CN107062371A - 一种熔盐储热供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种熔盐储热供暖系统，包括单个熔盐罐，所述熔盐罐的内部设置有用于隔离低温熔盐和高温熔盐的孔板，所述孔板的下部区域用于盛放回流的换热后的所述低温熔盐。通过设置单台熔盐罐和孔板，利用熔盐的密度随温度升高而减小的特点，实现了储热及供暖，与传统的熔盐储热供暖系统相比，降低了投资成本、简化了系统流程、减小了设备占用体积且熔盐出口温度稳定。

Description

一种熔盐储热供暖系统

技术领域

本发明涉及熔盐储能领域，具体涉及一种熔盐储热供暖系统。

背景技术

随着工业的高速发展，我国面临着巨大的环保压力，特别是雾霾污染。而为了有效地治理雾霾污染并提升空气质量，多个省市大力推动“煤改电”项目，即采用电采暖的方式替代传统燃煤锅炉的供暖方式。同时，针对我国电力供应白天和夜间峰谷差距大的情况，政府颁布了夜间低谷用电优惠政策，鼓励利用廉价的低谷电加热蓄热材料储存热能，从而达到“削峰填谷”的目的。

熔融盐简称熔盐，是盐的熔融态液体，通常指的熔融盐是指无机盐的熔融体。熔盐的蓄热密度高，导热性能好，是现在广泛应用的新型蓄热材料。熔融盐储能技术是利用硝酸盐等原料作为传热介质，通过能源发出的热能与熔盐的内能转换来存储或发出能量。

现有的熔盐储热式集中供暖系统是利用电力加热熔盐，高温熔盐再通过换热器把热量传递到供暖水，可以有效地替代燃煤锅炉。但现有设备普遍采用双罐技术，即设备包括冷、热两个熔盐储罐，冷盐罐存储的低温熔盐被冷盐泵输送到电加热器升温后，再进入热盐罐储存，进一步输送至换热设备。由于两个熔盐储罐的体积较大、要求较高的保温性能，因此设置两个储罐造价高昂、占用空间大、系统流程复杂，而设置一个储罐又有冷、热熔盐混合，造成熔盐出口温度不稳定的缺陷，这些缺点阻碍了该系统的推广。

发明内容

针对现有技术中存在的造价高昂、占用空间大、系统流程复杂和熔盐出口温度不稳定的缺陷，本发明提供了一种熔盐储热供暖系统。

本发明提供的熔盐储热供暖系统，包括单个熔盐罐，所述熔盐罐的内部设置有用于隔离低温熔盐和高温熔盐的孔板，所述孔板的下部区域用于盛放回流的换热后的所述低温熔盐。

其中，所述熔盐储热供暖系统还包括设置在所述孔板的下部区域的电加热器。

其中，所述熔盐储热供暖系统还包括设置在所述孔板的下部区域的进盐均布装置，用于输入换热后的所述低温熔盐至所述孔板的下部区域。

其中，所述熔盐储热供暖系统还包括换热器，所述高温熔盐通过设置在所述熔盐罐顶部的熔盐泵流入所述换热器，所述高温熔盐在所述换热器中换热后形成所述低温熔盐。

其中，所述换热器包括中间换热器和供暖换热器；相应地，所述中间换热器用于接纳通过所述熔盐泵流入的所述高温熔盐，以使所述高温熔盐换热给低温中间介质后形成所述低温熔盐；所述供暖换热器用于接纳所述低温中间介质换热后形成的高温中间介质，以使所述高温中间介质换热给供暖水后形成低温中间介质，并依次通过中间介质膨胀罐和中间介质循环泵回流至所述中间换热器。

其中，所述中间换热器和所述供暖换热器的形式为U型管式换热器或浮头式换热器或釜式重沸器。

其中，所述中间换热器的壳程流通所述熔盐、管程流通所述中间介质；所述供暖换热器的壳程流通所述供暖水、管程流通所述中间介质。

其中，所述中间介质为导热油或水或蒸汽。

其中，所述换热器包括盐水换热器，所述盐水换热器用于接纳通过所述熔盐泵流入的所述高温熔盐，以使所述高温熔盐换热给低温导热水后形成所述低温熔盐。

其中，所述熔盐泵包括两台熔盐泵，工作模式为一开一备。

本发明提供的熔盐储热供暖系统，通过设置单台熔盐罐和孔板，利用熔盐的密度随温度升高而减小的特点，实现了储热及供暖，与传统的熔盐储热供暖系统相比，降低了投资成本、简化了系统流程、减小了设备占用体积且熔盐出口温度稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的熔盐储热供暖系统的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的熔盐储热供暖系统的结构示意图。

