一种温度均匀的分流式固体电蓄热节能装置的制作方法

1.本实用新型属于节能供热供暖技术领域，尤其涉及一种温度均匀的分流式固体电蓄热节能装置。


背景技术：

2.现如今，空气污染严重，人们对环保的要求进一步提高，为此，我国政府实施了“气代煤”、“电代煤”等工程来降低燃煤锅炉供热比例，以改善大气环境。与此同时，供电峰谷差逐年增大，人们通常在用电高峰期用电，这就造成低谷电能不能得到充分利用，给电网运行带来了较大的经济损失。固体电蓄热装置作为采暖热源是一种有助于减少煤炭燃烧、净化空气、充分利用低谷电能的装置，能够推动运用谷期电能，回避峰期电能，不但能够降低运行成本，同时也能够提高电网效率，起到了“移峰填谷”的作用。电蓄热供暖在使用过程中没有污染物排放，且可消纳风电，故电加热蓄热系统在清洁能源供暖中有着至关重要的作用。
3.但是传统的固体蓄热电加热系统中的通风道与加热丝共用通道，基于此种结构的风道设计，加热过程中空气流过加热丝会加速加热丝的氧化速度，从而缩短加热丝的使用寿命；另外，传统的固体蓄热电加热系统中的蓄热体上、下层温度不均，极易造成电热丝损坏，不利于放热阶段的均匀散热，致使放热结束前输出功率小于供暖负荷，需二次加热，违背固体蓄热设计的初衷。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种温度均匀的分流式固体电蓄热节能装置，基于通风孔道与加热孔道分开设计的结构，再结合对电动阀门开度的调整，有效解决了传统的固体蓄热电加热系统中存在的加热丝使用寿命短、蓄热体上下层温度不均的问题。
5.本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
6.一种温度均匀的分流式固体电蓄热节能装置，包括保温壳，保温壳内部安装有蓄热砖体、空气分配器、风机、换热器、分流挡板；蓄热砖体是由加热层和蓄热层上下间隔堆叠布置组成的多层结构，每个加热层和蓄热层均由多块单元砖体拼接组成，加热层内部沿其长度方向开设有多个贯通的加热孔道，加热孔道内均安装有电加热丝，蓄热层内部沿其长度方向开设有多个贯通的通风孔道；
7.空气分配器包括两个管径相同的出口管和一个进口管，出口管上安装有可远程控制开度的电动阀门；分流挡板安装在空气分配器与蓄热砖体之间，且两个出口管分别位于分流挡板两侧，分流挡板将蓄热砖体分为上部和下部两部分。
8.进一步地，每两个所述加热孔道之间均沿长度方向开设有贯通的测温孔道，测温孔道内均安装有红外温度传感器。
9.进一步地，所述蓄热砖体底部和顶部均安装有隔热板。
10.进一步地，所述加热层中的单元砖体均沿纵向布置，蓄热层中的单元砖体均沿横
向布置。
11.进一步地，所述通风孔道中安装有螺旋片。
12.进一步地，所述换热器为板式气水换热器，包括伸出至保温壳外的循环水进水管和循环水出水管。
13.进一步地，所述红外温度传感器通过modbus协议与主控系统信号连接，电动阀门、电加热丝、风机、换热器均与主控系统信号连接；电加热丝加热蓄热砖体，风机将保温壳内的空气送入空气分配器，空气从出口管排出，进入蓄热砖体的通风孔道热交换，形成热空气，热空气从通风孔道排出，进入换热器热交换，热交换后的空气重新由风机送入空气分配器。
14.本发明具有如下有益效果：
15.本实用新型利用分流挡板将蓄热砖体入口处的空气分流为上下两部分分别均匀进入通风孔道，使得蓄热砖体上下部分温度分部均匀，不仅能够减少各部件热疲劳损失，而且能够延长各部件使用寿命，同时提高热利用效率，更加节能环保。本实用新型将通风孔道与加热孔道分开设计，解决了电加热丝与流动空气长期接触而引起的加热丝氧化问题。本实用新型中的空气分配器可依据数字红外温度传感器测得的蓄热砖体各层温度控制电动阀门的开度，相应地增加或减少空气流量，使得蓄热砖体各层温度均匀一致，有利于均匀散热，同时便于评估蓄热装置的蓄热能力。
附图说明
16.图1为本实用新型所述固体电蓄热节能装置结构示意图；
17.图2为本实用新型所述蓄热砖体结构示意图；
18.图3为本实用新型所述加热层砖体示意图；
19.图4为本实用新型所述蓄热层砖体示意图；
20.图5为本实用新型所述加热孔道及测温孔道平面示意图；
21.图6为本实用新型所述通风孔道内部螺旋片布置平面示意图；
22.图7为本实用新型所述通风孔道内部螺旋片布置剖面图；
23.图8为本实用新型所述空气分配器结构示意图。
24.图中：1-保温壳；2-蓄热砖体；3-空气分配器；4-风机；5-换热器；6-分流挡板；7-隔热板；8-加热孔道；9-测温孔道；10-通风孔道；11-循环水进水管；12-循环水出水管；13-电加热丝；14-红外温度传感器；15-螺旋片；16-出口管；17-进口管。
具体实施方式
25.下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因为不能理解为对本实用新型的限制；术语“安装”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介
