本发明涉及一种蓄热锅炉恒温恒量出风装置及其出风方法。
背景技术：
热能储存技术用于解决热能供给与需求失配的矛盾，是提高能源的利用效率和保护环境的重要技术。固体电蓄热式锅炉在用电低谷时段，通过电阻元件加热固体电蓄热器以存储显热；在需要大量用热的用电高峰期，由风机输送空气至固体电蓄热器并带走热量，经过空气/水换热器或者直接输出热风将热量传递给热用户。
蓄热锅炉在释热过程中，输出热风的温度会随着蓄热体内部温度的降低而降低，出风侧设备如换热器等周尔复始的在这种变温工况下工作，对设备使用寿命都产生一定的影响。风量的变化将导致输出功率不稳定，从而增加用户端操作复杂性，而且无法满足需要稳定功率运行的工业应用。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是为了克服现有蓄热锅炉在变温输出热风，输出功率不稳定，对使用寿命产生一定的影响等缺陷，提供一种蓄热锅炉恒温恒量出风装置及其出风方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种蓄热锅炉恒温恒量出风装置，其特点在于，其包括蓄热体、主路管道、支路管道、风机、第一调节阀、第二调节阀和第一温度传感器，所述蓄热体设置在所述主路管道上并与所述主路管道相连通，所述主路管道的进口和所述支路管道的进口均连接于所述风机，所述支路管道的出口连接于所述主路管道，且所述支路管道的进口和出口分别位于所述蓄热体的两侧，所述第一调节阀连接于所述主路管道并用于调节所述主路管道的开度，所述第二调节阀连接于所述支路管道并用于调节所述支路管道的开度，所述第一温度传感器连接于所述主路管道并位于所述蓄热体的出风口处，且所述第一温度传感器电连接于外部的控制系统；
外部的所述控制系统用于接收所述第一温度传感器检测到的实时温度并对应其内部的设定值，从而来分别控制所述第一调节阀和所述第二调节阀的开度调节。
在本方案中，采用上述结构形式，第一温度传感器能够检测出蓄热体所排出空气的出风温度，通过出风温度的变化来调节第一调节阀和第二调节阀的开度，从而实现恒温恒量出风，保证了热量的恒定输出，解决了长期以来只能变温输出热风和输出功率不稳定等技术问题。同时，在释放热量的过程中，无需对风机的参数调节，且保障输出功率的稳定性并改善换热器等后端设备服役环境，有效避免了对设备的损坏。
较佳地，所述第一调节阀和所述第二调节阀均为可调节的阀门或者挡风板。
较佳地，所述蓄热锅炉恒温恒量出风装置还包括有挡风部件，所述挡风部件连接于所述主路管道上并用于控制所述主路管道的开通，且所述挡风部件位于所述蓄热体的出风口的后端。
在本方案中，采用上述结构形式，通过挡风部件控制主路管道的开关，且能够有效避免蓄热体在蓄热储能过程中的热量流出。
较佳地，所述蓄热锅炉恒温恒量出风装置还包括有第一流量计，所述第一流量计连接于所述主路管道；
和/或，所述蓄热锅炉恒温恒量出风装置还包括有第二流量计，所述第二流量计连接于所述支路管道。
在本方案中，采用上述结构形式，通过第一流量计便于操作人员对主路管道内空气流速的检测，提高了蓄热锅炉恒温恒量出风装置的安全稳定性。
另外，通过第二流量计便于操作人员对支路管道内空气流速的检测，提高了蓄热锅炉恒温恒量出风装置的安全稳定性。
较佳地，所述蓄热锅炉恒温恒量出风装置还包括有第二温度传感器，所述第二温度传感器连接于所述主路管道的进口或者所述支路管道；
和/或，所述蓄热锅炉恒温恒量出风装置还包括有第三温度传感器，所述第三温度传感器连接于所述主路管道的出口并位于所述支路管道出口的末端。
