固體蓄熱技術(shù)的發(fā)展與研究

朱瑞

摘要：為全面提高清潔能源的使用推廣，滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的能源需求，運(yùn)用電能固體蓄熱技術(shù)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱能技術(shù)，減少對(duì)環(huán)境的污染，是深受人們歡迎的一項(xiàng)技術(shù)。本文主要結(jié)合工程實(shí)際建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)固體蓄熱技術(shù)開(kāi)展原理分析，并對(duì)其物理形狀進(jìn)行研究，提出一些分析意見(jiàn)，為清潔能源行業(yè)的發(fā)展提供合理化建議。

關(guān)鍵詞：固體蓄熱;技術(shù)發(fā)展;儲(chǔ)熱體

引言

隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)理念的高度重視，發(fā)展低碳環(huán)保型產(chǎn)業(yè)，持續(xù)推動(dòng)“煤改電”行業(yè)的全面升級(jí)。固體蓄熱采暖技術(shù)的發(fā)展有效解決部分地區(qū)冬季取暖問(wèn)題，成為多數(shù)人們的首選。本文分析固體蓄熱技術(shù)的發(fā)展原理和應(yīng)用范圍，為行業(yè)的全面發(fā)展提供支持。

1.固體蓄熱技術(shù)的使用原理

固體蓄熱技術(shù)主要是指通過(guò)使用固體蓄熱設(shè)備將低峰時(shí)段的電能儲(chǔ)存起來(lái)轉(zhuǎn)換在固體蓄熱材料中，使用時(shí)按照使用功能將熱量釋放出來(lái)。主要的工作原理是將電能轉(zhuǎn)換成熱能并以固體蓄熱方式存儲(chǔ)起來(lái)，使用時(shí)在進(jìn)行熱交換，運(yùn)用這種方式主要是利用固體形態(tài)的優(yōu)勢(shì)，具有較快的導(dǎo)熱性。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠節(jié)省較多的空間，存儲(chǔ)的熱量較高且符合環(huán)保要求，設(shè)備運(yùn)行高效，能夠穩(wěn)定的控制在安全范圍之內(nèi)。但該操作也存在一定的缺陷，主要體現(xiàn)在蓄熱體質(zhì)量較重、溫度放熱不穩(wěn)定的問(wèn)題。

2.固體蓄熱體的結(jié)構(gòu)分析

2.1蓄熱體形式

按照取熱方式，蓄熱體分為內(nèi)置式與外置式。

2.2 固體電蓄熱的結(jié)構(gòu)組成

蓄熱磚以95#鎂、92#鎂、鎂鐵磚、鎂碳磚、紅磚、高鋁磚和石墨等為主。配電柜包含高低壓配電柜、智能電控柜，部分特殊應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)也會(huì)包含高壓電源變壓器柜、高壓開(kāi)關(guān)柜等。風(fēng)道提供循環(huán)風(fēng)回路，包括進(jìn)出風(fēng)室、換熱器室、換熱器回風(fēng)室和風(fēng)機(jī)風(fēng)筒等。電熱絲以鐵鉻鋁、鎳鉻合金為主。保溫層包含內(nèi)膽、防火層、保溫層、密封層及外殼。風(fēng)機(jī)采用高溫離心風(fēng)機(jī)，常見(jiàn)的有皮帶傳動(dòng)式離心風(fēng)機(jī)和直聯(lián)離心風(fēng)機(jī)兩種。

2.3 固體電蓄熱結(jié)構(gòu)性能的決定因素

蓄熱池的質(zhì)量與蓄熱設(shè)備的總蓄熱量成正比;高溫風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與蓄熱設(shè)備的最低有效蓄熱溫差成反比，與放熱速度成正比，與循環(huán)風(fēng)阻成反比;換熱器的大小決定了最大放熱能力;加熱絲（或帶、或管）的電阻值決定了蓄熱設(shè)備的最大加熱能力;保溫層的厚度與保溫效率成正比，與熱損失成反比;高溫風(fēng)機(jī)、換熱器、加熱絲均為易損件。

3.在工程領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用

固體蓄熱技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在設(shè)備的使用，其中熱源設(shè)備是重要的組成系統(tǒng)，能夠有效替代傳統(tǒng)化石能源，改善傳統(tǒng)燃料的排放污染，其中的傳統(tǒng)配套設(shè)備與傳統(tǒng)熱源具有差別之處，都需要對(duì)熱源本體實(shí)行有效的處理，為在實(shí)際的工程建設(shè)時(shí)，方便工程安裝對(duì)固體蓄熱設(shè)備進(jìn)行調(diào)整。主要體現(xiàn)在對(duì)常用的結(jié)構(gòu)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，特別是對(duì)固體蓄熱設(shè)備的運(yùn)行模式進(jìn)行研發(fā)，其中典型的應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1 城市新型建筑的冷熱源應(yīng)用

