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高温相变蓄热换热器研究

2018-01-26王建辉刘自强梁迎凯王伟玉彭国辉

河北省科学院学报 2017年4期

王建辉,刘自强,梁迎凯,刘 伟,王伟玉,彭国辉

(河北省科学院能源研究所,河北 石家庄 050081)

0 引言

我国冬季采暖普遍采用燃煤方式,因其排放的烟尘、CO2、SO2和NOx等污染物是我国北方近年来日趋严重的雾霾产生的重要原因,国内除少量大型热电厂得以保留外,北方各地尤其是京津冀地区普遍严格禁止分散式燃煤采暖,而采用能源替代方式。

目前燃煤替代最常用的有两种方式:煤改电和煤改气。与燃煤采暖相比,电采暖具有安全可靠、使用方便、舒适性好、无污染、清洁环保和占地少等优点,但成本要高出30%以上。另一方面,为鼓励电力需求侧用户多利用夜间的谷电,避开白天用电高峰,国家实行分时电价,例如河北省实行的电价政策就是,峰谷时段划分为:峰段为8:00~22:00时,谷段为22:00~次日8时。用户电压等级<1kV时,峰段电价为0.57元/kWh,谷段电价为0.31元/kWh;用户电压等级为1-10kV时,峰段电价为0.52元/kWh,谷段电价为0.28元/kWh[1]。谷电比峰电价格低45%左右。如何利用谷电为峰电时段供暖成为研发的热点[2-3]。目前最常用的是电蓄热式锅炉,它利用谷电时段,将蓄热砖加热到800℃左右,在峰电时段,通过风机将热空气吹出至换热器,将热水加热至用户[4]。它的缺点有两点:1、温度波动较大,随着供暖时间的延续,温度持续下降,用户供暖热体验不佳。2、由于蓄热砖热容量较低,蓄热温度过高,造成炉体热损失较大。

基于以上问题,本文提出了一种新型的电采暖供热方式——高温相变蓄热储能装置,以高温熔融盐和石蜡作为相变蓄热材料,晚上谷电阶段利用电加热进行加热储热,在需要热量时将所储热量释放使用,提供一种高效、节能的采暖方式。

1 蓄热技术概述

热能储存技术是能源科学技术中一个的重要分支,蓄热技术按原理可分为显热蓄热、潜热蓄热(相变蓄热)、显热潜热混合蓄热以及热化学蓄热。针对供热系统来说,常用的热量的储存技术基本上分为两大类型,即显热蓄热和相变蓄热。目前常用的显热蓄热方式有水箱蓄热和岩石堆积床蓄热等,其原理是通过水或岩石的温度升高(或降低)来吸收(或放出)热量的。……

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