CN105627802A - 一种储热装置 - Google Patents

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林其友
侯劲松
薛小代
陈来军
王宇坤
舒晓欣
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Tsinghua University
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Wuhu Power Supply Co of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
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Tsinghua University
State Grid Corp of China SGCC
Wuhu Power Supply Co of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Abstract

本发明提供一种应用于储热技术领域的储热装置，所述的储热装置包括水箱Ⅰ(1)、水箱Ⅱ(2)、氮气发生器(3)，所述的氮气发生器(3)通过连接管道Ⅰ(4)与水箱Ⅰ(1)连通，氮气发生器(3)通过连接管道Ⅱ(5)与水箱Ⅱ(2)连通，所述的连接管道Ⅰ(4)上设置电动阀Ⅰ(6)，连接管道Ⅱ(5)上设置电动阀Ⅱ(7)，所述的电动阀Ⅰ(6)和电动阀Ⅱ(7)分别与氮气发生器(3)连接，本发明所述的储热装置，结构简单，成本低廉，能够克服现有储热系统运行过程中存在的隐患，在确保储热装置稳压运行的同时，有效控制储热装置的工作压力，增加储热装置的使用寿命，最终实现高效储热的目的。

Description

一种储热装置
技术领域
本发明属于储热技术领域，更具体地说，是涉及一种储热装置。
背景技术
目前，在许多行业中都需要储热系统，而水作为一种优良的储热介质被广泛地使用。但是由于常压下水的沸点只有100℃，因此在常压储热系统中，以水作为储热介质时，只能存储低于100℃的热量。若要利用水存储高于100℃的热量时，则要配置带压力的储热装置。目前常用的带压储热系统多采用水汽化自增压的形式，即将水加热至沸点温度后，水沸腾汽化，产生蒸汽，随着温度的升高，水蒸气的饱和压力也相对，利用此蒸汽来增加储水箱的压力。这种水蒸气自增压储热系统在开始阶段系统中的水处于常压，随着换热过程的进行，水的温度和压力也逐渐上升。因此在装置运行的开始阶段，当水流经换热器时，水会汽化产生蒸汽，产生的蒸汽会影响换热器的性能，恶化传热效果，甚至造成设备的损坏。这样，现有技术中的储热装置就无法满足工业行业实际需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，能够克服现有储热系统运行过程中存在的隐患，在确保储热装置稳压运行的同时，有效控制储热装置的工作压力，增加储热装置的使用寿命，最终实现高效储热的储热装置。
要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明为一种储热装置，所述的储热装置包括水箱Ⅰ、水箱Ⅱ、氮气发生器，所述的氮气发生器通过连接管道Ⅰ与水箱Ⅰ连通，氮气发生器通过连接管道Ⅱ与水箱Ⅱ连通，所述的连接管道Ⅰ上设置电动阀Ⅰ，连接管道Ⅱ上设置电动阀Ⅱ，所述的电动阀Ⅰ和电动阀Ⅱ分别与氮气发生器连接。
