蓄热单元及储热系统的制作方法

本公开涉及固体储热，具体地，涉及一种蓄热单元及储热系统。

背景技术：

1、热储能技术可以将电能转化为热能存储，利用电加热丝将电转化为热是一种经济可行的高效率加热方式。传统的电加热储热装置，蓄热体一般采用镁砖、铝砖、水泥等电绝缘材料，加热时电加热丝可以与蓄热体直接接触。这些电绝缘的储热材料在电加热时不需要做绝缘处理，但是这些蓄热材料普遍热导率偏低，在储热和放热过程中，传热速度慢，材料的温度不均匀，导致储热系统传热速度低，材料容易因为大温差导致开裂或破碎。如果蓄热体采用高导热率高的材料如金属、碳素材料，可以大幅度提高材料的传热速度，但是因为材料具有导电性，需要进行绝缘处理。对于导电材料与电加热装置之间的绝缘处理可以采用气体绝缘层或固体绝缘层，为了实现满足高电压加热，气体绝缘层或固体绝缘层的厚度需要不断增加，然而，气体绝缘层或固体绝缘层的厚度增加会严重影响发热装置与蓄热体之间的传热，从而影响传热效果。

2、因此，如何在满足电加热装置与蓄热体之间的绝缘问题的同时，实现高电压加热是当前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种蓄热单元及储热系统，该蓄热单元能够保证两个蓄热单元之间可以耐高电压击穿，实现在高电压下具有高传热速度，以解决高电压下的加热储热问题。

2、为了实现上述目的，本公开第一方面，提供一种蓄热单元，所述蓄热单元包括：

3、蓄热体；

4、电加热件；围设于所述蓄热体的周向，用于加热所述蓄热体，所述电加热件与所述蓄热体之间具有间隙，所述间隙形成气体绝缘层；以及

5、固体绝缘层，围设于所述电加热件的周向，用于防止相邻两个所述蓄热单元之间因高电压而击穿。

6、可选地，所述蓄热体采用导热导电蓄热材料。

7、可选地，所述蓄热体的石墨化度为60-100％，热导率为50-800w/mk，电阻率为10-4-10-6ωm。

8、可选地，所述蓄热体的储热温度为1000-3000℃；

9、和/或，所述电加热件构造为加热丝或加热棒，所述加热丝或加热棒的加热温度为500-1600℃。

10、可选地，所述固体绝缘层被配置为：在所述电加热件加热至1000℃时，相邻两个所述蓄热单元之间的耐击穿电压大于50kv。

11、可选地，所述固体绝缘层的厚度大于等于3cm；

12、和/或，所述固体绝缘层采用氧化镁或氧化铝材质。

13、本公开第二方面，还提供一种储热系统，包括连接的换热器、风机和储热装置，所述储热装置包括多个上述的蓄热单元；

14、所述换热器和所述风机通过连接管道连通，所述风机远离所述换热器的一端与所述储热装置的一端连通，所述换热器远离所述风机的一端与所述储热装置的相对的另一端连通。

15、可选地，所述储热装置包括保温层，所述保温层围成储热空间，多个所述蓄热单元设于所述储热空间内。

16、可选地，所述保温层内还设有第一气体分布器和第二气体分布器；

17、所述风机远离所述换热器的一端与所述第一气体分布器连通，且该第一气体分布器与多个所述蓄热单元的所述气体绝缘层的一端连通；

18、所述换热器远离所述风机的一端与所述第二气体分布器连通，且该第一气体分布器与多个所述蓄热单元的所述气体绝缘层的相对的另一端连通。

19、可选地，所述储热装置中的多个所述蓄热单元中的三个所述蓄热单元形成一加热组，该加热组中的三个所述蓄热单元的所述电加热件分别连接到三项交流电中的一项；其中，所述电加热件的加热电压为2-110kv。

20、通过上述技术方案，即本公开的蓄热单元，通过在蓄热体的周向设置电加热件，利用电加热件加热蓄热体并存储热量，因在电加热件与蓄热体之间形成气体绝缘层，可以实现在高电压下对蓄热体进行加热且传热速度高，同时，蓄热体外侧围设有固体绝缘层，可以在蓄热单元引入单项电压，蓄热单元内部不会被高电压击穿，相邻两个蓄热单元之间被固体绝缘层隔开，保证每两个蓄热单元之间可以耐高电压击穿，因为蓄热体与电加热件之间没有固体绝缘层限制传热，也不用设计太厚的气体绝缘层用于绝缘，实现在高电压下具有高传热速度，以解决高电压下的加热储热问题。

21、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种蓄热单元，其特征在于，所述蓄热单元(100)包括：

2.根据权利要求1所述的蓄热单元，其特征在于，所述蓄热体(110)采用导热导电蓄热材料。

3.根据权利要求2所述的蓄热单元，其特征在于，所述蓄热体(110)的石墨化度为60-100％，热导率为50-800w/mk，电阻率为10-4-10-6ωm。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的蓄热单元，其特征在于，所述蓄热体(110)的储热温度为1000-3000℃；

5.根据权利要求1所述的蓄热单元，其特征在于，所述固体绝缘层(130)被配置为：在所述电加热件(120)加热至1000℃时，相邻两个所述蓄热单元(100)之间的耐击穿电压大于50kv。

6.根据权利要求5所述的蓄热单元，其特征在于，所述固体绝缘层(130)的厚度大于等于3cm；

7.一种储热系统，包括连接的换热器(20)、风机(30)和储热装置(10)，其特征在于，所述储热装置(10)包括多个如权利要求1-6中任意一项所述的蓄热单元(100)；

8.根据权利要求7所述的储热系统，其特征在于，所述储热装置(10)包括保温层(200)，所述保温层(200)围成储热空间，多个所述蓄热单元(100)设于所述储热空间内。

9.根据权利要求8所述的储热系统，其特征在于，所述保温层(200)内还设有第一气体分布器(310)和第二气体分布器(320)；

10.根据权利要求7所述的储热系统，其特征在于，所述储热装置(10)中的多个所述蓄热单元(100)中的三个所述蓄热单元(100)形成一加热组，该加热组中的三个所述蓄热单元(100)的所述电加热件(120)分别连接到三项交流电中的一项；其中，所述电加热件(120)的加热电压为2-110kv。

技术总结本公开涉及一种蓄热单元及储热系统，该蓄热单元包括：蓄热体；电加热件；围设于蓄热体的周向，用于加热蓄热体，电加热件与蓄热体之间具有间隙，该间隙形成气体绝缘层；以及固体绝缘层，围设于电加热件的周向，用于防止相邻两个蓄热单元之间因高电压而击穿。通过上述设置，该蓄热单元能够保证两个蓄热单元之间可以耐高电压击穿，实现在高电压下具有高传热速度，以解决高电压下的加热储热问题。技术研发人员：刘均庆,梁文斌,张宏伟,盛英,于东,崔福东,李磊受保护的技术使用者：国家能源投资集团有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9