在本方案中，采用上述结构形式，通过第二温度传感器便于操作人员对主路管道或者支路管道的入口温度的检测，提高了蓄热锅炉恒温恒量出风装置的安全稳定性。
另外，通过第二温度传感器便于操作人员对主路管道与支路管道内空气最终混合之后的混合空气温度，提高了蓄热锅炉恒温恒量出风装置的安全稳定性。
一种蓄热锅炉恒温恒量的出风方法，其特点在于，其利用蓄热锅炉恒温恒量出风装置，所述蓄热锅炉恒温恒量出风装置包括蓄热体、主路管道、支路管道、风机、第一调节阀和第二调节阀，所述蓄热体设置在所述主路管道上并与所述主路管道相连通，所述主路管道的进口和所述支路管道的进口均连接于所述风机，所述支路管道的出口连接于所述主路管道，且所述支路管道的进口和出口分别位于所述蓄热体的两侧，所述第一调节阀连接于所述主路管道并用于调节所述主路管道的开度，所述第二调节阀连接于所述支路管道并用于调节所述支路管道的开度，所述出风方法包括以下步骤：
s1、测量出所述主路管道中位于所述蓄热体的出风口处的出风温度tair,o；
s2、根据所述出风温度tair,o计算出所述第一调节阀的阻力系数
s3、外部的控制系统根据所述第一调节阀的阻力系数
在本方案中，采用上述结构形式，在本方案中，采用上述结构形式，通过检测出蓄热体所排出空气的出风温度，随着出风温度的变化来调节第一调节阀和第二调节阀的开度，从而实现恒温恒量出风，保证了热量的恒定输出，解决了长期以来只能变温输出热风和输出功率不稳定等技术问题。同时，在释放热量的过程中，无需对风机的参数调节，且保障输出功率的稳定性并改善换热器等后端设备服役环境，有效避免了对设备的损坏。
较佳地，在所述步骤s2中包括有：
步骤s2.1、根据所述出风温度tair,o分别计算出所述主路管道的主路风量g主路和所述支路管道的支路风量g支路；
步骤s2.2、根据所述主路管道的主路风量g主路和所述支路管道的支路风量g支路分别计算出所述主路管道的主路流量u主和所述支路管道的支路流量u支；
步骤s2.3、根据所述主路管道的主路流量u主和所述支路管道的支路流量u支计算出所述第一调节阀的阻力系数
较佳地，在所述步骤s2.1中：
在所述步骤s2.3中：
p主路＝p支路＝△p
其中，q为所述蓄热体的释热功率，tout为所述主路管道与所述支路管道内的空气最终混合后排出的混合空气温度，tair,i为所述主路管道的入口或者所述支路管道的入口内空气的入口温度，cp主路为所述主路管道内的主路空气比热容，cp支路为所述支路管道内的支路空气比热容，△p为所述风机的压损，p主路为所述主路管道的主路压损，p支路为所述支路管道的支路压损，λ主为所述主路管道的主管摩擦系数，λ支为所述支路管道的支管摩擦系数，l主为所述主路管道的主管长度，d主为所述主路管道的主管直径，l支为所述支路管道的支管长度，d支为所述支路管道的支管直径，λ蓄为所述蓄热体内的风道摩擦系数，l蓄为所述蓄热体内的风道长度，d蓄为所述蓄热体内的风道当量直径，
较佳地，在所述步骤s2.1中，测量出在所述主路管道的入口或者所述支路管道的入口的所述入口温度tair,i，测量出在所述主路管道的出口处并位于所述支路管道出口的末端的所述混合空气温度tout。
较佳地，在所述步骤s2.2中，测量出所述主路管道的主路流量u主，测量出所述支路管道的支路流量u支。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的蓄热锅炉恒温恒量出风装置及其出风方法，通过出风温度的变化来调节第一调节阀和第二调节阀的开度，从而实现恒温恒量出风，保证了热量的恒定输出。同时，有效避免了对设备的损坏。
附图说明