所述的水箱Ⅰ上设置压力传感器Ⅰ，水箱Ⅱ上设置压力传感器Ⅱ，所述的压力传感器Ⅰ和压力传感器Ⅱ分别与氮气发生器连接。
所述的水箱Ⅰ为高温水箱，水箱Ⅱ为低温水箱，氮气发生器内设置发生器控制部件和缓存罐，氮气设置为存储在缓存罐内的结构，所述的电动阀Ⅰ和电动阀Ⅱ分别与发生器控制部件连接，压力传感器Ⅰ和压力传感器Ⅱ分别与发生器控制部件连接。
所述的储热装置还包括外部换热器，所述的外部换热器通过换热管路Ⅰ与水箱Ⅰ连通，外部换热器通过换热管路Ⅱ与水箱Ⅱ连通。
所述的水箱Ⅰ上设置排气管道Ⅰ，排气管道Ⅰ上设置电动阀Ⅲ，水箱Ⅱ上设置排气管道Ⅱ，排气管道Ⅱ上设置电动阀Ⅳ，所述的电动阀Ⅲ和电动阀Ⅳ分别与发生器控制部件连接。
压力传感器Ⅰ设置为能够将水箱压力信号反馈到发生器控制部件的结构，压力传感器Ⅱ设置为能够将水箱压力信号反馈到发生器控制部件的结构，氮气发生器设置为能够向水箱Ⅰ和水箱Ⅱ提供氮气的结构。
所述的水箱Ⅰ和水箱Ⅱ内的储热介质采用水、导热油、有机工质中的一种。
采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
本发明所述的储热装置，氮气发生器能够分别向水箱Ⅰ和水箱Ⅱ提供高压氮气，作为储热装置控制水箱Ⅰ和水箱Ⅱ内部压力调节的气枕气体。当某个水箱中的压力低于设定值时，通过该水箱连接管路上的电动阀打开该连接通道，通过氮气发生器向该水箱内补充氮气，使其压力重新升高到高于设定值的范围。本发明所述的储热装置，能够很好地控制储热装置水箱内的压力，实现储热装置的稳定运行，尤其是对于换热工况，由于水箱压力稳定，水箱内的压力始终高于其饱和压力，可以使换热过程中不发生蒸发汽化现象，从而保证运行工况的稳定。因此，本发明所述的储热装置，结构简单，成本低廉，能够克服现有储热系统运行过程中存在的隐患，在确保储热装置稳压运行的同时，有效控制储热装置的工作压力，增加储热装置的使用寿命，最终实现高效储热的目的。
附图说明
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
图1为本发明所述的储热装置的结构示意图；
附图中标记分别为：1、水箱Ⅰ；2、水箱Ⅱ；3、氮气发生器；4、连接管道Ⅰ；5、连接管道Ⅱ；6、电动阀Ⅰ；7、电动阀Ⅱ；8、压力传感器Ⅰ；9、压力传感器Ⅱ；10、发生器控制部件；11、外部换热器；12、换热管路Ⅰ；13、换热管路Ⅱ；14、排气管道Ⅰ；15、电动阀Ⅲ；16、排气管道Ⅱ；17、电动阀Ⅳ；18、缓存罐。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如附图1所示，本发明为一种储热装置，所述的储热装置包括水箱Ⅰ1、水箱Ⅱ2、氮气发生器3，所述的氮气发生器3通过连接管道Ⅰ4与水箱Ⅰ1连通，氮气发生器3通过连接管道Ⅱ5与水箱Ⅱ2连通，所述的连接管道Ⅰ4上设置电动阀Ⅰ6，连接管道Ⅱ5上设置电动阀Ⅱ7，所述的电动阀Ⅰ6和电动阀Ⅱ7分别与氮气发生器3连接。上述结构设置，氮气发生器能够分别向水箱Ⅰ和水箱Ⅱ提供高压氮气，作为储热装置控制水箱Ⅰ和水箱Ⅱ内部压力调节的气枕气体，氮气可以降低储热装置的水箱中的水中氧气的含量，增加储热装置的使用寿命。