低谷電蓄能·熱——水反應堆的製作方法
2023-08-06 04:40:56
專利名稱：低谷電蓄能·熱——水反應堆的製作方法
技術領域：
新材料。用於低谷電能的轉換貯存，屬於節能、環保技術。
背景技術：
中國目前年發電量14000億KWH，社會用電的低谷時段為8小時，佔發電總時段的三分之一，不能充分利用，每年少收電費數百億至上千億元。為了充分利用低谷電力，國家制訂了一系列政策，以低於平時電價三分之一至二分之一的優惠價，鼓勵居民及工、商、機關團體使用低谷電，北京、上海、杭州等城市已為居民安裝峰谷電錶。客觀形勢要求出現大功率的低谷電能貯存轉化技術。
發明內容
冶金煉鐵高爐所使用的球團礦是貯蓄熱能最廉價最容易取得的材料，採用熱——水反應堆方式是貯存和交換出能量的有效手段。
煉鐵高爐使用的原料——直徑10毫米含氧化鐵83％的球團礦為蓄熱材料，其密度3.96，其比熱在20℃至900℃時為0.938KJ/Kg·K。與各種金屬和金屬氧化物比較，同等體積的蓄熱值最高。同時其熱導率最低，200℃時為3.4W/MK，400℃時為2.54W/MK，600℃時為2.1W/MK，900℃時為1.89W/MK，用隔熱材料阻斷其釋熱，易於控制。
一立方米球團礦重3600kg，可貯藏熱能331萬千焦，折合919KWH。(3600kg×0.938KJ×980℃＝3309264KJ)用28條4KW共112KW電熱管在低谷8小時充熱。
為了安全地進行能量轉換和交換使用，需製造一個用隔熱材料包裹的封閉式的元柱形空腔——「熱——水反應堆」，堆的上部為蓄熱區。內部吊裝一個盛滿球團礦和相應電熱管的「堆芯」，中部是過渡區，以加強安全性。下部為熱交換區，堆壁圍滿不鏽鋼水管。以水為介質，將熱能交換出來。「堆芯」在「堆腔」內可以上下移動，因此熱交換的面積的大小可以調整。出水口部位設置一個溫控計與升降機的伺服電機聯網控制，可以按人們設置的溫度，自動控制熱能的取出速度。
附圖
的方案設計是一隻功率100KW有效貯熱800KWH(288萬千焦)的「熱——水反應堆」「堆芯」內裝3600公斤蓄熱球(這是考慮到能量轉換和隔熱損失為10％。)「熱——水反應堆」改變了交流電能不能貯存的歷史，把電轉換成熱能貯存，並且可以根據人們的需要提取。由於蓄熱體是廉價的煉鐵原料，「反應堆」的造價低，且用途很廣泛首先是發電廠可以用低谷電貯熱在高峰用電時回饋給發電機組，或作為熱水產品出售，其次可以用於大型公用建築的取暖及熱水供應。第三是用於現有燃煤鍋爐的改造。由於「熱——水反應堆」可以由多個堆體組合，以滿足不同規模的需要，是純環保綠色能源。發展潛力巨大。
按北京市建築設計規範，每一萬m2建築，需投資100多萬元用於採暖鍋爐等設施，如改為採用「熱水反應堆」一萬m2建築只需800KWH功率的反應堆16隻，連同配變電配套設施投資僅30萬元。節約投資三分之二。而且由於熱源取自廉價的低谷電能，運行費用低於其它採暖方式。
具體實施例方式先做系列化設計及多種樣機，並與電力部門合作推廣。
附各種固體物比熱、熱導率、密度比較表
權利要求
「低谷電蓄能·熱——水反應堆」是將低谷電能轉換為熱能貯起來，可以在用電尖峰時段、非峰谷時段取出使用，把交流電的不可貯存，改變為轉換後貯存和隨時提取。此發明的特徵1、採用容易取得和價格低廉的球團礦為貯熱原料，它在固體物質中比熱高、密度高、熱導率低，易於控制熱能的釋放。而且貯能體本身屬於高電阻值的絕緣體。可長時間反覆使用。2、採用隔熱、密封的圓柱形堆體做為反應器，貯熱的「堆芯」可以在堆中上下移動，隨移動的位置高低的改變而控制熱能的交換和提取。3、單體「反應堆」貯能適中，由多個「反應堆」組合起的「堆群」可滿足不同規模的需求。4、出水口的溫度設定為最高94℃，使熱交換在低壓中進行，以保證使用的安全性。
全文摘要
技術領域為新材料，用於低谷電的轉換貯存。
背景技術：
中國目前年發電量14000億KWH，國家政策鼓勵使用低谷電。
發明內容
經化驗，煉鐵高爐的原料「球團礦」含氧化鐵85％與「高鐵磚」(專利號02125996·8)化學成分一致，比熱0.938KWS/Kg·K，熱導率2.1W/M·K，是目前已知固體物中蓄能的最好物質。設計一個用隔熱材料包裹的圓柱形空腔，上部吊裝一個裝滿「球團礦」的堆芯，以電熱管在用電低谷時段蓄熱，空腔下部為熱交換區，腔壁內圍以水管，用水為介質將熱能交換出來，吊裝的堆芯可以在空腔內上下移動，用熱交換面積的多少控制熱交換量，在出水口設溫度計，用放大的溫度信號自動控制堆芯的升降。
文檔編號F28D20/00GK1490589SQ0213143
公開日2004年4月21日 申請日期2002年10月14日 優先權日2002年10月14日
發明者李國樑, 李國 申請人:李國樑, 李國