图1为本发明实施例的蓄热锅炉恒温恒量出风装置的结构示意图。
图2为本发明实施例的蓄热锅炉恒温恒量的出风方法的流程图。
图3为本发明实施例的蓄热锅炉恒温恒量的出风方法的蓄热体的出风温度与空气流量的坐标图。
图4为本发明实施例的蓄热锅炉恒温恒量的出风方法的主路管道流量比例与第一调节阀的阻力系数、第二调节阀的阻力系数的坐标图。
附图标记说明：
蓄热体1
主路管道2
支路管道3
风机4
第一调节阀5
第二调节阀6
第一温度传感器7
挡风部件8
第二温度传感器9
第三温度传感器10
第一流量计11
第二流量计12
具体实施方式
下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
如图1所示，本发明实施例的蓄热锅炉恒温恒量出风装置包括蓄热体1、主路管道2、支路管道3、风机4、第一调节阀5、第二调节阀6和第一温度传感器7，蓄热体1设置在主路管道2上并与主路管道2相连通，主路管道2的进口和支路管道3的进口均连接于风机4，支路管道3的出口连接于主路管道2，且支路管道3的进口和出口分别位于蓄热体1的两侧。外部的空气通过风机4的进口进入至蓄热锅炉恒温恒量出风装置内，部分空气将会进入至主路管道2内，该部分空气将会通过主路管道2上的蓄热体1，使得部分空气吸收蓄热体1内的热量并迅速升温，最终通过蓄热体1的出风口排出并经过支路管道3的出口位置；其余空气将会进入至支路管道3内，最终通过支路管道3的出口排出，与加热升温后的部分空气混合，实现冷空气和热空气的最终混合后排出主路管道2。
第一调节阀5连接于主路管道2并用于调节主路管道2的开度，第二调节阀6连接于支路管道3并用于调节支路管道3的开度，第一温度传感器7连接于主路管道2并位于蓄热体1的出风口处，第一温度传感器7用于检测从蓄热体1的出风口排出的热空气温度，且第一温度传感器7电连接于外部的控制系统。外部的控制系统用于接收第一温度传感器7检测到的实时温度并对应其内部的设定值，从而来分别控制第一调节阀5和第二调节阀6的开度调节。第一温度传感器7能够检测出蓄热体1所排出空气的出风温度，该排出的空气还未与支路管道3内的空气混合，根据第一温度传感器7所检测的实时温度能够分别计算出主路管道2和支路管道3的流速，之后就能够分别计算出第一调节阀5的阻力系数和第二调节阀6的阻力系数，通过第一调节阀5的阻力系数和第二调节阀6的阻力系数从而来调节第一调节阀5和第二调节阀6的开度，从而实现恒温恒量出风，保证了蓄热锅炉恒温恒量出风装置所排出空气的热量恒定输出，解决了长期以来只能变温输出热风和输出功率不稳定等技术问题。同时，在排出空气所释放热量的过程中，无需对风机4的参数调节，且保障输出功率的稳定性并改善换热器等后端设备服役环境，有效避免了对设备的损坏。
蓄热锅炉恒温恒量出风装置在释放热量的过程中，空气通过蓄热体1并加热升温，从而将蓄热体1内的热量输出至外部供热，且输出热量恒定，大大减少了用户端操作的复杂性，且满足需要稳定功率运行的工业应用。当然，也可以经换热器换热后，进入风机4再循环利用。蓄热锅炉恒温恒量出风装置在蓄热过程中，为了防止蓄热体1内的热量发生外漏现象。蓄热锅炉恒温恒量出风装置还可以包括有挡风部件8，挡风部件8连接于主路管道2上并用于控制主路管道2的开通，且挡风部件8位于蓄热体1的出风口的后端。蓄热锅炉恒温恒量出风装置中蓄热体1在蓄热储能过程中，通过挡风部件8控制主路管道2的关闭，能够有效避免蓄热体1在蓄热储能过程中的热量流出。优选地，挡风部件8位于蓄热体1的出风口处。其中，挡风部件8可以为可调节的阀门或者挡风板，且第一调节阀5和第二调节阀6均也可以为可调节的阀门或者挡风板。
