本發(fā)明涉及能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種儲(chǔ)熱裝置及使用該儲(chǔ)熱裝置的電蓄熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著人類對(duì)能源需求的增長以及環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，電加熱導(dǎo)熱油爐技術(shù)成為解決能源問題的一種有效途徑。儲(chǔ)熱技術(shù)由于可以實(shí)現(xiàn)電加熱導(dǎo)熱油爐供暖系統(tǒng)24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，成為電加熱導(dǎo)熱油爐技術(shù)推向商業(yè)化的關(guān)鍵。

目前已經(jīng)商業(yè)化運(yùn)行的供暖系統(tǒng)中，儲(chǔ)熱系統(tǒng)大部分采用雙罐熔融鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)。但是熔融鹽儲(chǔ)熱技術(shù)存在儲(chǔ)熱材料熔點(diǎn)高，運(yùn)行和投資成本高等缺點(diǎn)。固體儲(chǔ)熱技術(shù)(混凝土，陶瓷，pcm)由于材料成本較低，運(yùn)行維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)，是非常有應(yīng)用前景的儲(chǔ)熱技術(shù)。然而，由于模塊內(nèi)部的換熱器結(jié)構(gòu)以及固體儲(chǔ)熱材料熱導(dǎo)率較低，傳熱流體的熱量不能及時(shí)的傳遞到材料內(nèi)部，使得充放熱的速率較慢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，有必要提供一種充放熱速度較快的儲(chǔ)熱裝置及使用該儲(chǔ)熱裝置的電蓄熱系統(tǒng)。

一種儲(chǔ)熱裝置，包括箱體、翅片式換熱器及儲(chǔ)熱材料，所述翅片式換熱器設(shè)于所述箱體內(nèi)，所述儲(chǔ)熱材料填充于所述箱體和所述翅片式換熱器之間；

所述翅片式換熱器包括傳熱管和設(shè)于所述傳熱管外側(cè)的翅片；

所述儲(chǔ)熱材料包括巖石、混凝土、沙石和石墨。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述傳熱管為彎曲形成的圓形管、螺旋形管或蛇形管。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述傳熱管為金屬管，所述翅片為金屬翅片。

一種電蓄熱系統(tǒng)，包括導(dǎo)熱油加熱裝置、儲(chǔ)熱裝置、油氣分離器、膨脹油箱和換熱器；

所述導(dǎo)熱油加熱裝置、所述儲(chǔ)熱裝置和所述油氣分離器依次連接并形成一個(gè)循環(huán)，所述油氣分離器的液體出口和所述導(dǎo)熱油加熱裝置連接；

所述油氣分離器的氣體出口和所述膨脹油箱連接；

所述換熱器和所述導(dǎo)熱油加熱裝置并聯(lián)，所述油氣分離器的液體出口和所述換熱器的導(dǎo)熱油進(jìn)口連接，所述換熱器的導(dǎo)熱油出口和所述儲(chǔ)熱裝置連接；

所述儲(chǔ)熱裝置包括箱體、翅片式換熱器及儲(chǔ)熱材料，所述翅片式換熱器設(shè)于所述箱體內(nèi)，所述儲(chǔ)熱材料填充于所述箱體和所述翅片式換熱器之間；

所述翅片式換熱器包括傳熱管和設(shè)于所述傳熱管外側(cè)的翅片；

所述儲(chǔ)熱材料包括巖石、混凝土、沙石和石墨。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述導(dǎo)熱油加熱裝置包括第一導(dǎo)熱油加熱單元，所述第一導(dǎo)熱油加熱單元包括依次連接的第一導(dǎo)熱油泵、第一導(dǎo)熱油爐和第一電動(dòng)閥，其中，所述第一導(dǎo)熱油泵和所述油氣分離器的液體出口連接，所述第一電動(dòng)閥和所述儲(chǔ)熱裝置連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述導(dǎo)熱油加熱裝置還包括第二導(dǎo)熱油加熱單元，所述第二導(dǎo)熱油加熱單元包括依次連接的第二導(dǎo)熱油泵、第二導(dǎo)熱油爐和第二電動(dòng)閥，所述第一導(dǎo)熱油加熱單元和所述第二導(dǎo)熱油加熱單元并聯(lián)連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述換熱器的導(dǎo)熱油進(jìn)口設(shè)有第三導(dǎo)熱油泵，所述換熱器的冷水進(jìn)口設(shè)有水泵。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括控制系統(tǒng)，所述導(dǎo)熱油加熱裝置與所述控制系統(tǒng)連接。

上述儲(chǔ)熱裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、儲(chǔ)熱裝置內(nèi)部通過設(shè)置翅片式換熱器，傳熱界面面積大，換熱效率高。

