一种非水液体介质的高压电极加热装置

【技术领域】

本发明涉及高电压电极加热设备的技术领域，特别是一种非水液体介质的高压电极加热装置。

【背景技术】

目前，随着我国经济的高速发展，对能源的需求也随之增长。在我国传统的能源消费结构中，煤炭比重呈下降趋势，石油天然气的比重持续上升。同时，太阳能、风能、水能以及生物质能源为代表的可再生能源受到了更广泛的关注。可再生能源储量巨大，但由于受到昼夜、季节、地理纬度、天气等自然条件的影响，给可再生能源的大规模应用增加了难度。为了使可再生能源成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，以供夜间或阴雨天使用。但蓄能也是能源利用中较为薄弱的环节之一，现提出一种非水液体介质的高压电极加热装置。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种非水液体介质的高压电极加热装置，能够利用过剩的可再生能源电，将非水液体介质在电极储能设备中加热以达到热量储存的目的。

为实现上述目的，本发明提出了一种非水液体介质的高压电极加热装置，包括外筒体、集合罐、喷嘴、电极、循环管路、喷射输送泵、液位计、中性电极、供液系统和出液系统，所述外筒体内部具有可储存非水液体介质的容腔，所述容腔内设有集合罐和至少一个电极，所述电极与高压电源相连，每个电极的下方设有一个中性电极，所述集合罐的外侧壁设有至少一组喷嘴，每组喷嘴分别与电极一一对应布置，所述外筒体的底部一侧与供液系统相连，另一侧与出液系统相连，所述外筒体内还安装有液位计，所述供液系统用于为外筒体提供非水液体介质，所述循环管路上配设有喷射输送泵，所述循环管路的出口与集合罐相连通，所述循环管路通过喷射输送泵将容腔内的非水液体介质输送至集合罐内，所述集合罐内的非水液体介质通过喷嘴喷射至电极，非水液体介质被电极加热后，流经中性电极排回容腔中，所述出液系统用于将外筒体内部加热后的高温非水液体介质输出。

作为优选，所述集合罐设置于外筒体的中心位置，所述电极为多个，并以集合罐的轴线为中心呈圆周均匀分布，所述电极为单相或者多相。

作为优选，所述电极的底部设有第一隔断挡座，所述第一隔断挡座上具有若干个自上至下依次布置的第一挡块。

作为优选，所述第一挡块呈圆环形结构，所述第一挡块的上端面具有自内向外逐渐向下倾斜的第一上斜面，所述第一挡块的下端面具有自内向外逐渐向上倾斜第一下斜面。

作为优选，所述电极的顶部设有第二隔断挡座，第二隔断挡座的结构与第一隔断挡座的结构相同。

作为优选，所述中性电极的上端面具有逐渐向下倾斜的第二上斜面。

作为优选，所述供液系统包括低温非水液体介质入口管路、低温非水液体介质入口管道阀门，以及配设于低温非水液体介质入口管路上的低温非水液体介质流量计和低温非水液体介质温度计。

作为优选，所述出液系统包括高温非水液体介质出口管路、高温非水液体介质出口管道阀门，配设于高温非水液体介质出口管路上高温非水液体介质流量计，以及设置于高温非水液体介质出口管路进口处的高温非水液体介质温度计和温度监控装置，所述温度监控装置用于控制高温非水液体介质出口管道阀门开启或关闭。

作为优选，所述外筒体的底部还设有排污阀管道，所述排污阀管道上安装有排污阀门。

作为优选，所述非水液体介质为熔融盐或离子液体。

作为优选，所述外筒体的侧壁还设有观察人孔。

本发明的有益效果：本发明可实现短时间内非水液体介质加热至高温，并可通过喷射输送泵变频调节非水液体介质在电极加热设备内循环和喷射的流速、流量，实现0-100％输出功率的无级控制。选择非水液体介质作为加热介质，在常压下就能具备更大的蓄热温区和储能密度，可根据需求灵活改造热能储存设备，适用于工业园区热能综合利用、电厂的调峰改造、太阳能发电储能以及大规模的民用传热。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明一种非水液体介质的高压电极加热装置的示意图；

图2是本发明一种非水液体介质的高压电极加热装置的外筒体内部的结构示意图；

图3是本发明一种非水液体介质的高压电极加热装置的电极的部分结构示意图。

1-外筒体，2-集合罐，3-喷嘴，4-电极，5-循环管路，6-喷射输送泵，7-液位计,8-中性电极，9-低温非水液体介质入口管路，10-低温非水液体介质流量计，11-低温非水液体介质温度计，12-低温非水液体介质入口管道阀门，13-高温非水液体介质出口管路，14-高温非水液体介质温度计，15-高温非水液体介质流量计，16-高温非水液体介质出口管道阀门，17-排污阀管道，18-排污阀门，19-第一隔断挡座，191-第一挡块，1911-第一上斜面，1912-第一下斜面，20-第二隔断挡座，21-观察人孔。