蓄热锅炉恒温恒量出风装置还可以包括有第一流量计11，第一流量计11连接于主路管道2。通过第一流量计11便于操作人员对主路管道2内空气流速的检测，提高了蓄热锅炉恒温恒量出风装置的安全稳定性。
蓄热锅炉恒温恒量出风装置还可以包括有第二流量计12，第二流量计12连接于支路管道3。通过第二流量计12便于操作人员对支路管道3内空气流速的检测，提高了蓄热锅炉恒温恒量出风装置的安全稳定性。
蓄热锅炉恒温恒量出风装置还可以包括有第二温度传感器9，第二温度传感器9连接于主路管道2的进口或者支路管道3。通过第二温度传感器9便于操作人员对主路管道2或者支路管道3的入口温度的检测，提高了蓄热锅炉恒温恒量出风装置的安全稳定性。
蓄热锅炉恒温恒量出风装置还可以包括有第三温度传感器10，第三温度传感器10连接于主路管道2的出口并位于支路管道3的出口的后端。通过第三温度传感器10便于操作人员对主路管道2与支路管道3内空气最终混合之后的混合空气温度，提高了蓄热锅炉恒温恒量出风装置的安全稳定性。
如图1、图2、图3和图4所示，本发明实施例的蓄热锅炉恒温恒量的出风方法利用蓄热锅炉恒温恒量出风装置来实现，该蓄热锅炉恒温恒量出风装置包括蓄热体1、主路管道2、支路管道3、风机4、第一调节阀5和第二调节阀6，蓄热体1设置在主路管道2上并与主路管道2相连通，主路管道2的进口和支路管道3的进口均连接于风机4，支路管道3的出口连接于主路管道2，且支路管道3的进口和出口分别位于蓄热体1的两侧，第一调节阀5连接于主路管道2并用于调节主路管道2的开度，第二调节阀6连接于支路管道3并用于调节支路管道3的开度。
本发明实施例的蓄热锅炉恒温恒量的出风方法包括以下步骤：
步骤101、测量出主路管道2中位于蓄热体1的出风口处的出风温度tair,o。
在该步骤中，空气在经过蓄热体1加热并升温成热空气，测量出该热空气的温度就为出风温度tair,o，在蓄热体1释热完成后瞬时的出风温度tair,o。可以通过第一温度传感器7来采集，也可以通过热电偶测得的蓄热体1出风口的出风温度tair,o。
步骤102、根据出风温度tair,o计算出第一调节阀5的阻力系数
在步骤102中，通过出风温度tair,o可以计算出主路管道2与支路管道3之间的流量比例，之后就可以计算出第一调节阀5的阻力系数
步骤s2.1、根据出风温度tair,o分别计算出主路管道2的主路风量g主路和支路管道3的支路风量g支路。
在该步骤s2.1中，可以运用计算公式为：
其中，tout为主路管道2与支路管道3内的空气最终混合后排出的混合空气温度，tair,i为主路管道2的入口或者支路管道3的入口内空气的入口温度，cp主路为主路管道2内的主路空气比热容，cp支路为支路管道3内的支路空气比热容。
混合空气温度tout就是蓄热锅炉恒温恒量出风装置最终排出的空气温度，该混合空气温度tout是确定值；入口温度tair,i分两种情况，第一种情况就是外部环境的空气温度，没有经过换热器，该入口温度tair,i则是确定值，另一种情况的经过换热器之后再重复利用的空气温度，可以通过换热器功率一定或者温度计来计算得出。主路空气比热容cp主路和支路空气比热容cp支路的数值会随着空气温度的变化而发生改变，蓄热锅炉恒温恒量出风装置可以在使用之前测量出不同空气温度的数值。
当然，在该步骤s2.1中，也可以测量出在主路管道2的入口或者支路管道3的入口的入口温度tair,i，测量出在主路管道2的出口处并位于支路管道3出口的末端的混合空气温度tout。通过测量出入口温度tair,i和混合空气温度tout便于操作人员的检测，保证了蓄热锅炉恒温恒量的出风方法实现恒温恒量的出风。