当某个水箱中的压力低于设定值时，通过该水箱连接管路上的电动阀打开该连接通道，通过氮气发生器向该水箱内补充氮气，使其压力重新升高到高于设定值的范围。本发明所述的储热装置，能够很好地控制储热装置水箱内的压力，实现储热装置的稳定运行，尤其是对于换热工况，由于水箱压力稳定，水箱内的压力始终高于其饱和压力，可以使换热过程中不发生蒸发汽化现象，从而保证运行工况的稳定。因此，本发明所述的储热装置，结构简单，能够克服现有储热系统运行过程中存在的隐患，在确保储热装置稳压运行的同时，有效控制储热装置的工作压力，增加储热装置的使用寿命，最终实现高效储热的目的。
所述的水箱Ⅰ1上设置压力传感器Ⅰ8，水箱Ⅱ2上设置压力传感器Ⅱ9，所述的压力传感器Ⅰ8和压力传感器Ⅱ9分别与氮气发生器3连接。通过压力传感器Ⅰ8和压力传感器Ⅱ9的设置，能够实时测量两个水箱中的压力，当某个水箱中的压力低于设定值时，压力传感器向氮气发生器反馈信号，氮气发生器打开与该水箱连接的电动阀，将氮气补充进该水箱，使其压力升高至设定值；当某个水箱中的压力高于设定值时，压力传感器向氮气发生器反馈信号，氮气发生器打开与该水箱连接的电动阀，将氮气排出水箱，使其压力降低至设定值。这样的结构设置，就能有效降水箱中的压力控制在稳定的范围内，确保工作稳定。
例如，压力传感器Ⅰ8获得的水箱Ⅰ1中的压力值低于设定值时，压力传感器Ⅰ向氮气发生器反馈信号，氮气发生器发出指令，打开排气管道Ⅰ上的电动阀Ⅲ，水箱Ⅰ内的氮气通过排气管道Ⅰ排出，使水箱Ⅰ的压力值高于设定值。
所述的水箱Ⅰ1为高温水箱，水箱Ⅱ2为低温水箱，氮气发生器3内设置发生器控制部件10和缓存罐18，氮气设置为存储在缓存罐18内的结构，所述的电动阀Ⅰ6和电动阀Ⅱ7分别与发生器控制部件10连接，压力传感器Ⅰ8和压力传感器Ⅱ9分别与发生器控制部件10连接。
所述的储热装置还包括外部换热器11，所述的外部换热器11通过换热管路Ⅰ12与水箱Ⅰ1连通，外部换热器11通过换热管路Ⅱ13与水箱Ⅱ2连通。
上述结构设置，在储热装置的实际运行过程中，当需要储热时，水箱中的低温水通过换热管路Ⅱ13流出，进入外部的换热器11，低温水在换热器中被加热至高温，然后通过换热管路Ⅰ12进入水箱Ⅰ1，方便完成储热的过程；当需要释热时，水箱Ⅰ1中的高温水通过换热管路Ⅰ12流出，进入外部的换热器，被冷却至低温，然后通过换热管路Ⅱ13进入水箱Ⅱ2，方便完成释热的过程。
所述的水箱Ⅰ1上设置排气管道Ⅰ14，排气管道Ⅰ14上设置电动阀Ⅲ15，水箱Ⅱ2上设置排气管道Ⅱ16，排气管道Ⅱ16上设置电动阀Ⅳ17，所述的电动阀Ⅲ15和电动阀Ⅳ17分别与发生器控制部件10连接。这样的结构，当某个水箱中的压力高于设定值时，压力传感器向氮气发生器反馈信号，氮气发生器打开与该水箱连接的电动阀，将氮气排出水箱，使其压力降低至设定值。这样的结构设置，就能有效降水箱中的压力控制在稳定的范围内，确保工作稳定。
例如，当压力传感器Ⅰ8测量获得的水箱Ⅰ1中的压力值高于设定值时，压力传感器Ⅰ向氮气发生器反馈信号，氮气发生器发出指令，打开排气管道Ⅱ电动阀Ⅰ，氮气发生器通过连接管路向水箱Ⅰ中补充氮气，使水箱Ⅰ的压力值高于设定值。这样，就能够有效完成对水箱Ⅰ中的压力值进行稳定的目的。
压力传感器Ⅰ8设置为能够将水箱1压力信号反馈到发生器控制部件10的结构，压力传感器Ⅱ9设置为能够将水箱2压力信号反馈到发生器控制部件10的结构，氮气发生器3设置为能够向水箱Ⅰ1和水箱Ⅱ2提供氮气的结构。