【具体实施方式】

参阅图1至图3本发明一种非水液体介质的高压电极加热装置，包括外筒体1、集合罐2、喷嘴3、电极4、循环管路5、喷射输送泵6、液位计7、中性电极8、供液系统和出液系统，所述外筒体1内部具有可储存非水液体介质的容腔，所述容腔内设有集合罐2和至少一个电极4，所述电极4与高压电源相连，每个电极4的下方设有一个中性电极8，所述集合罐2的外侧壁设有至少一组喷嘴3，每组喷嘴3分别与电极4一一对应布置，所述外筒体1的底部一侧与供液系统相连，另一侧与出液系统相连，所述外筒体1内还安装有液位计7，所述供液系统用于为外筒体1提供非水液体介质，所述循环管路5上配设有喷射输送泵6，所述循环管路5的出口与集合罐2相连通，所述循环管路5通过喷射输送泵6将容腔内的非水液体介质输送至集合罐2内，所述集合罐2内的非水液体介质通过喷嘴3喷射至电极4，非水液体介质被电极4加热后，流经中性电极8排回容腔中，所述出液系统用于将外筒体1内部加热后的高温非水液体介质输出。

高压电源通电极4作用于单一非水液体介质液柱，此液柱作为一段电阻，自身加热后流回外筒1底部。通过调节集合罐2中非水液体介质的输入量以及液位高度来调节喷射的速率以及流量，以达到加热功率的无级调节。在本实施例中，所述高压电源的电压范围在1-20kV，可根据加热蓄热介质以及总输出功率的要求调节加热功率。在本实施例中外筒体1的顶部还设有用以支撑各电极4的绝缘顶盖(图中未示出)。

进一步地，参阅图2，所述集合罐2设置于外筒体1的中心位置，集合罐2可匹配单根单相或者多根多相电极，在本实施例中，所述电极4为多个，并以集合罐2的轴线为中心呈圆周均匀分布，以提高单台加热设备的总输出功率。具体的，所述电极4为三组，集合罐2上在与电极4对应的位置设置三组喷嘴3。

进一步地，参阅图3，所述电极4的底部设有第一隔断挡座19，所述第一隔断挡座19上具有若干个自上至下依次布置的第一挡块191。在本实施例中，所述第一挡块191呈圆环形结构，所述第一挡块191的上端面具有自内向外逐渐向下倾斜的第一上斜面1911，所述第一挡块191的下端面具有自内向外逐渐向上倾斜第一下斜面1912。所述中性电极8的上端面具有逐渐向下倾斜的第二上斜面81，加热后的非水液体介质经过锯齿状电极4底部第一隔断挡座19和中性电极8后流入外筒体1底部，避免与底部非水液体介质联通造成短路。

进一步地，参阅图3，所述电极4的顶部设有第二隔断挡座20，第二隔断挡座20的结构与第一隔断挡座19的结构相同。设置第二隔断挡座20能够保证在非水液体介质部分气化后冷凝主要集中于下斜面上，有效的防止非水液体介质部分气化后在电极4表面冷凝附着后造成的爬电问题。当然，电极4顶部及底部的隔断挡座不限于图3中的齿状结构。

进一步地，所述供液系统包括低温非水液体介质入口管路9、低温非水液体介质入口管道阀门12，以及配设于低温非水液体介质入口管路9上的低温非水液体介质流量计10和低温非水液体介质温度计11。低温非水液体介质流量计10和低温非水液体介质温度计11与控制系统相连。其中，非水液体介质在进入供液系统时已通过外部加热系统加热为液体，并确保其温度高于其熔点10-50℃，以避免非水液体介质在外筒体1的容腔内凝结。

进一步地，所述出液系统包括高温非水液体介质出口管路13、高温非水液体介质出口管道阀门16，配设于高温非水液体介质出口管路13上高温非水液体介质流量计15，以及设置于高温非水液体介质出口管路13进口处的高温非水液体介质温度计14和温度监控装置，所述高温非水液体介质流量计15、高温非水液体介质温度计14、温度监控装置与控制系统相连，用于控制高温非水液体介质出口管道阀门16开启或关闭。当温度加热到低于其沸点或分解温度10-50℃时，开启高温非水液体介质出口管道阀门16将非水液体介质输出至外部的高温储罐。当非水介质温度低于其设定值，即温度高于其熔点50-100℃时，降低出液系统的输出流量或将高温非水液体介质出口管道阀门16彻底关闭。

进一步地，所述外筒体1的底部还设有排污阀管道17，所述排污阀管道17上安装有排污阀门18，方便排出内部的污垢，并在停炉时间排除剩余的介质，防止非水液体介质在外筒壁面上凝固。

进一步地，所述非水液体介质包括但不限于熔融盐或离子液体。

所述外筒体1的侧壁还设有观察人孔21，方便工作人员随时查看炉内运行状态，以及停炉期间进入炉内观察和设备维护。

本发明工作过程：

本发明一种非水液体介质的高压电极加热装置，非水液体介质在通过入口管路9进入高压电极加热装置的容腔中。系统中设有喷射输送泵6，非水液体介质通过循环管路5进入集合罐2。通过调整喷射输送泵6的频率控制非水液体介质在循环管路5中的流速和压力。非水液体介质通过喷嘴3喷射至电极。非水液体介质受到电压作用后发热升温，经过锯齿状电极4底部的第一隔断挡座19和中性电极8后流入外筒体1底部，避免了与底部非水液体介质联通造成短路。

在本实例中，外筒体1和非水液体介质入口管路9设有低温非水液体介质温度计11，可以实时检测入口以及外筒体1内非水液体介质的温度，并反馈给控制系统。根据不同的非水液体介质，选择最佳的输出温度，避免因为温度过高或过低问题造成的非水液体介质气化、分解以及凝固等问题。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。