微晶陶瓷电热储能复合管制造技术

本发明专利技术是一种微晶陶瓷电热储能复合管，它集加热、储能、放热功能于一体；使用、维护和安装都很方便。其管壁由内到外依次由内绝缘层、电加热层和外绝缘层、外壳复合而成，内绝缘层和外绝缘保护层用微晶陶瓷材料制成，管壳的两端由端盖板将储能材料、导热笼、导热片封闭在管内，导热笼制成三维结构埋于储能材料中；导热片将装有储能材料和导热笼的复合管内部分隔成多个储能腔，电热储能复合管与电源之间采用星形接线或三角形接线。本发明专利技术适合各种储能装置使用，可以应用在工业、农业、民用等不同的领域中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源
，确切地说是一种微晶陶瓷电热储能复合管。
技术介绍
我国是一个能源供应十分紧张的国家，也是世界上电负荷最大的国家，但却存 在着用电高峰负荷增长很快，而电网负荷率逐年下降，峰谷差很大等问题。通过削峰或移峰填谷新技术，将高峰需求尽可能抑制到最低，或转移高峰需求 到低谷时段，对能源的有效利用、减少发电厂投入、以及电网的经济运行都有好处。据 日本东京电力公司统计，日本电网负荷率每提高1%，可降低供电成本1%，减少200 300KT左右的C02排放量，还可以延缓或推迟新机组建设，潜在的经济效益和社会效益 十分巨大。由于削峰填谷对节约资源、节能减排具有重要意义，因此电热储能技术做为 电网削峰填谷、节能减排的一项重要而有效的技术手段在发达国家得到了广泛的推广和 应用。但在我国发展的不快，其中既有国情和社会宏观政策方面的原因，也有技术方面 的原因。电是不能储存的，但可以采用多种方式使介质形态发生变化，通过电能与其它 能量的转换，起到间接“储存”电能的作用，即采用电加热的方式将储能材料加热并在 需要时释放出去。电储能的主要方式早期的储能技术主要是采用水做为能量的存贮材料，如采用冰蓄冷、水储能的 方式，随着应用的推广，后期逐渐开始研究专门的储能材料，目前主要有两大类潜热储能材料即相变储能材料，就是利用电能使物质发生相变(如固态液态 之间的转化)，将相变时吸收或释放的热能储存起来，在需要时释放出去。相变材料种 类很多，又可分为有机材料和无机材料两大类，总体而言，有机材料的稳定性和使用寿 命不如无机材料，国内在实践中多用于太阳能工程或热泵工程辅助电加热项目中，设计 温度为摄氏110度以下的低温；无机材料的主要问题是熔化后温度很高、有一定的挥发 性，对很多金属材料的腐蚀性较强，熔化前后体积有一定的变化。显热储能材料将物质发生温度变化时所吸收或释放的热能储存起来，如较高 温度的水降低温度，需要向外界释放热能，从而达到升高外界温度的效果。实践中显热 储能材料多采用无机材料。总体上看，显热储能材料的储能密度与潜热储能的相变材料相比储能密度较 低，因而所生产的产品重量大、体积也庞大，而采用潜热储能材料的产品则相对体积小、重量轻。做为储能产品需要根据储能材料的特点同时解决加热、储能和放热的问题。目 前市场所能见到的除采用水为储能材料之外的储能产品中有三种典型的方法一是采用 通过专门加工的金属合金做为储能材料，例如铁基合金材料，该方法在技术上对储能、 放热问题解决较好，主要生产方法是将一定颗粒度的铁粉和一定颗粒度的无机相变储能材料等按一定的配比混均后，经模具和压力机加压成型，再将压制成型的坯料经过高温 烧结而成。其特点是铁粉经高温熔化再冷却后，形成一个铁质的类似海绵状的骨架，骨 架表面和内部形成一个个尺寸较小的蜂窝孔洞，孔洞内含有储能相变材料，相变材料储 能熔化后因表面张力的作用而被固定在孔洞内，铁质的骨架同时起到导热的作用，加热 时将热量传导给储能材料，放热时再将热量传导出来。该方法较好的解决了储能材料的 加热和放热问题，但该产品的重量较大，铁质骨架存在锈蚀问题，其加工过程对环境的 污染很大，不符合环保的要求，同时采用红外加热的方法，加热器的寿命只有3000小 时，寿命较短，加热的效率和速率相对不高。另一种典型方法是将有机相变储能材料封 闭在一个小型容器内，制成储能胶囊、储能球、储能柱或者是储能板，再将装有储能材 料的小型容器置于一个较大的容器内制成储能箱，这种方法多采用低温相变材料，由水 (也有采用导热油)做为导热介质，储能时由独立的热源将导热介质加热，再由导热介质 将热量传导给储能材料，放热时导热介质再将储能材料中的热量传导出来。该方法成本 较高，因有机相变材料的稳定性相对较差、储能能力衰减较快。目前市场上还有一种采 用显热储能的方法，该方法是使用无机固体储能材料，将无机固体储能材料制成一定规 格和尺寸的块体，在制作过程中将电热丝或电热管直接埋入到固体材料中。该方法成本 最低，实践中也有一定的应用，但使用寿命短，可靠性、工艺和质量最差。同时，目前在电热储能市场上已经推广的产品中还普遍存在采用低电压加热的 问题，限制了电热储能项目的推广和应用。一方面是现有的相变储能材料在设计过程中 均未考虑耐电压的问题，例如专门开发的金属合金储能材料，有机相变材料的耐电压较 低，无机相变材料在熔融状态下耐电压水平很低或者导电，使其储能装置无法采用高电 压加热方式。许多非相变储能材料，如无机固体类储能材料耐电压水平较高但其储能密 度很低，制成产品后重量太重，体积庞大。另一方面是我国商住楼、居民小区和成规模 的工业企业等一般均采用IOKV高压供电，但线路到达用户后，多会经过低压配电变压器 等设备转换成380V或220V低电压供其他电器使用，因此目前的储能电热装置基本上均使 用电压为380V或220V的电源加热。但是，电热储能需要在6-8小时的低谷时段内，将 全天需要的热能存储起来，就需要较大的电功率，多数用户的低压配电设备(如变压器) 容量有限，如果安装目前的电热储能装置，用户常常需要更换现有的部分或全套供电设 备，包括变压器、开关柜、控制柜和线路等，常常造成较大的额外支出。因此，低电压 加热方式对电热储能项目的推广使用造成了制约，形成了一种瓶颈，限制了电热储能项 目的发展。为解决上述问题，本专利技术人曾提出了一种“可用于高压电源的纳米电加热储能 装置”，实践中发现仍然有继续改进的必要。微晶陶瓷是近些年发展起来的新型陶瓷材料，由于微晶陶瓷材料具有优良的力 学、电学、磁学、光学等性能，如机械强度高、耐磨耐腐蚀、抗氧化性好、绝缘性质优 良、膨胀系数可调、热稳定性好等，特别是它同时具备的抗热振性和耐腐蚀性是其他材 料所不具备的，且简单的制备工艺技术、廉价的原材料和低的制造成本，以及能工业化 大规模生产的优势，不失为一种高性能低价位、应用市场广阔的新型陶瓷材料，已成为 新型陶瓷材料开发应用的热点之一，开辟了一个没有替代材料可以满足其技术要求的全 新领域，从而在许多领域获得了广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种同时具有电热转换和热能存储功能的微晶陶瓷电热储 能复合管。微晶陶瓷电热储能复合管由储能材料、网状导热笼、导热片与具有电加热功 能、且散热性能良好、可装填相变储能材料的微晶陶瓷电热复合管组成。微晶陶瓷电热 储能复合管的管壁由内到外依次由内绝缘层、电加热层和外绝缘层、外壳复合而成，微 晶陶瓷电热储能复合管的两端由端盖板将储能材料、导热笼、导热片封闭在管内，导热 笼制成三维结构埋于储能材料中；导热片将装有储能材料和导热笼的复合管内部分隔成 多个储能腔，电热储能复合管与电源之间采用星形接线或三角形接线。根据所选用的储能材料的不同，可以设置内衬层也可以不设内衬层，内衬层即 可以采用金属材料(如不锈钢材料)，也可以采用耐温防腐材料(如陶瓷烧结材料)当采用高温相变储能材料时，可在相邻两个导热片之间加装有导热性好、耐腐 蚀性好、可形成较大孔隙率的丝状填料(如不锈钢丝状材料)。复合管上带有安装固定卡扣，卡扣由金属导电材料制成，与由微晶陶瓷材料制 成的、内埋有导电体的安装支架相连，安装支架通过导电螺栓将电热储能复合管与电源 导线连本文档来自技高网...

