体与常温副罐的罐体联结处设置有热管换热器。
3.根据权利要求2所述的无源转换的高温蓄热电锅炉及其设计方法，其特征在于常温副罐的罐体上设置有供暖用热接口和生活用水接口。
4.根据权利要求1所述的无源转换的高温蓄热电锅炉及其设计方法，其特征在于一次热媒被密闭灌注在高温蓄热主罐的罐体内。
5.根据权利要求4所述的无源转换的高温蓄热电锅炉及其设计方法，其特征在于高温蓄热主罐的罐体外侧设置有旋转机构。
全文摘要
无源转换的高温蓄热电锅炉及其设计方法，是通过高效传热元件-热管，将承压蓄热主罐与常压副罐联结成一体。将蓄热主罐中利用低谷电所蓄热能，用于平、峰电时段的取暖或供热。在一次热媒向二次热媒传送能量时，节约了高压循环系统设备和电力能耗。使单体建筑供暖和小企业用热时，利用低谷电进行高温蓄热成为可能。
文档编号F24H7/00GK102252424SQ20101017884
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者李龙 申请人:李龙