一种电加热固体蓄热余热利用系统及其方法与流程

[0001]
本发明属于电蓄热供暖领域，具体涉及一种电加热固体蓄热余热利用系统及其方法。


背景技术：

[0002]
随着经济的发展和社会的进步，人们生活水平不断提高的同时，对供暖也提出了更高的要求，在我国北方地区，采暖用能占据建筑能耗的一半以上，节能减排在现阶段仍是重中之重。
[0003]
结合节能减排以及国家实行峰谷电价的鼓励政策，电蓄热采暖技术在我国得到迅速发展。其作为一种新型储能技术，主要利用国家峰谷电价政策，在夜间谷电期间，通过电锅炉将电能转化为热量，一部分存储于蓄热设备中，一部分直接或间接供给热用户；到白天非谷电期间，再将蓄热设备中的热量释放出来，供热用户采暖。
[0004]
然而，由于固体蓄热式电加热机组在我国发展时间尚短，技术不够成熟，仍存在很大问题。蓄热体内温度可达800℃，极大增加了其蓄热能力。但原本蓄热体下层起支撑隔热作用而铺设的数层耐火隔热砖并不能完全隔绝热量，相反由于其导热能力，耐火砖内会传导储存大部分热量，却因其无法进行有效换热造成大量热损失。造成能源损耗增大，运行成本升高。


