一种贯通式多回程固体电蓄热装置

技术领域

本发明涉及一种固体电蓄热领域技术，尤其涉及一种空气在贯通式通道内的电加热和蓄热体内多次折返循环流动的固体电蓄热装置。

背景技术

固体电蓄热装置是一种在谷电时段，采用电加热元件将电能转换成热能存储在蓄热砖中，使用时，再将蓄热砖中的热量释放出来的装置。现有技术中的固体电蓄热装置存在的主要问题一是由于传热效果差，电热元件的温度高，电热元件寿命短，二是蓄热材料在高温下绝缘性能大大下降，很容易造成电气短路、过流烧坏电热元件故障，因此开发一种强化换热，可靠电气绝缘性能高电压大容量的固体蓄热存在必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种贯通式多回程固体电蓄热装置，以解决上述背景中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种贯通式多回程固体电蓄热装置，该装置外部设有保温墙，保温墙上开设有检修门，内部由单个或数量不等的多个贯通式空气循环回路构成，每个空气循环回路包括：若干个电加热单元、若干个蓄热单元、换热器、变频风机、管路系统及阀门附件等。其特征在于：变频风机出口的空气在贯通式通道内，经多个回程折返流动，回程数量为偶数，至少是2；每个回程中布置的电加热单元、蓄热单元数量不等，根据电压等级、蓄热功率和最高蓄热温度而定。沿空气流动方向，空气从最后一个回程的最后一个蓄热单元流出进入换热器中，从换热器流出后最后进入变频风机的入口完成一个空气循环回路。所述的空气循环回路上，换热器空气进口与出口之间设置有旁通管路，旁通管路上设置有旁通阀。

优选的，所述若干个蓄热单元，蓄热材料可以采用不同耐热温度的材质，沿空气流动方向，第一回程的蓄热单元的蓄热材料要求的耐热等级最低，最后一个回程要求的蓄热材料等级最高；在每个回程中，空气流动上游流经的蓄热单元的蓄热材料要求的耐热等级最低，最后一个蓄热材料要求的耐热等级最高。

优选的，若干个蓄热单元由正方形的蓄热砖层层码放而成，在同一层上，每块蓄热砖与相邻的四块留有风道间隙，其上一层砖，则摆放在这四块砖流出的十字形风道间隙的中间，依次摆放形成蜂窝状多孔蓄热砌体，蓄热单元空气流入的第一排蓄热砖仅仅下部留有风道间隙，流出的最后一排蓄热砖仅仅上部留有风道间隙，引导空气从蓄热单元下部进，从蓄热单元的上部流出。所述的蓄热单元结构也可由耐热钢或铸铁与耐热材料混合构建成，无须考虑蓄热单元的绝缘性能。

优选的， 所述的所有回程上，与空气流动方向垂直的蓄热单元为一排蓄热单元，在一排蓄热单元中，两个蓄热单元之间用蓄热砖隔离；每排的第一个与最后一个回程的蓄热单元与外保温墙之间用蓄热砖隔离；相邻两个回程之间的风道与外保温墙之间用蓄热砖隔离。

优选的，沿空气流动方向上，所述的一个回程上的所有电加热单元为一列；所有回程上，垂直于空气流动方向的所有电加热单元为一排。对于每一排电加热单元，两个电加热单元之间设有隔墙，隔墙上设有人孔，第一个和最后一个回程上的电加热单元与外界之间的保温墙上设有检修门，当一排电加热单元人孔和检修门全部打开时，可以形成一个检修维通道。

优选的，所有电加热单元，电气上首尾相连，形成串联电路，星型接入高压交流电源。沿空气流动方向上，变频风机出口第一个电加热单元的一个电气接线端子与星型接法的相电压相连，另一个接线端子与第二电加热单元的一个电气接线端子相连，依次类推，最后一个电加热单元的一个电气接线端子接入中性点，中性点良好接地，三个空气循环回路构成三相星型接法。还可以是沿空气流动方向上，第一回程的电加热单元与星型接法的相电压相连，每一排的电加热单元电气串联，每一排的最后一回程的电加热单元的一个电气接线端子接入中性点。

