单元机组及组合结构的固体电储热机组的制作方法

本发明涉及一种固体储热机组，特别是由多个单元机组组合的、能够进行快速安装和检修等的固体储热机组。属于电储热技术领域。

背景技术：

目前的固体蓄热锅炉，一般为整体结构，在实施现场进行蓄热体以及整体的组装，主要存在以下的问题：1）需要将一些大型的施工及检测设备运到现场，而且现场需要较多的施工技术人员，施工周期长，施工成本高；2）随着总装机容量的不同，单机容量缺少标准化设计，且内部蓄热体换热通风风路过长，不利于提高固体蓄热锅炉的换热效率、提高蓄热容量等；3）采用现场的装配方式还会导致组件的不标准，出现问题时没有替换组件，维修维护不便；4）单机容量过大时，一旦出现故障，需要整体停机，会严重供热效果；5）调节供热量采用变频或阀门节流方式，成本高或压力、能量损失大；6）缺乏对蓄热体内部各部分温差过大对于换热效率、蓄热容量、使用寿命等方面影响的考虑或措施；7）没有考虑设备检修、维修的方便性问题等等。

现有技术中，例如中国专利“蓄热器的组合分割充放热开环控制系统（申请号：201310573447.3）”，提出“实现不同蓄热器的分割、组合、分组、集成的蓄热、换热、使用”，将多个高温蓄热器与充热管道进行连接，同时将多个低温蓄热器与公用放热管道进行连接，通过流体循环实现可分割和可组合的热能存储和利用。该专利是实现多个蓄热器之间的相互充放热，以及多种来源的蓄热器不同目的的分类使用，但是没有解决上述提出的问题。

中国专利“一种空气分级加热控温的固体电蓄热锅炉装置（申请号：201710974300.3）”，提出蓄热机构由层层叠放设置的多级蓄热室组成，相邻的蓄热室之间通过隔热层分隔。多级蓄热室采用串联加热的方式，通过分级电动风阀的开闭控制出风温度，以解决换热器的二次侧的水温控制通过调节电机转速实现。由于目前的电机转速都是通过变频器实现，虽然成本提高，但并不存在其提出的“可控范围小、精度差”的问题；而且多个电动风阀位于锅炉内部的高温环境，在分级蓄热结构上、控制上都比较复杂。

中国专利“一种固体电蓄热装置（申请号：201610253185.6）”，为了解决66kv以上电压接入的环境下的绝缘问题，提出采用隔墙、蓄热体、电阻加热单元交替构成固体电蓄热装置。虽然便于实现容量扩展，但是，一是采用了隔墙阻挡了各个加热隔间之间空气流通；二是电阻加热单元与蓄热体分处于两个不同空间；三是上部管道和底部管道是采用多组管道贯通整机的方式，且每组管道都有变频风机。占地面积大、成本也较高，并没有解决上述的问题。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种单元机组及组合结构的固体电储热机组，通过对整体结构及各组件的模块化、标准化设计，解决在设计、制造、安装、检修、维护等各个环节目前存在的诸多问题，并提高蓄热容量、提高系统可靠性、延长设备使用寿命。同时，还具有结构简单、成本较低、运行可靠、安装维护方便等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的单元机组及组合结构的固体电储热机组，包括单元机组（1）、单元进风室（2）、单元出风室（3）、进风口（4）、出风口（5）、进风总管（6）、出风总管（7）、风机（8）、用热设备（9）、单元配电柜（10）、单元进线（11）、主配电柜（12）、主母线（13）、智能测控装置（14）、连接机构（15）。

单元机组（1）为多个，每个单元机组（1）的左右两侧各有一个单元进风室（2）和一个单元出风室（3），相邻两个单元机组（1）共用一个单元进风室（2）或一个单元出风室（3），单元机组（1）内部的通风风路将相邻的单元进风室（2）和单元出风室（3）相连通。

单元进风室（2）上有进风口（4），与进风总管（6）相连通，单元出风室（3）上有出风口（5），与出风总管（7）相连通，风机（8）和用热设备（9）串联在进风总管（6）与出风总管（7）之间。风机（8）安装在用热设备（9）之前时，工作温度较高，安装在用热设备（9）之后时，工作温度可以较低。用热设备（9）一般为板式换热器，与热水设备、蒸汽设备或导热油设备相连。