新型建筑都會(huì)在設(shè)計(jì)之初采用冷熱源循環(huán)系統(tǒng)，主要是利用電能蓄熱設(shè)備加裝水循環(huán)系統(tǒng)組成一套空調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這樣就能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的空調(diào)，能夠最大限度節(jié)約成本。利用城市電價(jià)調(diào)節(jié)機(jī)制，在低峰時(shí)充電，這樣就能緩解現(xiàn)代城市空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用過(guò)高問(wèn)題，保證錯(cuò)峰用電，為城市的高速發(fā)展提供保證。城市新型冷熱源系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)十分明顯，其運(yùn)行成本費(fèi)用低、設(shè)備價(jià)格較為低廉、對(duì)環(huán)境沒(méi)有破壞，是新型建筑的首選。該系統(tǒng)能夠作為一種新型的冷熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)，安裝費(fèi)用較低，能夠節(jié)約用戶成本，滿足用戶的使用安全，在冬季和夏季都能提供服務(wù)。在用電時(shí)，主要以低峰時(shí)段進(jìn)行充電，這樣比照能夠降低大部分的電費(fèi)，為樓宇管理提供更好的支持。這些樓宇在冷熱源系統(tǒng)應(yīng)用主要體現(xiàn)在大型商超、高檔會(huì)所等，能夠提供配套的各種服務(wù)，為客人提供舒適的環(huán)境，保證生活熱水的使用。還能為辦公樓提供中央空調(diào)服務(wù)和熱水，滿足生活和辦公需要。

3.2 應(yīng)用于熱風(fēng)烘干系統(tǒng)

固體蓄熱系統(tǒng)在熱風(fēng)烘干領(lǐng)域具用廣泛應(yīng)用，在用電低谷時(shí)期進(jìn)行充電，能將電能轉(zhuǎn)化為熱能，這樣就在使用時(shí)進(jìn)行熱風(fēng)輸送，能夠最大限度節(jié)省電費(fèi)，保證用電的使用。在大型烘干設(shè)備間，電價(jià)高峰時(shí)只進(jìn)行熱風(fēng)的輸送，實(shí)現(xiàn)成本的最大化經(jīng)營(yíng)。

3.3 蓄熱鍋爐循環(huán)系統(tǒng)

在日常的工業(yè)生產(chǎn)中，蓄熱鍋爐的使用較為廣泛，可以利用晚間的用電進(jìn)行熱量存儲(chǔ)，這樣才能保證鍋爐的溫度達(dá)到最大值，這樣可以為鍋爐提供源源不斷的熱能，保證溫度控制在合理的范圍之內(nèi)。特別是在工業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用最為廣泛，起到了重要作用。

3.4 利用清潔能源進(jìn)行蓄電補(bǔ)充

可以使用多種清潔能源進(jìn)行蓄電補(bǔ)充，特別是利用風(fēng)能和太陽(yáng)能等能源進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)換，這樣把能量集中儲(chǔ)存在蓄熱體中，能夠?yàn)榭蛻籼峁┠茉幢ＷC，提高利用的效率。通過(guò)使用風(fēng)能等能源的儲(chǔ)存能夠滿足日常的生產(chǎn)生活需要，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，推動(dòng)各種清潔能源的發(fā)展。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，社會(huì)各界都對(duì)清潔能源的發(fā)展提供更多支持。特別是大氣污染造成人們的身體傷害，使得利用固體蓄熱技術(shù)得到全面的發(fā)展。很多大型城市都使用電能作為主要的熱能來(lái)源，出臺(tái)更多的鼓勵(lì)政策支持各種清潔能源項(xiàng)目的發(fā)展，淘汰多種污染能耗大的項(xiàng)目，使得很多的不合格項(xiàng)目停止生產(chǎn)。應(yīng)該落實(shí)國(guó)家各項(xiàng)節(jié)能政策，保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)相適應(yīng)，提倡以新能源替換傳統(tǒng)能源，其中低谷電蓄熱供熱技術(shù)是主要的能源替代技術(shù)之一。當(dāng)前有必要大力推廣應(yīng)用固體蓄熱技術(shù)，對(duì)于能源使用者來(lái)說(shuō)，能源消耗總量不減反增，能源費(fèi)用成倍減少;對(duì)于能源供給者來(lái)說(shuō)，其可以實(shí)現(xiàn)電能的“移動(dòng)填谷”，提高利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源。這樣最終有利于能源使用者和能源供給者實(shí)現(xiàn)雙贏。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱衛(wèi)東，任志遠(yuǎn)，向成兵，鐘衛(wèi)華，徐卿濤.固體蓄熱技術(shù)及應(yīng)用[M].山東，2018.

[2]傅里葉.熱的解析理論[M].北京：北京大學(xué)出版社，2019.

[3]王寒棟.泵與風(fēng)機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2018.

[4]章熙民，任澤儒，梅飛鳴.傳熱學(xué)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2019.