2、改層流為湍流，提高了換熱效率，降低了熱阻。

3、換熱速度快，耐高溫，耐高壓。

4、結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，重量輕，安裝方便，節(jié)約土建投資。

5、設(shè)計(jì)靈活，規(guī)格齊全，實(shí)用針對(duì)性強(qiáng)，節(jié)約資金。

6、應(yīng)用條件廣泛，適用較大的壓力、溫度范圍和多種介質(zhì)熱交換。

7、維護(hù)費(fèi)用低，易操作，清垢周期長，清洗方便。

8、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，可廣泛用于熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫(yī)藥、能源電子、機(jī)械輕工等領(lǐng)域。

上述電蓄熱系統(tǒng)，通過在儲(chǔ)熱模塊設(shè)置翅片式換熱器，并采用包括巖石、混凝土、沙石和石墨的儲(chǔ)熱材料，傳熱界面面積大，換熱效率高，充放熱速度快。且結(jié)構(gòu)簡單，檢修拆卸方便，維修成本低。此外，上述電蓄熱系統(tǒng)，使用導(dǎo)熱油作為導(dǎo)熱介質(zhì)對(duì)內(nèi)加熱儲(chǔ)熱裝置，對(duì)外放熱加熱換熱器內(nèi)的水，安全穩(wěn)定，不排放有毒有害氣體，無污染，熱效率高。

附圖說明

圖1為一實(shí)施方式的儲(chǔ)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一實(shí)施方式的蛇形傳熱管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為一實(shí)施方式的電蓄熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清晰，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請(qǐng)參閱圖1，一實(shí)施方式的儲(chǔ)熱裝置20，包括箱體22、翅片式換熱器24及儲(chǔ)熱材料(圖未示)。翅片式換熱器24設(shè)于箱體22內(nèi)，儲(chǔ)熱材料填充于箱體22和翅片式換熱器24之間。

翅片式換熱器24包括傳熱管和設(shè)于傳熱管外側(cè)的翅片。傳熱管為彎曲形成的圓形管、螺旋形管或蛇形管(如圖2所示)。傳熱管為金屬管，翅片為金屬翅片。翅片可以是平行設(shè)置的多個(gè)翅片，每個(gè)翅片上均設(shè)有多個(gè)通孔，彎曲的傳熱管穿設(shè)于通孔內(nèi)，并和翅片固定連接。翅片也可以是螺旋狀固定設(shè)于傳熱管外側(cè)的翅片?？梢岳斫?，翅片式換熱器24也可以為其他常規(guī)的結(jié)構(gòu)。翅片式換熱器24具有結(jié)構(gòu)簡單和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

儲(chǔ)熱材料包括巖石、混凝土、沙石和石墨。在實(shí)際工作中，儲(chǔ)熱材料還可以包括其他物質(zhì)。

上述儲(chǔ)熱裝置20，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、儲(chǔ)熱裝置內(nèi)部通過設(shè)置翅片式換熱器，傳熱界面面積大，換熱效率高。

2、改層流為湍流，提高了換熱效率，降低了熱阻。

3、換熱速度快，耐高溫，耐高壓。

4、結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，重量輕，安裝方便，節(jié)約土建投資。

5、設(shè)計(jì)靈活，規(guī)格齊全，實(shí)用針對(duì)性強(qiáng)，節(jié)約資金。

6、應(yīng)用條件廣泛，適用較大的壓力、溫度范圍和多種介質(zhì)熱交換。

7、維護(hù)費(fèi)用低，易操作，清垢周期長，清洗方便。

8、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，可廣泛用于熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫(yī)藥、能源電子、機(jī)械輕工等領(lǐng)域。

此外，請(qǐng)參閱圖3，還提供一實(shí)施方式的使用上述儲(chǔ)熱裝置20的電蓄熱系統(tǒng)100，包括導(dǎo)熱油加熱裝置10、儲(chǔ)熱裝置20、油氣分離器30、膨脹油箱40和換熱器50。

導(dǎo)熱油加熱裝置10、儲(chǔ)熱裝置20和油氣分離器30依次連接并形成一個(gè)循環(huán)，油氣分離器30的液體出口32和導(dǎo)熱油加熱裝置10連接。

油氣分離器30的氣體出口34和膨脹油箱40連接。循環(huán)過程中，使用油氣分離器30與膨脹油箱40達(dá)到自動(dòng)排氣與膨脹定壓的作用。

換熱器50和導(dǎo)熱油加熱裝置10并聯(lián)，油氣分離器30的液體出口32和換熱器50的導(dǎo)熱油進(jìn)口52連接，換熱器50的導(dǎo)熱油出口54和儲(chǔ)熱裝置20連接。

