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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