图中，1：电加热器；2：熔盐罐；3：熔盐泵；4：中间换热器；5：中间介质循环泵；6：中间介质膨胀罐；7：供暖换热器；8：进盐均布装置；9：孔板；10：换热器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的熔盐储热供暖系统的结构示意图，如图1所示，包括单个熔盐罐2，所述熔盐罐2的内部设置有用于隔离低温熔盐和高温熔盐的孔板9，所述孔板9的下部区域用于盛放回流的换热后的所述低温熔盐。

其中，熔盐罐也称为熔盐槽，其作用是储存高温液体熔盐，即储存热量，为用户(反应器或者换热器)提供所需要的热量，或者把用户多余的热量储存在熔盐罐中。熔盐罐一般为圆筒形卧式罐，开始使用时将固体熔盐放入熔盐罐中，通过某种加热方式将熔盐熔化，达到所需要的温度后，利用熔盐泵将熔盐输送到熔盐炉、反应器、换热器、蒸发器等需要换热的装置，达到换热的目的。

具体地，在本发明实施例提供的系统包括单个熔盐罐2，该熔盐罐2内部包括孔板9。其中，孔板9可以为如图1所示的设置在熔盐罐2的中部，并平行于熔盐罐2的底部。孔板9可以为具有多个孔的板件，熔盐可以通过所述多个孔，进行上下地流通。

由于熔盐具有随着温度升高而密度减小的特点，因此，高温熔盐的密度大于低温熔盐的密度，高温熔盐能相对低温熔盐向上地流动。而设置孔板9能够使高温熔盐和低温熔盐的相对流动减缓，从而起到部分地隔离高温熔盐和低温熔盐的作用。由于孔板9的下部区域的温度相对于上部区域的温度较低，因此将经过换热后得到的低温熔盐设置为通过管道回流至下部区域，从而使孔板9的上部区域和下部区域的温度都能保持相对稳定，进一步使得熔盐出口的温度稳定。

在使用过程中，换热后得到的低温熔盐流入孔板9的下部区域，随着加热而温度升高，达到一定温度后能够穿过孔板9进入上部区域，达到足够的高温后进行换热，换热后形成的低温熔盐重新进入下部区域，以此循环换热。

本发明实施例提供的熔盐储热供暖系统，通过设置单台熔盐罐和孔板，利用熔盐的密度随温度升高而减小的特点，实现了储热及供暖，与传统的熔盐储热供暖系统相比，降低了投资成本、简化了系统流程、减小了设备占用体积且熔盐出口温度稳定。

基于上述实施例，其中，所述熔盐储热供暖系统还包括设置在所述孔板9的下部区域的电加热器1。如图1所示，由于孔板9能够减缓高温熔盐和低温熔盐之间的相对流动，从而使位于孔板9下方区域的电加热器1能够充分地对低温熔盐进行加热，从而提高加热效率。

基于上述实施例，其中，所述熔盐储热供暖系统还包括设置在所述孔板9的下部区域的进盐均布装置8，用于输入换热后的所述低温熔盐至所述孔板9的下部区域。其中，进盐均布装置8可以为均匀布置在熔盐罐2底部的多个喷头，喷头将低温熔盐喷出，从而使低温熔盐能够均匀排布在熔盐罐2的底部，进一步使低温熔盐得到均匀地加热。

基于上述实施例，其中，所述熔盐储热供暖系统还包括换热器10，所述高温熔盐通过设置在所述熔盐罐2顶部的熔盐泵3流入所述换热器10，所述高温熔盐在所述换热器10中换热后形成所述低温熔盐。

其中，换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。

具体地，由于熔盐的密度随着温度升高而减小，因此将熔盐泵3设置在熔盐罐2的顶部，能够将达到一定温度的高温熔盐输送至换热器10中。在换热器10中，高温熔盐放热后形成的低温熔盐通过管道从换热器10的回流至孔板9的下部区域。低温熔盐经加热后，重新上升至罐体顶部，由熔盐泵3重新泵入换热器10中放热，以此实现循环放热供暖。