间接相连，还可以是两个元件内部的连通；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实用新型中的具体含义。
27.如图1所示，本实用新型所述的温度均匀的分流式固体电蓄热节能装置，包括保温壳1，保温壳1由矿棉、岩棉等高性能保温隔热材料制成，保温效率达95％以上，能够减少整个装置蓄热后的散热量；保温壳1内部安装有蓄热砖体2、空气分配器3、风机4、换热器5、分流挡板6、隔热板7。
28.如图1所示，蓄热砖体2底部和顶部均安装有隔热板7，优选地，隔热板7为蛭石隔热板7，用于增强蓄热砖体2的整体蓄热隔热能力。蓄热砖体2主要成分为氧化镁，保证在高温情况下，其抗压、克服自身重量的效果更好，热量传递以及蓄热效果也更好。
29.如图1、2所示，蓄热砖体2是由加热层和蓄热层上下间隔堆叠布置组成的多层结构，且每个加热层和蓄热层均由多块单元砖体拼接组成，优选地，加热层中的单元砖体均沿纵向布置，蓄热层中的单元砖体均沿横向布置。
30.如图1、2、3所示，加热层内部沿其长度方向开设有多个贯通的加热孔道8，每两个加热孔道8之间均沿长度方向开设有贯通的测温孔道9；如图3、5所示，加热孔道8内均安装有电加热丝13，用于加热蓄热砖体2，优选地，电加热丝13为铁铬铝电加热丝13；测温孔道9内均安装有红外温度传感器14，用于测量蓄热砖体2不同层的温度。
31.如图1、2、4所示，蓄热层内部沿其长度方向开设有多个贯通的通风孔道10，如图4、6、7所示，通风孔道10中安装有螺旋片15，使得进入通风孔道10中的空气降速，同时能够增加换热面积，一定程度上延长了空气在通风孔道10内的换热时间，强化换热，提高整个装置的蓄热能力；优选地，螺旋片15圈数为3圈，材质为铜。
32.如图1、8所示，空气分配器3包括两个管径相同的出口管16和一个进口管17，出口管16上安装有可远程控制开度的电动阀门，用于控制出口的空气的流量。分流挡板6安装在空气分配器3与蓄热砖体2之间，且两个出口管16分别位于分流挡板6两侧，分流挡板6将蓄热砖体2分为上部和下部两部分，使得由空气分配器3送入蓄热砖体2的空气一分为二，分别进入上部的通风孔道10和下部的通风孔道10。
33.如图1所示，换热器5为板式气水换热器5，占用空间小且具有较高的换热效率，换热器5包括伸出至保温壳1外的循环水进水管11和循环水出水管12；由通风孔道10出来的热空气进入换热器5中，与换热器5内的循环水进行热量交换，升温后的循环水从循环水出水管12排出，送入末端供暖管网使用；而换热后降温的空气在风机4的作用下送入空气分配器3，然后重新送入蓄热砖体2中，形成一个完整的循环。
34.实际工程应用中，本实用新型所述的温度可控的分流式固体电蓄热节能装置，需要配合相应的主控系统来使用，其中，红外温度传感器14通过modbus协议与主控系统信号连接，电动阀门、电加热丝13、风机4、换热器5均与主控系统信号连接，具体工作过程如下：
35.用电低谷期(即谷电期间)，加热孔道8中的电加热丝13通电工作，电能转化为热能存储在蓄热砖体2中；谷电至峰电期间，在电加热丝13的作用下，将蓄热砖体2内的温度保持在800℃左右，达到用户端供暖负荷，测温孔道9中的红外温度传感器14实时测温，并将测得的温度数据传递至主控系统的触摸屏上显示；峰电期间，风机4工作，带动空气进入空气分配器3中，再由空气分配器3的出口管16排出至蓄热砖体2的通风孔道10中，进行换热，换热升温后的空气进入换热器5，与换热器5中的循环水进行热量交换，升温后的循环水从循环
水出水管12排出，送入末端供暖管网使用，而换热后降温的空气在风机4的作用下送入空气分配器3，然后重新送入蓄热砖体1中。
36.在此过程中，蓄热砖体2上、下部分的空气流量相同时，随着温度的升高，蓄热砖体2上部分的温度明显高于下部分温度，导致温度分布不均，不仅会加大各部件热疲劳损失，减短使用寿命，同时不利于评价整个装置的蓄热能力，容易造成蓄热符合不能够满足供暖负荷。因此，主控系统根据蓄热砖体2上部和下部的温度偏差，通过控制电动阀门的开度大小来保持蓄热砖体2上部和下部温度均匀。
37.另外，主控系统还能够根据接收到的温度数据计算出蓄热砖体2的蓄热量，从而指导施工人员对蓄热砖体2结构进行调整，以实现节能与经济效益最大化；其中，蓄热砖体2的蓄热量计算公式如下所示：
38.q＝hc×m×
δt
×n39.其中，q表示蓄热量；hc表示空气与单元砖体内通风孔道10之间的表面传热系数；m表示单元砖体内通风孔道10的换热面积；δt表示空气与蓄热砖体2之间的平均换热温差；n表示单元砖体的数量。
40.所述实施例中，电加热丝13、风机4、换热器5均采用的是现有的结构，因而对具体的工作原理、控制原理以及结构不再加以赘述；红外温度传感器14与主控系统之间的数据通信原理以及触摸屏显示温度的原理均为现有技术，本实用新型不再加以赘述；主控系统根据温差数据对电动阀门的远程控制也是沿用的现有技术，本实用新型不再加以赘述。所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。