進(jìn)一步的，導(dǎo)熱油加熱裝置10包括第一導(dǎo)熱油加熱單元。第一導(dǎo)熱油加熱單元包括依次連接的第一導(dǎo)熱油泵12、第一導(dǎo)熱油爐14和第一電動(dòng)閥16。其中，第一導(dǎo)熱油泵12和油氣分離器30的液體出口32連接，第一電動(dòng)閥16和儲(chǔ)熱裝置20連接。

在圖3所示的實(shí)施方式中，導(dǎo)熱油加熱裝置還包括第二導(dǎo)熱油加熱單元。第二導(dǎo)熱油加熱單元包括依次連接的第二導(dǎo)熱油泵17、第二導(dǎo)熱油爐18和第二電動(dòng)閥19，第一導(dǎo)熱油加熱單元和第二導(dǎo)熱油加熱單元并聯(lián)連接。第二導(dǎo)熱油泵17和油氣分離器30的液體出口32連接，第二電動(dòng)閥19和儲(chǔ)熱裝置20連接?？梢岳斫?，導(dǎo)熱油加熱裝置還可以根據(jù)需要設(shè)置更多的導(dǎo)熱油加熱單元。

進(jìn)一步的，換熱器50的導(dǎo)熱油進(jìn)口52處設(shè)有第三導(dǎo)熱油泵60，換熱器50的冷水進(jìn)口56設(shè)有水泵70。

在圖3所示的實(shí)施方式中，換熱器50的導(dǎo)熱油出口54還設(shè)有第三電動(dòng)閥80。

進(jìn)一步的，電蓄熱系統(tǒng)100還包括控制系統(tǒng)，導(dǎo)熱油加熱裝置10與控制系統(tǒng)連接。通過控制系統(tǒng)，可以自動(dòng)控制導(dǎo)熱油加熱裝置10的開啟與關(guān)閉。可以理解，導(dǎo)熱油加熱裝置10的開啟與關(guān)閉也可以手動(dòng)進(jìn)行控制。

上述電蓄熱系統(tǒng)100導(dǎo)熱油加熱儲(chǔ)能過程如下：導(dǎo)熱油在第一導(dǎo)熱油爐14和第二導(dǎo)熱油爐18內(nèi)加熱后，通過第一電動(dòng)閥16、第二電動(dòng)閥19后進(jìn)入儲(chǔ)熱裝置20中的翅片式換熱器24，通過翅片式換熱器24和儲(chǔ)熱材料進(jìn)行換熱并將熱量存儲(chǔ)，進(jìn)行熱量交換后的導(dǎo)熱油接著進(jìn)入油氣分離器30，后進(jìn)入第一導(dǎo)熱油泵12和第二導(dǎo)熱油泵17增壓后，回到第一導(dǎo)熱油爐14和第二導(dǎo)熱油爐18完成循環(huán)。

上述電蓄熱系統(tǒng)100導(dǎo)熱油放熱過程如下：導(dǎo)熱油經(jīng)第三油泵60后進(jìn)入換熱器50，與進(jìn)入換熱器50的待加熱流體進(jìn)行熱交換后進(jìn)入第三電動(dòng)閥80，而后進(jìn)入儲(chǔ)熱裝置20，經(jīng)儲(chǔ)熱裝置20加熱后回到油氣分離器30后，再回到第三油泵60完成循環(huán)。

上述電蓄熱系統(tǒng)100，可以通過在用電低谷期間通過導(dǎo)熱油加熱裝置對(duì)導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱后，加熱后的導(dǎo)熱油進(jìn)入儲(chǔ)熱裝置20，并將熱量存儲(chǔ)在儲(chǔ)熱裝置20內(nèi)，在用電高峰期，又將存儲(chǔ)在儲(chǔ)熱裝置20中的熱量通過導(dǎo)熱油和換熱器傳遞給待加熱的流體，能夠充分利用低谷電價(jià)，運(yùn)行費(fèi)用低。

上述電蓄熱系統(tǒng)100，通過在儲(chǔ)熱模塊20設(shè)置翅片式換熱器24，并采用包括巖石、混凝土、沙石和石墨的儲(chǔ)熱材料，傳熱界面面積大，換熱效率高，充放熱速度快。且結(jié)構(gòu)簡單，檢修拆卸方便，維修成本低。此外，上述電蓄熱系統(tǒng)100，使用導(dǎo)熱油作為導(dǎo)熱介質(zhì)對(duì)內(nèi)加熱儲(chǔ)熱裝置20，對(duì)外放熱加熱換熱器50內(nèi)的水，安全穩(wěn)定，不排放有毒有害氣體，無污染，熱效率高。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。