所述的水箱Ⅰ1和水箱Ⅱ2内的储热介质采用水、导热油、有机工质中的一种。
本发明的储热装置，氮气发生器能够分别向高温的水箱Ⅰ和低温的水箱Ⅱ提供高压氮气，作为储热装置控制水箱Ⅰ和水箱Ⅱ内部压力调节的气枕气体，氮气可以降低储热装置的水箱中的水中氧气的含量，增加储热装置的使用寿命。当某个水箱中的压力低于设定值时，通过该水箱连接管路上的电动阀打开该连接通道，通过氮气发生器向该水箱内补充氮气，使其压力重新升高到高于设定值的范围。本发明所述的储热装置，能够很好地控制储热装置水箱内的压力，实现储热装置的稳定运行，尤其是对于换热工况，由于水箱压力稳定，水箱内的压力始终高于其饱和压力，可以使换热过程中不发生蒸发汽化现象，从而保证运行工况的稳定。因此，本发明所述的储热装置，结构简单，能够克服现有储热系统运行过程中存在的隐患，在确保储热装置稳压运行的同时，有效控制储热装置的工作压力，增加储热装置的使用寿命，最终实现高效储热的目的。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种储热装置，所述的储热装置包括水箱Ⅰ(1)、水箱Ⅱ(2)、氮气发生器(3)，其特征在于：所述的氮气发生器(3)通过连接管道Ⅰ(4)与水箱Ⅰ(1)连通，氮气发生器(3)通过连接管道Ⅱ(5)与水箱Ⅱ(2)连通，所述的连接管道Ⅰ(4)上设置电动阀Ⅰ(6)，连接管道Ⅱ(5)上设置电动阀Ⅱ(7)，所述的电动阀Ⅰ(6)和电动阀Ⅱ(7)分别与氮气发生器(3)连接。
2.根据权利要求1所述的储热装置，其特征在于：所述的水箱Ⅰ(1)上设置压力传感器Ⅰ(8)，水箱Ⅱ(2)上设置压力传感器Ⅱ(9)，所述的压力传感器Ⅰ(8)和压力传感器Ⅱ(9)分别与氮气发生器(3)连接。
3.根据权利要求2所述的储热装置，其特征在于：所述的水箱Ⅰ(1)为高温水箱，水箱Ⅱ(2)为低温水箱，氮气发生器(3)内设置发生器控制部件(10)和缓存罐(18)，氮气设置为存储在缓存罐(18)内的结构，所述的电动阀Ⅰ(6)和电动阀Ⅱ(7)分别与发生器控制部件(10)连接，压力传感器Ⅰ(8)和压力传感器Ⅱ(9)分别与发生器控制部件(10)连接。
4.根据权利要求2所述的储热装置，其特征在于：所述的储热装置还包括外部换热器(11)，所述的外部换热器(11)通过换热管路Ⅰ(12)与水箱Ⅰ(1)连通，外部换热器(11)通过换热管路Ⅱ(13)与水箱Ⅱ(2)连通。
5.根据权利要求3所述的储热装置，其特征在于：所述的水箱Ⅰ(1)上设置排气管道Ⅰ(14)，排气管道Ⅰ(14)上设置电动阀Ⅲ(15)，水箱Ⅱ(2)上设置排气管道Ⅱ(16)，排气管道Ⅱ(16)上设置电动阀Ⅳ(17)，所述的电动阀Ⅲ(15)和电动阀Ⅳ(17)分别与发生器控制部件(10)连接。
6.根据权利要求3所述的储热装置，其特征在于：压力传感器Ⅰ(8)设置为能够将水箱(1)压力信号反馈到发生器控制部件(10)的结构，压力传感器Ⅱ(9)设置为能够将水箱(2)压力信号反馈到发生器控制部件(10)的结构，氮气发生器(3)设置为能够向水箱Ⅰ(1)和水箱Ⅱ(2)提供氮气的结构。
7.根据权利要求6所述的储热装置，其特征在于：所述的水箱Ⅰ(1)和水箱Ⅱ(2)内的储热介质采用水、导热油、有机工质中的一种。
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