[发明专利]一种固体电蓄热炉用电热保护套管

说明书

一种固体电蓄炉用保护套管，涉及一种利用电能转换成热能，存储在固体蓄热材料中，然后利用空气取出储蓄的热能，去加热锅炉中的水向外供出热水或蒸汽的系统。所述的固体电蓄炉用保护套管包括：（1）将电热元件放置在电热保护套管中，电热保护套管安装在电热通道中，取代现有技术中把蓄热材料当成绝缘材料，直接接触安装，或者外带有金属套管的电热棒的方案；（2）电热保护套管由陶瓷管和绝缘环组成；（3）电热元件与陶瓷管接触安装，陶瓷管沿长度方向开孔若干，陶瓷管作用主要是耐高温，与固体蓄热材料隔离；（4）绝缘环套装在陶瓷管外，沿陶瓷管长度方向两个以上将陶瓷管与固体蓄热材料隔离，主要作用是高温下良好绝缘。本发明的优点在于降低电蓄热炉制造及运行成本，提高了电热元件的寿命与可靠性。

技术领域

本发明涉及一种固体电蓄热炉装置，特别是涉及一种利用电能转换成热能，存储在固体蓄热材料中，然后利用空气取出储蓄的热能，去加热锅炉中的水向外供出热水或蒸汽的系统。

背景技术

随着人民生活水平的提高，供电峰谷差逐年加大，给电网运行带来很大的困难和经济损失。为了缓解这一矛盾，我国电力部门制定了相关的用电引导政策，即：在用电低谷时段，电价格较低；在用电高峰时段，电价格较高，鼓励低谷时段用电。固体电蓄热炉装置就是在此背景下出现的技术方案，在用电低谷时段，将电能转换成热能的储备，当用电高峰时段可以使用该储备的热能，持续向采暖系统或者生活热水系统释放，从而缓解用电高峰时段的用电压力。

典型的固体电蓄热炉内部结构如图1所示。各种型式和结构的蓄热砖堆砌成固体蓄热体材料，与此同时，蓄热材料上也形成了风道和电热通道。风道中循环风通过与蓄热体材料热量交换，不断将蓄热材料中的热取出。

电热通道布置用于电热元件，利用低电价时段的谷电，以较大的电功率将电能转换成热能，加热固体蓄热材料到一个较高的温度，存储热能。现有技术方案中，电热通道中布置的电热元件通常如图2中的裸漏的螺旋电热丝和内装有高纯度氧化镁绝缘材料，外带有金属套管的电热棒两种型式。存在的问题是：（1）裸漏的螺旋电热丝与固体电蓄热材料直接接触，固体电蓄热材料兼具蓄热与绝缘两种性能，一般固体电蓄热材料超过400～500℃时，绝缘性能大大下降，在高电压下，固体电蓄热材料600～800℃时经常出现固体电蓄热材料成为导体短路，电热元件与固体电蓄热材料烧熔，设备损坏事故；（2）现有技术中蓄热材料普遍采用的是镁砖，镁砖高温下的绝缘性能主要取决于其中氧化镁的纯度，高纯度的镁砖制作成本高，由于需要的蓄热材料量大，品质无法保证；（3）内装有高纯度氧化镁绝缘材料，外带有金属套管的电热棒虽然将电热元件与固体蓄热材料电气绝缘隔离开了，但大大地增加了电热元件与固体蓄热材料的热阻，很难将蓄热材料加热到高温，经常出现高温下，电热棒本体烧熔事故。

以上，影响了固体电蓄热炉最高蓄热温度，限制了蓄热电压等级，增加了蓄热成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体电蓄热炉用电热保护套管，该方案有别于现有技术的特征在于：（1）将电热元件放置在电热保护套管中，电热保护套管安装在电热通道中，取代现有技术中把蓄热材料当成绝缘材料，直接接触安装，或者外带有金属套管的电热棒的方案；（2）电热保护套管由陶瓷管和绝缘环组成；（3）电热元件与陶瓷管接触安装，陶瓷管沿长度方向开孔若干，有利于电热元件的散热。陶瓷管可以是高纯度氧化铝等具有高温强度，一定的高温绝缘性能，价格适当的材料制成，陶瓷管作用主要是耐高温，与固体蓄热材料隔离；（4）绝缘环套装在陶瓷管外，沿陶瓷管长度方向两个以上将陶瓷管与固体蓄热材料隔离，主要作用是高温下良好绝缘，绝缘环可以是高温下绝缘性能好的氮化硼等特种陶瓷材料制成。

本发明的核心是：解耦了高温下高电压绝缘与导热问题。电热保护套管中的陶瓷管耐高温，陶瓷管上开孔，散热好，但高温绝缘性能一般，材料成本较低，需要量大；电热保护套管中的绝缘环高温绝缘性能高，材料成本高，但需要量少。