优选的，所述若干电加热单元电气绝缘等级不同。与星型接法相电压点靠近的电加热单元采用最高等级的电气绝缘，与星型接法中性点靠近的电加热单元电气绝缘等级最低。

优选的，所述电加热单元内部由电热丝、电热带、电热管等电阻发热元件与绝缘陶瓷、支撑板与绝缘平台等组成。所述的绝缘平台由两层波纹形绝缘平板与一层带风道绝缘层构成，带风道绝缘层内由若干长方体金属材料或非金属材料构建的电加热单元支撑，贯穿一排所有电加热单元，对电加热单元起到支撑作用，并形成风道冷却绝缘平台。

优选的，所述一种贯通式多回程固体电蓄热装置，该装置内部由单个或数量不等的多个贯通式空气循环回路构成并联构成，其并联数量由电蓄热的容量所决定，容量大则并联的数量多。

与现有技术相比，本发明有益效果是：电加热元件与蓄热材料完全隔离，蓄热材料无须考虑高温电气绝缘，只需考虑耐热等级；在蓄热量一定的条件下，分成若干个蓄热单元，每个蓄热单元可以选用不同耐热等级的材料，以上降低了固体电蓄热材料的使用条件，大大降低了高温材料的使用量，节约了蓄热材料成本。本发明提出的贯通式多回程空气循环方案强化了对流换热，电热元件以及绝缘材料的散热条件好，电热元件的寿命长。电加热单元的电气接线方法，使得耐高温与抗高电压问题分离，解决了现有技术中需要同时考虑耐高温与抗高压问题，绝缘成本可以大大降低，实现了高电压大容量下固体电蓄热稳定运行。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明水平剖视图。

图2为本发明A-A局部剖视图。

图3为本发明B-B局部剖视图。

图4为本发明若干电加热单元电气接线方案之一示意图。

图5为本发明若干电加热单元电气接线方案之二示意图。

附图中，各标号所代表的设备如下。

1-第一回程，2-第二回程，3-第三回程，4-最后一个回程，5-电加热单元，6-旁通管路，7-变频风机，8-换热器，9-换热器入口阀，10-旁通阀，11-隔墙，12-人孔，13-蓄热单元，14-检修门，15-蓄热砖，16-保温墙，17-风道，18-方形蓄热砖，19-电气接线端子，20-绝缘穿墙套 ，21-绝缘陶瓷，22-支撑板，23-电阻电热元件，24-波纹形绝缘平板，25-风道绝缘层，26-电加热单元支撑。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1--5，本发明提供一种技术方案：一种贯通式多回程固体电蓄热装置，该装置外部设有保温墙（16），保温墙（16）上开设有检修门（14），内部由单个或数量不等的多个贯通式空气循环回路构成，每个空气循环回路包括：若干个电加热单元（5）、若干个蓄热单元（13）、换热器（8）、变频风机（7）、管路系统及阀门附件等。其特征在于：变频风机（7）出口的空气在贯通式通道内，经多个回程折返流动，回程数量为偶数，至少是2；每个回程中布置的电加热单元（5）、蓄热单元（13）数量不等，根据电压等级、蓄热功率和最高蓄热温度而定。沿空气流动方向，空气从最后一个回程（4）的最后一个蓄热单元（13）流出进入换热器（8）中，从换热器（8）流出后最后进入变频风机（7）的入口完成一个空气循环。所述的空气循环回路上，换热器（7）空气进口与出口之间设置有旁通管路（6），旁通管路上设置有旁通阀（10）。

本发明所述若干个蓄热单元（13），蓄热材料可以采用不同耐热温度的材质，沿空气流动方向，第一回程（1）的蓄热单元（13）的蓄热材料要求的耐热等级最低，最后一个回程（4）要求的蓄热材料等级最高；在每个回程中，空气流动上游流经的蓄热单元（13）的蓄热材料要求的耐热等级最低，最后一个蓄热材料要求的耐热等级最高。