图2为本发明另一实施例提供的熔盐储热供暖系统的结构示意图，如图2所示，在图1提供的实施例的基础上，其中，所述换热器10包括中间换热器4和供暖换热器7；相应地，所述中间换热器4用于接纳通过所述熔盐泵3流入的所述高温熔盐，以使所述高温熔盐换热给低温中间介质后形成所述低温熔盐；所述供暖换热器7用于接纳所述低温中间介质换热后形成的高温中间介质，以使所述高温中间介质换热给供暖水后形成低温中间介质，并依次通过中间介质膨胀罐6和中间介质循环泵5回流至所述中间换热器4。

其中，中间介质膨胀罐6用于存储和缓冲中间介质。由于中间介质在加热过程中温度每升高100℃，体积将有7％左右的膨胀，并产生少量的蒸气，必须对此加以释放，才能保证中间介质在系统中的正常循环。

本实施例提供的供暖系统首先通过中间换热器4将熔盐的热量传递给中间介质，再通过供暖换热器7将中间介质的热量传递给供暖水，以此实现传热。具体地，熔盐在罐体2中加热后得到的高温熔盐，通过熔盐泵3传输给中间换热器4，在中间换热器4中将热量传递给低温中间介质后，得到的低温熔盐再通过管道回流至罐体2中。

中间换热器4中的低温中间介质温度升高后得到了高温中间介质，通过中间介质循环泵5泵入供暖换热器7，在供暖换热器7中将热量传递给供暖回水，得到的低温中间介质再通过管道依次经过中间介质膨胀罐6和中间介质循环泵5传输至中间换热器4。其中，中间介质循环泵5是一种理想的热油循环泵或载热体输送泵，是热交换设备上理想的配套用泵。

在供暖换热器7中，低温的供暖回水吸收了高温中间介质的热量后，得到了高温的供暖上水，供暖上水进一步通过管道流向用户，完成供暖后得到的低温的供暖回水重新进入供暖换热器7中换热，以此实现循环供暖。

通过设置中间换热器和供暖换热器，实现了供暖系统的两级热交换，能稳定地传递热量。

基于上述实施例，其中，所述中间换热器4和所述供暖换热器7的形式为U型管式换热器或浮头式换热器或釜式重沸器。

其中，U型管式换热器是管壳式换热器的一种，属石油化工设备，由管箱、壳体及管束等主要部件组成，因其换热管成U形而得名。U形管式换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上。

供暖系统中的中间换热器4和供暖换热器7可以设置为U型管式换热器或浮头式换热器或釜式重沸器等形式，其中，U型管式换热器的壳程可以带中间隔板。U型管式换热器或浮头式换热器或釜式重沸器等形式的特点是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；壳程的中间隔板使得管程流通的介质和壳程流通的介质能够完全逆流换热，增强换热效率。

基于上述实施例，其中，所述中间换热器4的壳程流通所述熔盐、管程流通所述中间介质；所述供暖换热器7的壳程流通所述供暖水、管程流通所述中间介质。

其中，管程是指介质流经换热器内的通道及与其相贯通的部分，壳程是指介质流经换热管外的通道及与其相贯通的部分。通常情况下，管程内流通压力较高的介质，壳程内流通压力较低、较清洁的介质。在本发明实施例中，由于中间介质系统的工作压力高，因此选择在管程内流通。相应地，熔盐和供暖水在换热器的壳程内流通。

具体地，在本发明实施例提供的供热系统中，中间换热器4的壳程进口与熔盐泵3连接，中间换热器4的壳程出口与熔盐罐2连接；中间换热器4的管程出口与供暖换热器7的管程进口连接，供暖换热器7的管程出口依次与中间介质膨胀罐6、中间介质循环泵5和中间换热器4的管程进口连接；供暖换热器7的壳程进口与供暖回水管道连接，供暖换热器7的壳程出口与供暖上水管道连接。通过上述连接方式，合理设置了换热器中管程和壳程内流通的流体，使供暖系统能稳定传热。

基于上述实施例，其中，所述中间介质为导热油或水或蒸汽。相应地，通过中间换热器可以实现熔盐与导热油、熔盐与水或熔盐与蒸汽之间的换热；通过供暖换热器可以实现导热油与水、水与水或蒸汽与水之间的换热。

