[发明专利]一种陶瓷基体熔盐相变高温蓄热式谷电利用蒸汽发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒸汽发生装置，尤其是一种非氧化物陶瓷基体熔盐相变高温蓄热式谷电利用及蒸汽发生装置，属于谷能利用和蒸汽制备的技术领域。

背景技术

随着经济的高速发展和人民生活水平的提高，社会对能源的需求也显著的增加。然而，在白天高峰时期的用电量急剧增大的同时，夜间谷电却浪费严重，从而导致用电峰谷差越来越明显。一般地，发电、供电和用电是在同一时间完成的，因而储存电力比较困难，如果发出来的电力未能得到有效利用，它将以电网发热的方式损耗，从而造成大量的电能浪费。目前，以导热油为传热介质的相变蓄热技术的应用对于“削峰填谷”以及充分利用谷电方面具有显著的优点和广泛的开发应用前景。然而，现有的蓄热技术仍存在蓄热温度低、贮存能量小、体积较大以及释放过程不稳定的问题；同时，由于导热油的最高工作温度一般在300～400℃，当相变蓄热的温度过高时，导热油则容易发生老化结焦的现象，这就限制了导热油在高温蓄热领域的推广使用。

蒸汽在很多工业生产过程中都是常用的热介质，在生活以及工艺生产过程中也是必不可少的热源，目前，城市的工艺及工业生产用途的蒸汽供应主要由燃煤锅炉提供，而锅炉在生产蒸汽的同时会产生一定量的污染性气体。所以为了推行绿色环保的蒸汽生产方式，我们需要充分利用现有能源并改进其生产利用方式。因而，如何设计并提供一种蓄热温度高，结构紧凑和蓄/放热效率高的谷电利用及蒸汽制备的装置是目前急需解决的问题。

发明内容

发明目的：为了推行绿色环保的蒸汽生产方式，解决现有相变蓄热技术存在蓄热温度低、贮存能量小、设备体积较大、释放过程不稳定以及导热油不适宜在高温情况下(>400℃)进行工作的问题，本发明提供了一种非氧化物陶瓷基体熔盐相变高温蓄热式谷电利用及蒸汽发生装置，其能够在夜间低谷电时，将电能转化为热能进行储存，白天用电高峰期采用软水雾化后将热量导出，为用户提供生活热水并提供蒸汽。特别适用于有蒸汽需求和峰谷电价差明显或南方和北方无集中供暖管网地区的供暖和热水供应，同时还适合于风力发电和太阳能发电地区。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种陶瓷基体熔盐相变高温蓄热式谷电利用蒸汽发生装置，其特征在于，包括蓄热堆、蓄热堆保温结构、传热介质系统和换热系统；所述蓄热堆包括一钢性壳体和若干以列管式均匀布在所述钢性壳体内的蓄热单元；所述蓄热单元为中空结构且内部封装蓄热温度达到700℃以上的熔盐，外表面设有电加热装置；所述蓄热堆保温结构设于蓄热堆的外表面，包括导热层、相变保温层和水冷壁，所述水冷壁包括上水箱、下水箱和连接上下水箱的水管；所述传热介质系统包括水泵、电磁流量计、液压调节器、压力计和雾化喷头，所述水泵通过管路与下水箱相连，所述雾化喷头设于蓄热堆底部，将雾化后的软水喷入蓄热堆；所述换热系统包括换热器，所述换热器通过蒸汽管道与蓄热堆相连，通过水管道与上水箱相连，所述蒸汽管道上设有三通阀，可以根据用户及不同的工艺要求，调节三通阀的开度以及调节换热器的冷水流量，向用户提供热水和工艺用途的蒸汽。

作为优选，所述蓄热单元的外表面设有螺纹状凹槽，所述电加热装置嵌在凹槽中，包括螺纹状导热外壳和内部的电加热丝。

作为优选，所述蓄热堆的底部设有隔温板，所述雾化喷头的附属的管道布置在隔温板的下方，喷头布置在隔温板的上方。所述的雾化喷头采用空心圆锥雾化喷头。

作为优选，所述蓄热堆采用立式圆柱的布置形式，高度方向上大于横向直径距离(比例大于2：1)，使蓄热堆的内部上下两端能够形成较大温差，以确保软水雾化后可以充分换热形成饱和水蒸汽。

作为优选，所述蓄热单元包括中空圆柱结构的非氧化物陶瓷管，内部封装氯化物熔盐，熔盐体积不超过陶瓷管中空体积的80％，使用非氧化物陶瓷封头密封。

作为优选，所述蓄热堆保温结构包裹在所述钢性壳体的外部，从内向外依次为导热砖、相变保温层、水冷壁和聚氨酯复合板保温层。通过相变保温层形成的恒温墙以及水冷壁，可以减小高温蓄热堆与周围环境之间的温差，减少温差传热及辐射带来的热损失。

作为优选，所述相变保温层采用石蜡为相变材料，膨胀石墨作为相变材料的支撑载体，蓄热过程中，经过导热砖的传热，维持相变保温层内复合相变材料始终处于相变状态，形成一道恒温墙，减少高温蓄热堆的热损失。