一种低氧方式换热的固体电蓄热-锅炉系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112629025A(43)申请公布日2021.04.09(21)申请号201910947062.6(22)申请日2019.10.08(71)申请人沈阳工程学院地址110136辽宁省沈阳市沈北新区蒲昌路18号(72)发明人刘吉堂王启民李一峰(51)Int.Cl.F24H7/02(2006.01)F24H9/18(2006.01)F24H9/20(2006.01)F28D20/00(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图2页(54)发明名称一种低氧方式换热的固体电蓄热-锅炉系统(57)摘要一种低氧方式换热的固体电蓄热-锅炉系统，涉及一种固体电蓄热锅炉，所述的方案包括：（1）固体电蓄热-锅炉系统中布置燃气燃烧装置和氧传感器；（2）燃烧装置布置在高温风道接近锅炉高温风进口处，燃气射流方向与空气同向；氧传感器布置在燃烧装置的上游，靠近燃烧装置的高温风道内；（3）氧传感器测量通道中氧的含量，氧含量高于3--6%时开启燃烧装置，低于此数据时，关闭燃烧装置，保持通道中处于低氧气氛。本发明的优点在于：将系统中的传热工质空气中的部分氧转化成二氧化碳，不但减少了高温氧腐蚀，还强化了辐射和对流两种形式的传热，减少了设备和运行成本，少量的燃气燃烧热量也补充到锅炉中，没有造成额外的能量消耗。CN112629025ACN112629025A权利要求书1/1页1.本发明有别于现有技术的特征在于：（1）固体电蓄热-锅炉系统中布置燃烧装置和氧传感器；（2）燃烧装置布置在高温风道接近锅炉高温风进口处，燃气射流方向与空气同向；氧传感器布置在燃烧装置的上游，靠近燃烧装置的高温风道内；（3）根据氧传感器测量通道中氧的含量高低，控制燃烧装置的开闭，一般氧含量高于3--6%时开启燃烧装置，低于此数据时，关闭燃烧装置，保持通道中的环境处于低氧气氛。2.如权利要求1所述，本发明的核心是：在“固体电蓄热-锅炉系统”中特定的位置安装燃气燃烧装置和氧传感器，通过燃气的燃烧，控制系统内处于低氧气氛。2CN112629025A说明书1/2页一种低氧方式换热的固体电蓄热-锅炉系统技术领域[0001]本发明涉及一种固体电蓄热装置，特别是涉及一种利用电能转换成热能，存储在固体蓄热材料中，然后利用空气取出储蓄的热能，去加热锅炉中的水向外供出热水或蒸汽的系统。背景技术[0002]现有技术方案中，典型的固体电蓄热式锅炉系统工作原理如图1所示，其工作可以分成三个过程。第一阶段为电热转换和蓄热过程，利用低电价时段的谷电将电能转换成热能，加热固体蓄热材料到一个较高的温度，存储热能。第二阶段为取热过程，高温风机将低温空气经低温风道排入电蓄热材料与电热元件之间的空隙中，空气与固体蓄热材料及电热元件进行对流换热，将存储在固体蓄热材料的热能取走变成高温空气。第三阶段为高温空气与水的换热过程，高温空气以对流形式将热能传递给锅炉中的进水，给水被加热成蒸汽对外供热，高温空气放热变成低温空气进入高温风机中，再次排入电蓄热材料中取热，如此往复循环。[0003]现有技术的固体电蓄热锅炉系统工作过程有一个明显特征：蓄热材料、电热元件、风道、锅炉、风机都处在高温空气中。第一阶段电热转换和蓄热过程中，电热元件在高温氧化气氛下加热蓄热材料，这对电热元件工作极为不利，对蓄热材料也存在氧化和高温腐蚀作用。第二阶段取热过程，空气与固体蓄热材料及电热元件进行对流换热，将存储在固体蓄热材料的热能取走变成高温空气。空气由21%的氧气和79%氮气的组成，氧气和氮气都是双原子，不参加辐射换热；另外，空气的容积比热容小，在有限的空间内，用空气作为取热媒介传热效果差。第三阶段为高温空气与锅炉的换热，理由同上，空气与锅炉的换热效果不好，而且高温空气对锅炉也存在高温氧化腐蚀问题。[0004]以上分析总结两点：（1）现有技术固体电蓄热-锅炉系统中，高温氧化气氛对电热元件、蓄热材料、高温风机、锅炉、管道壳体等具有腐蚀作用；（2）空气作为媒介，没有辐射传热，容积比热容小，传热效果差，取热及放热困难，对锅炉、高温风机、蓄热材、电热元件的设计及运行都有不利的影响。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种低氧方式换热的“固体电蓄热-锅炉系统”技术方案，该方案有别于现有技术的特征在于：（1）固体电蓄热-锅炉系统中布置燃气燃烧装置和氧传感器；（2）燃烧装置布置在高温风道接近锅炉高温风进口处，燃气射流方向与空气同向；氧传感器布置在燃烧装置的上游，靠近燃烧装置的高温风道内；（3）根据氧传感器测量通道中氧的含量高低，控制燃烧装置的开闭，一般氧含量高于3--6%时开启燃烧装置，低于此数据时，关闭燃烧装置，保持通道中的环境处于低氧气氛。[0006]本发明的优点与效果是：（1）取代了现有技术固体