本发明所述若干个蓄热单元（13）由正方形的蓄热砖（18）层层码放而成，在同一层上，每块蓄热砖（18）与相邻的四块留有风道间隙，其上一层砖，则摆放在这四块砖流出的十字形风道间隙的中间，依次摆放形成蜂窝状多孔蓄热砌体，蓄热单元（13）空气流入的第一排蓄热砖仅仅下部留有风道间隙，流出的最后一排蓄热砖仅仅上部留有风道间隙，引导空气从蓄热单元（13）下部进，从蓄热单元（13）的上部流出。所述的蓄热单元（13）结构也可由耐热钢或铸铁与耐热材料混合构建成，其结构见图2、3所示，无须考虑蓄热单元（13）的绝缘性能。

本发明所述的所有回程上，与空气流动方向垂直的蓄热单元（13）为一排蓄热单元（13），在一排蓄热单元（13）中，两个蓄热单元（13）之间用蓄热砖（15）隔离；第一个与最后一个回程的蓄热单元（13）与外保温墙（16）之间用蓄热砖（15）隔离；相邻两个回程之间的风道（17）与外保温墙（16）之间用蓄热砖（15）隔离。

本发明沿空气流动方向上，所述的一个回程上的所有电加热单元（5）为一列；所有回程上，垂直于空气流动方向的所有电加热单元（5）为一排。对于每一排电加热单元（5），两个电加热单元（5）之间设有隔墙（11），隔墙上设有人孔（12），第一个和最后一个回程上的电加热单元（5）与外界之间的保温墙（16）上设有检修门（14），当一排电加热单元（5）人孔（12）与检修门（14）全部打开时，可以形成一个检修维通道。

本发明所有电加热单元（5），电气上首尾相连，形成串联电路，星型接入高压交流电源。沿空气流动方向上，变频风机（7）出口第一个电加热单元（5）的一个电气接线端子（19）与星型接法的相电压相连，另一个接线端子（19）与第二电加热单元（13）的一个电气接线端子（19）相连，依次类推，最后一个电加热单元（5）的一个电气接线端子（13）接入中性点，中性点良好接地，三个空气循环回路构成三相星型接法。还可以是沿空气流动方向上，第一回程（1）的电加热单元（5）与星型接法的相电压相连，每一排的电加热单元（5）电气串联，每一排的最后一回程（4）的电加热单元（5）的一个电气接线端子（19）接入中性点。

本发明所述若干电加热单元（5）电气绝缘等级不同。与星型接法相电压点靠近的电加热单元（5）采用最高等级的电气绝缘，与星型接法中性点靠近的电加热单元（5）电气绝缘等级最低。

本发明所述电加热单元（5）内部由电热丝、电热带、电热管等电阻发热元件（23）与绝缘陶瓷（21）、支撑板（22）与绝缘平台等组成。所述的绝缘平台由两层波纹形绝缘平板（24）与一层带风道绝缘层（25）构成，带风道绝缘层（25）内有若干长方体金属材料或非金属材料构建的绝缘支撑（26），贯穿一排所有电加热单元（5），对电加热单元（5）起到支撑作用，并形成风道冷却绝缘平台。

本发明所述一种贯通式多回程固体电蓄热装置，该装置内部由单个或数量不等的多个贯通式空气循环回路构成并联构成，其并联数量由电蓄热的容量所决定，容量大则并联的数量多。

本实施例的一个具体应用为如图1所示，低谷电期间，系统开始工作。变频风机（7）打出的循环空气进入第一个回程（1），在第一个回程（1）中，空气经由若干蓄热单元（13）电加热单元（5）加热后经风道（17）转向进入第二个回程（2），依次类推，从最后一个回程（图中为第4个回程，数量为偶数，最少为2，数量不定）的蓄热单元（13）流出后进入换热器（8）放出热量，再进入变频风机（7）完成一个循环回路的热量交换过程。供热回路中的低温回水进入换热器（7）中，接受换热器（8）的热量被加热成较高温度的热水或蒸汽从换热器（8）流出，带走换热器（8）的热量。当外界不需要供热时，关闭换热器入口阀（9），完全打开旁通阀（10），进入100%蓄热模式工作；当外界供热负荷需要调整时，可通过上述两个阀门的开启程度配合来适应供热负荷变化，旁通阀（10）开启越大，供热负荷越低，反之，亦然。与仅靠变频风机（7）调节的方式相比，很大程度上，扩大了热负荷调节的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。