单元配电柜（10）与单元机组（1）一一对应，单元进线（11）将电源引入单元配电柜（10），为对应的单元机组（1）供电。

主配电柜（12）与电网相连，并将电能经主母线（12）引出，各单元进线（11）分别与主母线（12）相连。

智能测控装置（14）安装在主配电柜（12）内，监测各单元机组（1）的运行状态，并通过单元配电柜（10）控制各单元机组（1）的运行，实现所述的固体储热机组的运行监测和控制。

单元机组（1）、单元进风室（2）、单元出风室（3）均为独立的单元式结构，且通过连接机构（15）紧密连接在一起。

进一步地，包括风量分配装置（16）、旁路管道（17）和工作管道（18）；出风总管（7）、旁路管道（17）和工作管道（18）均与风量分配装置（16）分别连通，工作管道（18）串联用热设备（9）后，与旁路管道（17）并联，然后汇入进风总管（6）；风量分配装置（16）将出风总管（7）流入的气体分配给旁路管道（17）和工作管道（18）。最优地，所述的风量分配装置（16）分别控制旁路管道（17）和工作管道（18）的导通截面，并使两者的导通截面之和始终维持恒定，且等于出风总管（7）的导通截面。

进一步地，所述的单元机组（1）的左右水平方向厚度小于前后水平方向厚度。单元机组（1）内部的蓄热体都有安装电加热元件的加热通道，以及换热通道，加热通道和换热通道一般采用空间正交方式布置。

进一步地，所述的进风口（4）位于单元进风室（2）下部，出风口（5）位于单元出风室（3）的上部，且进风口（4）和出风口（5）分别位于所述固体储热机组的前后两侧，即空间上处于斜对角位置关系；进风总管（6）的入口和出风总管（7）的出口分别位于所述的固体储热机组的左右两侧。

进一步地，所述的单元机组（1）中，安装有温度传感器（19），实时采集监测内部温度，相应的数据线汇总到单元配电柜（10）后，送往主配电柜（12）内的智能测控装置（14）进行处理分析。

进一步地，所述的单元配电柜（10）有独立的电力开关、主配电柜（12）有总的电力开关，智能测控装置（14）对每个单元配电柜（10）进行独立的控制。

进一步地，所述的单元进风室（2）和单元出风室（3）均由多个独立的平面绝热墙体（20）组装而成。

与现有技术相比较，本发明具有如下优点：

1、采用单元机组、单元进风室、单元出风室、单元配电柜等相配合的单元机组及组合结构设计，不同的固体储热机组的容量可以采用不同数量的单元机组简单累加即可，从而大大简化了设计和施工的工艺及难度；同时，有效减少了现场安装的人员及成本、保障了施工质量和施工速度；可部分单元机组运行，且在出现故障时，只需相应的单元机组和单元配电柜停机维修，不影响供热。此外，还具有结构简单、成本较低、运行可靠、安装维护方便等优点。

2、通过风量分配装置，及其对旁路管道和工作管道的导通截面控制，不但省去了变频器，降低了设备成本，还十分有利于均衡单元机组内部温度；且能够最大程度消除节流造成的风压和能量损失，从而提高蓄热容量，延长设备寿命。

3、单元机组与单元进风室和单元出风室的相邻交叉组合，使得单元机组的左右水平方向厚度可以设计的较小，从而有效缩短换热通道的长度，减少沿程阻力、增强换热效率，降低蓄热体内部各部分的温差；同时还为单元机组内部的蓄热体提供了膨胀的空间，从而提高了蓄热容量、提高了系统可靠性、延长了设备使用寿命。

4、单元进风室和单元出风室由多个独立的平面绝热墙体组装而成，由于采用标准件的方式，从而实现了固体储热机组的快速组合式安装、维修、更换和拆卸，且非常有利于对单元机组进行检修和维修。

附图说明

图1：固体储热机组系统结构顶部示意图。

图中：1-单元机组、2-单元进风室、3-单元出风室、4-进风口、5-出风口、6-进风总管、7-出风总管、8-风机、9-用热设备、10-单元配电柜、11-单元进线、12-主配电柜、13-主母线、14-智能测控装置、15-连接机构、16-风量分配装置、17-旁路管道、18-工作管道、19-温度传感器、20-平面绝热墙体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：

如图1所示为固体储热机组系统结构顶部示意图，所述的单元机组及组合结构的固体电储热机组包括单元机组（1）、单元进风室（2）、单元出风室（3）、进风口（4）、出风口（5）、进风总管（6）、出风总管（7）、风机（8）、用热设备（9）、单元配电柜（10）、单元进线（11）、主配电柜（12）、主母线（13）、智能测控装置（14）、连接机构（15）、风量分配装置（16）、旁路管道（17）、工作管道（18）、温度传感器（19）、平面绝热墙体（20）。

