CN107726905A - 卧式高温蓄热供热设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了卧式高温蓄热供热设备及使用方法，包括：填充有蓄热介质的蓄热罐体；蓄热罐体底部设有加热蓄热介质的电加热装置，电加热装置与供电系统相连；蓄热罐体上部水平贯设有换热面积可调的换热装置，换热装置由串联的释热介质入口段、换热段和释热介质出口段组成，换热段由多个串联和/或并联的换热器组成，所有换热器自下而上布设且最底部的换热器与释热介质入口段相连，换热段上安装有控制单个换热器工作或多个换热器同时工作的阀门组。本发明提出一种利用夜间低谷电或弃风弃光“垃圾电”蓄热，白天产生蒸汽的卧式高温蓄热供热设备及使用方法，以减少熵增，提高能源利用效率，增强电网的输电能力，并大幅降低蒸汽生产的成本。

Description

卧式高温蓄热供热设备及使用方法

技术领域

本发明涉及高温蓄热供热有效利用技术领域，尤其涉及卧式高温蓄热供 热设备及使用方法。

背景技术

近年来，雾霾问题引起了人们的空前关注。解决雾霾问题的一个有效途 径是推进能源结构调整。可再生能源利用被列为《国家应对气候变化规划 (2014-2020年)》重点发展方向。

此时，研发一种以充分利用弃风弃光“垃圾电”和晚上的低谷电的小型蓄热 式供热设备，采用蓄热介质将晚上的低谷电以热能形式储存起来，用于白天 的冬季供暖和工业产生蒸汽，不但可以有效的解决当前全面取缔燃煤小锅炉 用电锅炉替代带来的电网峰谷差加大的弊端，而且对于提高小企业经济效益 具有十分重要的意义，在一定程度上还可以有效地缓解目前的雾霾天气，具 有很好的应用前景。因此，卧式高温蓄热供热设备对于提高能源利用效率， 改善环境具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了充分利用夜间低谷电或弃风弃光“垃圾电”，缓解雾霾 天气，提出了一种利用夜间低谷电或弃风弃光“垃圾电”蓄热，白天产生蒸汽的 卧式高温蓄热供热设备及使用方法，以减少熵增，提高能源利用效率，增强 电网的输电能力，并大幅度降低蒸汽生产的成本。

为实现上述目的，本发明提供一种卧式高温蓄热供热设备，包括：填充 有蓄热介质的蓄热罐体；

所述蓄热罐体底部设有用于加热蓄热介质的电加热装置，所述电加热装 置与供电系统相连；

所述蓄热罐体上部水平贯设有换热面积可调的换热装置，所述换热装置 由相串联的释热介质入口段、换热段和释热介质出口段组成，所述换热段由 多个串联和/或并联的换热器组成，所有所述换热器自下而上布设且最底部的 换热器与所述释热介质入口段相连，所述换热段上安装有控制单个换热器工 作或多个换热器同时工作的阀门组。

作为本发明的进一步改进，所述蓄热罐体为卧式圆柱形罐体或卧式方形 罐体，所述蓄热罐体的外表面套有保温层，所述保温层的导热系数小于 0.5W/(m·K)。

作为本发明的进一步改进，所述电加热装置为加热棒、加热环、加热板 或加热带，所述加热棒、加热环或加热板设置在所述蓄热罐体内部，所述加 热带缠绕在所述蓄热罐体外表面上。

作为本发明的进一步改进，所述蓄热介质包括熔盐和导热油中的一种， 释热介质为水。

作为本发明的进一步改进，所述换热器的数量为5个，自下而上分为第 一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和第五换热器；所述阀门 组包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门；

所述第一换热器的入口与所述释热介质入口段相连通，所述第一换热器 的出口与所述释热介质出口段相连通，所述第一换热器的出口处设有第一阀 门；所述第二换热器的入口与所述第一换热器相连通，所述第二换热器的出 口与所述第三换热器的入口相连通，所述第三换热器的出口与所述释热介质 出口段相连通，所述第二换热器的入口处设有第二阀门，所述第三换热器的 出口处设有第三阀门；所述第四换热器的入口与所述第三换热器相连通，所 述第四换热器的出口与所述第五换热器的入口相连通，所述第五换热器的出 口与所述释热介质出口段相连通，所述第四换热器的入口处设有第四阀门， 所述第五换热器的出口处设有第五阀门；

