动态冰浆由于具有蓄冷密度大、流动性和传热性能好等优点,现已被用于蓄冷空调系统中用于用电负荷的“移峰填谷”,还有用于工业处理过程和食品工程领域中。随着对动态冰浆技术的深入研究,其设备成本将降低、运行效率将提高,潜在的应用领域将进一步扩大,动态冰浆是一种非常实用的新技术。中国清洁供热平台讯:从成本来看,按目前储电综合成本约3000元/kWh,移峰1kWh的电力负荷,蓄冷的成本只为350-500元/kWh(LiB储能技术的10~20%)。此外,蓄冷的上下游产业配套比较成熟,规模化应用后的成本下降空间大。在6月22-23日于常州召开的2021年第三届中国储热大会上,中国科学院广州能源研究所研究员、储能技术研究室副主任宋文吉就“过冷水冰浆技术及其蓄冷应用”作主题演讲。冰浆蓄冷技术的应用,有助于提高我国制冷行业的竞争力。广州冰浆蓄冷设备
基础知识提问与回答:过冷水冰浆制冰的原理是什么?答:一般我们会认为水的凝固点为 0℃,也就是水在 0℃以下会冻结,但实际上,水在 0℃以下仍会以过冷水的型态存在,这是因为由液态水转变成冰的过程存在有一个能量状态,水需要克服这个能量障碍才能结冰。结冰过程需要两个关键因素:凝结核和低温。普通的自来水较低可以形成-5℃~-6℃的过冷水,所以只要控制好温度、材料、结构、流速、压力等参数,就可以确保稳定地产生-2℃的过冷水,过冷水进入冰浆发生器中,冰浆发生器提供凝结核,过冷水即成为冰浆(冰水混合物),储存在蓄冰罐中。广州冰浆蓄冷设备冰浆蓄冷原理基于冰的热力学性质,冰的融化过程吸收大量热量。
动态冰浆蓄冷系统是利用水具有过冷的特性制取冰浆,而亚稳态的过冷水受到外界的干扰容易激发促品,在板式换热器通道管道等地方结冰,导致发生“冰堵"的现象,所以动态冰浆蓄冷系统的设计、制作、工艺等要求较高,本文对动态冰浆蓄冷系统的设计作简要的总结。制冰机内的主要部件有板式换热器、防传播器、冰浆发生器等。板式换热器:动态冰浆蓄冷系统的制冰机对换热器的要求比较高,要求工艺质量好、换热效率高。板式换热器的材质、工艺,换热等条件比其他类型的换热器好,是制冰机换热设备比较的好选择,但并不是所有的板式换热器都适合,根据实验的测试,片距小,角孔大的板式换热器是较理想的选择。
应用,冰浆蓄冷储能技术在以下领域有普遍的应用;1建筑空调系统,冰浆蓄冷储能技术在建筑空调系统中被普遍采用。通过储存冰浆,可以在电力需求低谷时期制冷并储存热量,然后在电力需求高峰时期释放热量。这种技术可以降低建筑物的能耗,并提高供暖和制冷系统的效率。2 工业制冷,冰浆蓄冷储能技术也可以用于工业制冷。工业生产中需要大量的冷却水来降低设备和机器的温度。通过使用冰浆蓄冷储能系统,可以在低能耗期问制冷并储存热量,然后在高能耗期间释放热量,从而提高工业制冷系统的效率。3医疗设备和实验室,冰浆蓄冷储能技术在医疗设备和实验室中也有应用。在一些实验室和医疗设备中,需要保持稳定的低温环境。通过使用冰浆蓄冷储能系统,可以在低需求期间制冷并储存热量,然后在高需求期间释放热量,从而保持恒定的低温环境。冰浆蓄冷技术的应用范围普遍,包括商业、医疗、农业等领域。
冰浆的其他潜在应用,冰浆溶液除了用于舒适性空调、工业生产过程、食品处理与保存外,还可用于以下方面:1用于管道和换热器清洗,传统的清理管道和换热器污垢脏物的方法常采用机械方法,但对于形状复杂的换热器,该方法很难完成去污。采用10%的冰浆溶液能够完成复杂几何形状管道和换热器的清污工作。2用作冷藏汽车的蓄冷剂,在冷藏汽车的四周保温夹层空间内充入冰浆溶液,使车厢内保持所要求的温度,它与普通运输车辆相比,能保证冷藏食品的新鲜。冰浆的充入和更换可在专门的充冷站进行。3用作灭火剂,现有的灭火装置和喷嘴仍然可以输送浓度为30%的冰浆溶液,采用冰浆溶液灭火可以使灭火时间减少一半,同时使室内温度急剧降低。与水相比,采用冰浆灭火所需的量较少。冰浆蓄冷系统具有较好的调节性能,可应对电力负荷波动。广州冰浆蓄冷设备
冰浆蓄冷工艺主要包括冰浆制备、储存、输送和释冷四个环节。广州冰浆蓄冷设备
发展蓄冷技术的重要意义,宋文吉指出,制冷是社会能源消耗的重要组成部分。制冷空调的能耗和温室气体排放是中国30/60双碳目标的重要组成部分。中国夏季电力高峰负荷的40%以上是制冷空调造成的,商业/公共建筑50%以上的能耗是空调机组。同时,越来越多的楼宇采用热泵空调,夏季供冷、冬季供热,空调机组同时影响全年的供电负荷。因此,必须充分重视制冷空调对电力负荷的影响,否则反馈到上游,则直接影响电力的供应和可再生能源的消纳。广州冰浆蓄冷设备