技术实现要素：

[0005]
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种电加热固体蓄热余热利用系统及其方法。
[0006]
本发明的技术方案是：一种电加热固体蓄热余热利用系统，包括蓄热体，所述蓄热体包括蓄热体上部和蓄热体下部，所述蓄热体上部外部设置有风路换热管道，所述蓄热体下部设置有水路换热管路，所述风路换热管道上设置有换热器，所述换热器与热用户的供热管路换热。
[0007]
更进一步的，所述蓄热体通过钢板分隔为蓄热体上部、蓄热体下部，所述钢板上铺有保温棉。
[0008]
更进一步的，所述风路换热管道包括风管，所述风管与蓄热体上部接通且呈封闭状，所述风管中设置有风机。
[0009]
更进一步的，所述供热管路包括与热用户连通的供热支管和回水支管，所述供热支管的入口以及回水支管的出口均接入到换热器，所述供热支管和回水支管为同径水管。
[0010]
更进一步的，所述水路换热管路包括对蓄热水箱进行蓄热的蓄热水管和对热用户进行补充供热的换热水管。
[0011]
更进一步的，所述蓄热水管包括将蓄热水箱中低温水送入到蓄热体下部内的低温水管和将高温水送入到蓄热水箱中的高温水管，所述低温水管、高温水管与蓄热体下部中的分水组件连通。
[0012]
更进一步的，所述换热水管包括与蓄热水箱连通的总管，所述总管上通过三通接头形成ⅰ号支管、ⅱ号支管，所述ⅰ号支管与供热支管连通，所述ⅱ号支管与回水支管连通，
所述ⅰ号支管、ⅱ号支管上均设置有温控阀。
[0013]
一种电加热固体蓄热余热利用系统的方法，包括以下步骤：
ⅰ
.蓄热体上部进行换热白天非谷电蓄热体放热过程，风管内低温风在风机驱动作用下，吹入蓄热体上部，通过蓄热砖风道换取热量，高温风通过风管进入换热器，加热二次侧；
ⅱ
.对热用户供热换热器的二次侧低温水进，高温水出，换取热量通过水管向热用户供暖；
ⅲ
.蓄热水箱进行蓄热同时，蓄热水箱在加压泵作用下，低温水管将低温水输送入蓄热体下部内的分水组件，经过换热后，高温水管将高温水流入蓄热水箱中；
ⅳ
.蓄热水箱内水温均匀上升蓄热水箱热水下进，冷水上出，根据水温升高，密度减小原理，增强水箱内冷热水循环，减少冷热分层现象，使得蓄热水箱内部温度均匀上升；
ⅴ
.蓄热水箱补充供热当蓄热体上部出风温度降低，或者换热器的热效率降低，不能满足热用户的供热需求时，开启蓄热水箱的换热水管，对热用户进行补充供热；
ⅵ
.维持进出水平衡热用户的回水支管与蓄热水箱的低温水管，平衡蓄热水箱的进出水。
[0014]
更进一步的，步骤
ⅴ
中，当蓄热水箱的水温满足二次侧供水温度时，ⅰ号支管开启。
[0015]
更进一步的，步骤
ⅴ
中，当蓄热水箱的水温不满足二次侧供水温度时，ⅱ号支管开启。
[0016]
本发明的有益效果如下：本发明通过蓄热体下部的水路换热管路充分利用了蓄热体内原本下层隔热耐火砖的热量，减少蓄热体内热损失。并通过蓄热水箱转化并储存其热量，极大程度的利用了蓄热体内原本的无效热量。
[0017]
本发明充分利用蓄热体内热量，并将其转换成蓄热水箱高温水以显热方式储存，在需要时输送热量，弥补热量不足，本方法节能无污染，操作简单。
附图说明
[0018]
图1 是本发明的整体示意图；图2 是本发明中蓄热体的结构示意图；图3 是本发明中蓄热体下部的示意图；图4 是本发明中耐火砖的结构立体图；其中：1
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蓄热体
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风机3
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蓄热水箱
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换热器5
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热用户21 风管31 热量表
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32
ꢀⅰ
号温控阀33
ꢀⅱ
号温控阀
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34
ꢀⅲ
号温控阀
35
ꢀⅳ
号温控阀41
ꢀⅴ
号温控阀
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42 水管11 蓄热体上部
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12 蓄热体下部13 保温棉
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14 钢板201 耐火砖
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202 孔道203 热管
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204 分水器205 热管进水管
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206 集水器207 热管出水管
