基于固体蓄热装置蓄热体影响因素的实验分析

郭成1罗勇2

1.石家庄铁道大学河北石家庄050043；2.石家庄铁道大学河北石家庄050043

摘要：本文对固体电蓄热锅炉进行了简单介绍，并针对蓄热体蓄热过程影响因素进行了实验研究，通过研究，对关于影响蓄热体蓄热的两个主要因素进行了分析，从而优化了固体电蓄热锅炉的运行。

关键词：蓄热过程；影响因素分析

0引言

目前阶段煤改电工程主要是采用固体蓄热技术。与水蓄热装置相比，一般固体材料的比热只有水的（1/3～1/4），但由于固体蓄热材料的密度为水的2.5倍左右，蓄热温度可达800～1000℃以上，使得固体蓄热材料的蓄热能力比同体积的水的蓄热能力大5倍左右。固体蓄热装置，体积小，投资小，不仅克服了传统锅炉的缺点，而且兼具环保、高效、节能、安全等多项优势[1]。因此，对固体蓄热装置蓄热体蓄热过程的影响分析至关重要。

1固体电蓄热锅炉的简单介绍

固体电蓄热锅炉设备主要由蓄热体、电阻式加热管（M型）、保温棉、底座、电线、变频风机、控制箱、热交换热器及其相应的管道和板式换热器等材料构成。且该固体电蓄热锅炉的工作由蓄热过程和放热过程两方面来完成[3]。

加热过程是由电能转换成热能和将热能传递给蓄能介质两个环节组成。电固体蓄热时间是晚上10:00到第二天早上6:00，共蓄热8h，此时，电流通过加热管中的电阻丝产生热量，并通过热对流和导热的方式传递给蓄热体，使蓄热体内表面温度升高，并通过导热的方式，由蓄热体的内表面向外表面传递，使蓄热体的温度逐渐升高。放热过程，在蓄热8h后，蓄热体温度达到800～1000℃，通过送风系统的风循环作用，将热量带到气水热交换器，从而达到对用户供热的目的。

综上所述，对蓄热体的蓄热过程的影响因素研究是非常必要的。

2电蓄热实验装置的介绍

实验装置见图1，装置主要由加热管（M型）、保温棉、蓄热体、底座等材料构成。加热管为电阻式加热管。

图2测点分布，由于1、3、分布在一根M型加热管的一根支管上，2、4分布在同一根M型加热管的另一根支管上，加热管为同一根加热管，所以通电后两只加热管的分支可视为以同样的速度升温，也就是说，4个测点的热源温度相同。图2中下图，给出了4个点是等距离分布在蓄热体里。由此，我们可以将4个点看作在同等条件下，同一轴线上的温度分布。试验时，设定温度为800℃，升温方式采用直接升温到800℃。

此实验是采用蓄热体测点2为对象采集数据的。取加热管功率分别为800W、1000W、1200W和1600W共4个典型的加热功率。可以看出，随着加热的持续推进，加热强度大的蓄热体温升速率较快，加热强度小的蓄热体温升速率较慢。5h左右，加热功率为1600W的蓄热过程，已经超过800℃；6.5h左右，加热功率为1200W的蓄热过程，也已经超过800℃，停止加热。由于低谷电时间为夜间8h左右，所以加热到7.5h对其它两个实验设备也停止了加热，而加热功率为1000W和800W的锅炉，加热7.5h后，测点温度分别为715.70℃和657.35℃。

可知，加热功率的不同对蓄热锅炉加热过程影响非常大。测点2温度过高，那么越靠近加热管侧的蓄热体温度必然更高，若达到或超过蓄热材料的熔点将导致蓄热装置寿命大大降低甚至熔化的危险；而如果远离加热管一侧的温度较低，则有可能影响释热阶段的释热量等参数，降低系统的供热效率。综合考虑，取1000W加热功率为最佳。

4结论

（1）蓄热体过厚，则内外表面温差较大，影响系统供热效率。

（2）为避免加热管侧蓄热体温度过高并保证8h左右能够将蓄热体加热到要求温度，则加热功率必须适中，不宜过大也不宜过小。

参考文献：

[1]白胜喜，赵广播，董芃.固体电蓄热装置及经济性分析中国电力.2002,35(6):79-80

[2]李晗.电热固体蓄热装置的蓄热原理及传热分析.哈尔滨锅炉压力容器检验所.2002