【技术保护点】
微晶陶瓷电热储能复合管，其特征在于：管壁由内到外依次由内绝缘层（２）、电加热层（３）和外绝缘层（４）、外壳（５）复合而成，内绝缘层（２）和外绝缘保护层（４）用微晶陶瓷材料制成，管壳（１１）的两端由端盖板（６）将储能材料（８）、导热笼（７）、导热片（１０）封闭在管内，导热笼（７）制成三维结构埋于储能材料（８）中；导热片（１０）将装有储能材料（８）和导热笼（７）的复合管内部分隔成多个储能腔，电热储能复合管与电源之间采用星形接线或三角形接线。

【技术特征摘要】
1.微晶陶瓷电热储能复合管，其特征在于管壁由内到外依次由内绝缘层(2)、电加 热层(3)和外绝缘层(4)、外壳(5)复合而成，内绝缘层(2)和外绝缘保护层(4)用微晶 陶瓷材料制成，管壳(11)的两端由端盖板(6)将储能材料(8)、导热笼(7)、导热片(10) 封闭在管内，导热笼(7)制成三维结构埋于储能材料(8)中；导热片(10)将装有储能材 料(8)和导热笼(7)的复合管内部分隔成多个储能腔，电热储能复合管与电源之间采用星 形接线或三角形接线。2.根据权利要求1所述的微晶陶瓷电热储能复合管，其特征在于微晶陶瓷电热储 能复合管设置内衬层(1)。3.根据权利要求1所述的微晶陶瓷电热储能复合管，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖滨，刘斌，
申请(专利权)人：辽宁鑫谷节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：89