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208 支撑架301 耐火砖挖孔。
具体实施方式
[0019]
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：如图1~4所示，一种电加热固体蓄热余热利用系统，包括蓄热体1，所述蓄热体1包括蓄热体上部11和蓄热体下部12，所述蓄热体上部11外部设置有风路换热管道，所述蓄热体下部12设置有水路换热管路，所述风路换热管道上设置有换热器4，所述换热器4与热用户5的供热管路换热。
[0020]
所述蓄热体1通过钢板14分隔为蓄热体上部11、蓄热体下部12，所述钢板14上铺有保温棉13。
[0021]
所述风路换热管道包括风管21，所述风管21与蓄热体上部11接通且呈封闭状，所述风管21中设置有风机2。
[0022]
所述供热管路包括与热用户5连通的供热支管和回水支管，所述供热支管的入口以及回水支管的出口均接入到换热器4，所述供热支管和回水支管为同径水管42。
[0023]
所述水路换热管路包括对蓄热水箱3进行蓄热的蓄热水管和对热用户5进行补充供热的换热水管。
[0024]
所述蓄热水管包括将蓄热水箱3中低温水送入到蓄热体下部12内的低温水管和将高温水送入到蓄热水箱3中的高温水管，所述低温水管、高温水管与蓄热体下部12中的分水组件连通。
[0025]
所述换热水管包括与蓄热水箱3连通的总管，所述总管上通过三通接头形成ⅰ号支管、ⅱ号支管，所述ⅰ号支管与供热支管连通，所述ⅱ号支管与回水支管连通，所述ⅰ号支管、ⅱ号支管上均设置有温控阀。
[0026]
所述蓄热体上部11中设置有无孔耐火砖，所述蓄热体下部12中设置有有孔的耐火砖201，所述耐火砖201中形成耐火砖挖孔301。所述无孔耐火砖和有孔耐火砖均为层叠码放。
[0027]
所述分水组件包括热管进水管205、热管出水管207，所述热管进水管205与低温水管连通，所述热管出水管207与高温水管连通，所述热管进水管205、热管出水管207分别位于耐火砖201的两侧。
[0028]
所述热管进水管205的自由端与分水器204连通，所述热管出水管207的自由端与集水器206连通，所述分水器204、集水器206外壁处通过多个热管203连通，所述耐火砖201层叠码放，其中的耐火砖挖孔301形成孔道202，所述热管203从孔道202中穿过。
号温控阀35。
[0046]
优选的，所述回水支管上还设置有
ⅴ
号温控阀41，所述
ⅴ
号温控阀41位于连通管、ⅱ号支管之间。
[0047]
当换热器二次侧与蓄热水箱3连管接通时，ⅳ号温控阀35开启，保持蓄热水箱3内进出水量平衡。同时，换热器回水支管上
ⅴ
号温控阀41通过控制系统调节开度，保证回水管42进入换热器水量。
[0048]
所述钢板14搭建于蓄热体下部12的耐火砖201顶层，用于分隔蓄热体1内部空间，所述保温棉13均匀铺设在钢板14上层，起到隔热作用，所述保温棉13上方铺设一层无孔蓄热砖，起简单支撑作用。
[0049]
所述耐火砖挖孔301为半圆柱状，上下两层耐火砖201对拼形成孔道202。
[0050]
所述蓄热水箱3架空地面放置，与蓄热体下部热管203存在高差。
[0051]
所述分水器204、集水器206通过分别支撑架208架空于两层热管203之间，上下两层热管分别以45
°
角与与分水器204、集水器206连通。
[0052]
一种电加热固体蓄热余热利用系统的方法，包括以下步骤：
ⅰ
.蓄热体上部进行换热白天非谷电蓄热体1放热过程，风管21内低温风在风机2驱动作用下，吹入蓄热体上部11，通过蓄热砖风道换取热量，高温风通过风管21进入换热器4，加热二次侧；
ⅱ
.对热用户供热换热器4的二次侧低温水进，高温水出，换取热量通过水管向热用户5供暖；
ⅲ
.蓄热水箱进行蓄热同时，蓄热水箱3在加压泵作用下，低温水管将低温水输送入蓄热体下部12内的分水组件，经过换热后，高温水管将高温水流入蓄热水箱3中；
ⅳ
.蓄热水箱内水温均匀上升蓄热水箱3热水下进，冷水上出，根据水温升高，密度减小原理，增强水箱内冷热水循环，减少冷热分层现象，使得蓄热水箱内部温度均匀上升；
ⅴ
.蓄热水箱补充供热当蓄热体上部11出风温度降低，或者换热器4的热效率降低，不能满足热用户5的供热需求时，开启蓄热水箱3的换热水管，对热用户5进行补充供热；
ⅵ
.维持进出水平衡热用户5的回水支管与蓄热水箱3的低温水管，平衡蓄热水箱3的进出水。
[0053]
步骤
ⅴ
中，当蓄热水箱3的水温满足二次侧供水温度时，ⅰ号支管开启，蓄热水箱3中的水直接为热用户供热。
[0054]
步骤
ⅴ
中，当蓄热水箱3的水温不满足二次侧供水温度时，ⅱ号支管开启，蓄热水箱3中的水经过换热器4换热升温后进行供热。
[0055]
传统蓄热体最底层为耐火砖起支撑隔热作用，但耐火砖并不能完全隔热，底层耐火砖依然存在并传导大量热量，造成大量热损失。
[0056]
本发明通过蓄热体下部热管换热系统，充分利用蓄热体内原本隔热砖的无效热量，减少蓄热体热损失。并在蓄热体内部储存热量减少，出风温度过低或换热器热效率不能满足热用户供暖需求时，可以使用通过热管换热储存于蓄热水箱中的高温水，提高换热器
热功率，满足热用户供暖需求，进一步提高电蓄热采暖系统热量转换效率。

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