基于上述实施例，其中，所述换热器10包括盐水换热器，所述盐水换热器用于接纳通过所述熔盐泵3流入的所述高温熔盐，以使所述高温熔盐换热给低温导热水后形成所述低温熔盐。具体地，熔盐可以通过盐水换热器直接与供暖水进行换热。高温熔盐在盐水换热器中将热量传递给低温的供暖水，形成低温熔盐；低温的供暖回水吸收热量后形成供暖上水，流向用户进行放热。

基于上述实施例，其中，所述熔盐泵3包括两台熔盐泵，工作模式为一开一备。具体地，一开一备的工作模式为两台熔盐泵3同时开一台就可以满足需求，另一台作为检修或轮换工作时使用。通过设置熔盐泵为一开一备的工作模式，使其能满足系统的多种使用需求，供暖系统能够稳定运行。

下面以北京市为例，说明本发明实施例提供的熔盐储能供暖系统。用电的低谷时间段为夜间的21点至次日凌晨6点，在此阶段启动电加热器1，将熔盐罐的罐体2的熔盐加热至500℃～600℃。高温熔盐被设置在熔盐罐2顶部的熔盐泵3输送到中间换热器4，在中间换热器4中与中间介质进行换热。当熔盐的温度降低到260℃以下后，低温熔盐通过进盐均布装置8回流至罐体2的底部。随后，低温熔盐再次被电加热器1加热，逐渐上浮到罐体2的上部以循环利用。储存在中间介质膨胀罐6内的中间介质通过中间介质循环泵5输送到中间换热器4中，与高温熔盐进行换热，当中间介质被加热至180℃后，进入供暖换热器7中换热给供暖水后流回至中间介质膨胀罐6。在供暖换热器7中，供暖水的温度由50℃被加热至70℃，再通过供暖上水管道流向用户，用户使用供暖水后，低温供暖水通过供暖回水管道回流至供暖换热器7中，重新吸收高温中间介质的热量，通过上述步骤可以实现循环储热和供暖。

本发明实施例提供的熔盐储热供暖系统，通过设置单台熔盐罐和孔板，利用熔盐的密度随温度升高而减小的特点，实现了储热及供暖，与传统的熔盐储热供暖系统相比，降低了投资成本、简化了系统流程、减小了设备占用体积且熔盐出口温度稳定；通过设置进盐均布装置，使熔盐能均匀排布在底部以进行加热；通过设置中间换热器和供暖换热器，实现了供暖系统的两级热交换，能稳定地传递热量；通过设置U型管式换热器或浮头式换热器或釜式重沸器等形式，能够增强换热效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种熔盐储热供暖系统，其特征在于，包括单个熔盐罐，所述熔盐罐的内部设置有用于隔离低温熔盐和高温熔盐的孔板，所述孔板的下部区域用于盛放回流的换热后的所述低温熔盐。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述孔板的下部区域的电加热器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述孔板的下部区域的进盐均布装置，用于输入换热后的所述低温熔盐至所述孔板的下部区域。

4.根据权利要求1或2或3所述的系统，其特征在于，还包括换热器，所述高温熔盐通过设置在所述熔盐罐顶部的熔盐泵流入所述换热器，所述高温熔盐在所述换热器中换热后形成所述低温熔盐。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述换热器包括中间换热器和供暖换热器；

相应地，所述中间换热器用于接纳通过所述熔盐泵流入的所述高温熔盐，以使所述高温熔盐换热给低温中间介质后形成所述低温熔盐；

所述供暖换热器用于接纳所述低温中间介质换热后形成的高温中间介质，以使所述高温中间介质换热给供暖水后形成低温中间介质，并依次通过中间介质膨胀罐和中间介质循环泵回流至所述中间换热器。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述中间换热器和所述供暖换热器的形式为U型管式换热器或浮头式换热器或釜式重沸器。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述中间换热器的壳程流通所述熔盐、管程流通所述中间介质；所述供暖换热器的壳程流通所述供暖水、管程流通所述中间介质。

8.根据权利要求5或6或7所述的系统，所述中间介质为导热油或水或蒸汽。

9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述换热器包括盐水换热器，所述盐水换热器用于接纳通过所述熔盐泵流入的所述高温熔盐，以使所述高温熔盐换热给低温导热水后形成所述低温熔盐。

10.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述熔盐泵包括两台熔盐泵，工作模式为一开一备。