CN110243003A - 一种用于煤改电的低温相变材料蓄热池 - Google Patents
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Abstract
本发明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。本发明具有体积小易于维护的优点。
Description
技术领域
本发明涉及节能、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***。
技术背景
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。
本发明提出一种使用低温相变材料蓄热池,用于在集中供暖***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。
发明内容
为了解决现有问题,本发明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 和阴极保护牺牲阳极;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;所述阴极保护牺牲阳极,为柔性阳极,设置在换热弯管附近, 与换热弯管不相连,所述阴极保护牺牲阳极,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℃。
本发明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 露,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发明的实施方式。
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***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,***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***,其包括电锅炉***、软水***、蓄热***、供热管 网***及用户侧,电锅炉***、软水***、供热管网***及用户侧均采用本领域常规设置, 在此不进行赘述。该***的主要改进在于蓄热***的设计。
本例中蓄热***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***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***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套本发明的储热***,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㎡,采用本发明的储热***,其占地面积减小了60.5%,且不占地表面积。
本发明的蓄热***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,本发明的储热*** 占用空间更小,能够轻松的对接到集中供热***。
本发明的蓄热***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。
以上所述仅为本发明的较佳实施案例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原 则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
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、两根主管和阴极保护牺牲阳极;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,所述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,设置在换热弯管附近,与换热弯管不相连,所述阴极保护牺牲阳极,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。
3.根据权利要求1所述的蓄热池,其特征在于,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℃。
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