由于蓄热锅炉恒温恒量出风装置能够实现恒温恒量出风，在设定蓄热体1所释热功率一定的情况下，通过如下公式也可以计算出主路管道2的主路风量g主路和支路管道3的支路风量g支路的具体数值：
其中，q为蓄热体1的释热功率。
步骤s2.2、根据主路管道2的主路风量g主路和支路管道3的支路风量g支路分别计算出主路管道2的主路流量u主和支路管道3的支路流量u支。
在该步骤s2.2中，由于主路管道2和支路管道3的横截面积在使用之前可以测量出来，即是确定值，从而可以测量分别计算出主路管道2的主路流量u主和支路管道3的支路流量u支。
当然，在该步骤s2.2中，也可以测量出主路管道2的主路流量u主，测量出支路管道3的支路流量u支。通过测量出主路流量u主和支路流量u支便于操作人员对支路管道3的检测，保证了蓄热锅炉恒温恒量的出风方法实现恒温恒量的出风。
步骤s2.3、根据主路管道2的主路流量u主和支路管道3的支路流量u支计算出第一调节阀5的阻力系数
在该步骤s2.3中，蓄热锅炉恒温恒量出风装置在排出空气所释放热量的过程中，风机4的参数是一定，风机4的压损△p也是一定，由于主路管道2与支路管道3之间为并联管路，主路管道2和支路管道3的压力损失也相同。
p主路＝p支路＝△p
其中，△p为风机4的压损，p主路为主路管道2的主路压损，p支路为支路管道3的支路压损，从而可以得出p主路和p支路的数值。
主路管道2的压力损失包括有第一调节阀5的局部损失以及第一调节阀5之外的主管压力损失，支路管道3的压力损失同样包括有第二调节阀6的局部损失和第二调节阀6之外的支管压力损失，可以运用如下计算公式为：
其中，λ主为主路管道2的主管摩擦系数，λ支为支路管道3的支管摩擦系数，l主为主路管道2的主管长度，d主为主路管道2的主管直径，l支为支路管道3的支管长度，d支为支路管道3的支管直径，λ蓄为蓄热体1内的风道摩擦系数，l蓄为蓄热体1内的风道长度，d蓄为蓄热体1内的风道当量直径，
主管长度l主、主管直径d主、支管长度l支、支管直径d支、风道长度l蓄、风道当量直径d蓄、主路局部阻力系数
本发明实施例的蓄热锅炉恒温恒量出风装置的蓄热体1为一个蓄热容量30.4kwh的固体蓄热锅炉，采用镁铁蓄热砖，风机4位于蓄热体1的冷风侧，支路管道3位于蓄热体1的下部空间，室温空气经风机4进入蓄热体1和支路管道3。蓄热体1在释热时，排出的热空气与支路管道3的室温空气混合后，经主路管道2的出口排出。蓄热体1的释热功率q为3800w，在释热过程中，蓄热体1的出风温度tair,o不断降低，主路管道2的主路风量g主路增大，保持总风量不变，支路管道3的支路流量u支需不断减小，具体情况通过图3可知。在蓄热锅炉恒温恒量出风装置内设定总压力为300pa，维持风机4的参数不变，蓄热体1在释热过程中，主路管道2在不同流量下，可以确定第一调节阀5的阻力系数
步骤103、外部的控制系统根据第一调节阀5的阻力系数
在该步骤中，外部的控制系统用于接收第一调节阀5的阻力系数
本发明实施例的蓄热锅炉恒温恒量的出风方法通过检测出蓄热体1所排出空气的出风温度，随着出风温度的变化来调节第一调节阀5和第二调节阀6的开度，从而实现恒温恒量出风，保证了热量的恒定输出，解决了长期以来只能变温输出热风和输出功率不稳定等技术问题。同时，在释放热量的过程中，无需对风机4的参数调节，且保障输出功率的稳定性并改善换热器等后端设备服役环境，有效避免了对设备的损坏。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。