图1中，单元机组（1）为3个，从左向右可依次编号为1、2、3号单元机组（1）。1号单元机组（1）左侧为单元出风室（3），右侧为与2号单元机组（1）共用的单元进风室（2），2号单元机组（1）与3号单元机组（1）共用一个单元出风室（3），3号单元机组（1）右侧为单元进风室（2）。

单元机组（1）、单元进风室（2）、单元出风室（3）均为独立的单元式结构，且通过连接机构（15）紧密连接在一起。显然，不同的固体储热机组的容量可以采用不同数量的单元机组（1）简单累加即可，从而实现了模块化设计，大大简化了设计和施工的工艺及难度；而且，还为单元机组（1）内部的蓄热体提供了膨胀的空间，提高了可靠性、延长了使用寿命。

单元机组（1）内部的蓄热体都有安装电加热元件的加热通道，以及换热通道；加热通道采用前后贯通方式，换热通道采用左右贯通方式，则单元机组（1）内部的通风风路将相邻的单元进风室（2）和单元出风室（3）相连通。单元机组（1）的左右水平方向厚度小于前后水平方向厚度，能够有效缩短了气体的加热行程，降低单元机组（1）内部温差，从而提高蓄热容量，延长设备寿命。

图1中，每个单元进风室（2）前下部有进风口（4），与进风总管（6）相连通，每个单元出风室（3）后上部有出风口（5），与出风总管（7）相连通，即进风口（4）与出风口（5）在空间上处于斜对角位置关系；而且进风总管（6）的入口位于固体储热机组的右侧、出风总管（7）的出口位于固体储热机组的左侧。从而保证换热通风风路内部的压力平衡、使气体能够均匀的走过风路的全程，提高换热效率、降低整体温差。

图1中，单元进风室（2）和单元出风室（3）均由多个独立的平面绝热墙体（20）组装而成，由于采用标准件的方式，从而实现了固体储热机组的快速组合式安装、维修、更换和拆卸，且非常有利于对单元机组（1）进行检修和维修。

图1中，单元出风室（3）汇总到出风总管（7）中的气体进入风量分配装置（16）后，被分成两路，一路经工作管道（18）进入用热设备（9）进行换热后汇入进风总管（6），另一路直接经旁路管道（17）汇入进风总管（6）。在需要调整流经用热设备（9）的风量时，不需调整风机（8）的转速，只要控制风量分配装置（16）调整旁路管道（17）和工作管道（18）的导通截面即可。不但省去了变频器，降低了设备成本，还十分有利于均衡单元机组（1）内部温度，从而提高蓄热容量，延长设备寿命。

如果通过风量分配装置（16）控制旁路管道（17）和工作管道（18）的导通截面时，使两者的导通截面之和始终维持恒定，且等于出风总管（7）的导通截面，还会最大程度消除节流造成的风压和能量损失。

图1中，风机（8）串联在旁路管道（17）和工作管道（18）汇合点之后的出风总管（7）上，也即是在用热设备（9）之后，从而降低工作温度，有利于降低风机（8）的成本、延长使用寿命。当然，如果系统容量很大时，也可采用多个风机（8）分别安装在每个单元进风室（2）的进风口（4）位置。

图1中，单元配电柜（10）为3个，分别对应3个单元机组（1），单元进线（11）将电源引入单元配电柜（10），为对应的单元机组（1）供电。主配电柜（12）为1个，与电网相连，并将电能经主母线（12）引出，各单元进线（11）分别与主母线（12）相连。单元配电柜（10）有独立的电力开关、主配电柜（12）有总的电力开关，智能测控装置（14）对每个单元配电柜（10）进行独立的控制。

智能测控装置（14）安装在主配电柜（12）内，监测各单元机组（1）的运行状态，并通过单元配电柜（10）控制各单元机组（1）的运行，实现所述的固体储热机组的运行监测和控制。单元机组（1）内，安装有温度传感器（19），实时采集监测内部温度，相应的数据线汇总到单元配电柜（10）后，送往主配电柜（12）内的智能测控装置（14）进行处理分析。主配电柜（12）、单元配电柜（10）与单元机组（1）配套实现标准化设计。

在生产制造时，可以在生产厂就完成单元机组（1）的组装，整机运往实施现场，有效减少了现场安装的人员及成本、提高标准化程度、保障了施工质量和施工速度。显然，即使单元机组（1）采用现场安装方式，由于采用上述的标准组件设计，也能大大减少人工并提高施工速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。