当第一阀门打开、第二阀门关闭，所述第一换热器工作；当第一阀门、 第四阀门关闭，第二阀门、第三阀门打开，所述第一换热器、第二换热器和 第三换热器同时工作；当第一阀门、第三阀门关闭，第二阀门、第四阀门、 第五阀门打开，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和 第五换热器同时工作。

作为本发明的进一步改进，所述换热器的数量为8个，自下而上分为第 一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热 器、第七换热器和第八换热器；所述阀门组包括第一阀门、第二阀门、第三 阀门、第四阀门和第五阀门；

所述第一换热器、第二换热器并联后的入口与所述释热介质入口段相连 通，所述第一换热器、第二换热器并联后的出口与所述释热介质出口段相连 通，所述第一换热器、第二换热器并联后的出口处设有第一阀门；所述第三 换热器、第四换热器并联后的入口与所述第一换热器、第二换热器并联后的 出口相连通，所述第三换热器的出口与所述第六换热器的入口相连通，所述 第四换热器的出口与所述第五换热器的入口相连通，所述第五换热器、第六 换热器并联后的出口与所述释热介质出口段相连通，所述第三换热器、第四 换热器并联后的入口处设有第二阀门，所述第五换热器、第六换热器并联后 的出口处设有第三阀门；所述第七换热器的入口与所述第五换热器、第六换 热器并联后的出口相连通，所述第七换热器的出口与所述第八换热器的入口 相连通，所述第八换热器的出口与所述释热介质出口段相连通，所述第七换 热器的入口处设有第四阀门，所述第八换热器的出口处设有第五阀门；

当第一阀门打开、第二阀门关闭，所述第一换热器、第二换热器工作； 当第一阀门、第四阀门关闭，第二阀门、第三阀门打开，所述第一换热器、 第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器同时工作； 当第一阀门、第三阀门关闭，第二阀门、第四阀门、第五阀门打开，所述第 一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热 器、第七换热器和第八换热器同时工作。

作为本发明的进一步改进，所述换热器为光滑管、螺旋管或强化管；

所述强化管由光滑管及套设在光滑管外表面的金属管组成，所述金属管 与光滑管之间留有空隙且所述金属管与光滑管同轴布置，所述金属管的顶壁 上开有孔，所述金属管的底壁上开有孔。

作为本发明的进一步改进，所述释热介质出口段与能量利用装置相连， 所述释热介质出口段上设有温度传感器、压力传感器和稳压阀，所述稳压阀 为手动稳压阀或电磁稳压阀，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀 门、第五阀门为手动阀或电磁阀；

当所述稳压阀为电磁稳压阀，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第 四阀门、第五阀门为电磁阀时；所述温度传感器和压力传感器与PLC控制器 的输入端电连接，所述稳压阀、第一阀门、第三阀门关闭，第二阀门、第四 阀门和第五阀门与PLC控制器的输出端电连接。

作为本发明的进一步改进，还包括汽包；

所述释热介质出口段置于所述汽包内，所述汽包上设有压力控制阀和排 气管，所述排气管与所述能量利用装置相连。

本发明还提供一种卧式高温蓄热供热设备的使用方法，包括：蓄热阶段 和放热阶段；

蓄热阶段：

利用夜间低谷电或弃风弃光“垃圾电”，通过电加热装置对蓄热罐体内的蓄 热介质进行加热，将电能转换为蓄热介质的热能储存起来；

放热阶段：

通过阀门组控制换热器的工作过程；释热初期，打开第一阀门、关闭第 二阀门，释热介质依次流经释热介质入口段、第一换热器、释热介质出口段， 第一换热器内的释热介质与蓄热罐体内的高温蓄热介质进行换热，产生的高 温蒸汽从释热介质出口段流出，供能量利用装置使用；

当蓄热罐体底部蓄热介质的温度降低至不足以满足换热装置所提供的蒸 汽参数时，关闭第一阀门、第四阀门，打开第二阀门、第三阀门，释热介质 依次流经释热介质入口段、第一换热器、第二换热器、第三换热器、释热介 质出口段，第一换热器、第二换热器、第三换热器内的释热介质与蓄热罐体 内的高温蓄热介质进行换热，换热面积增大，蒸汽温度升高，产生的高温蒸 汽从释热介质出口段流出，供能量利用装置使用；

随着换热的进行，当蓄热罐体中部蓄热介质的温度降低至不足以满足换 热装置所提供的蒸汽参数时，关闭第一阀门、第三阀门，打开第二阀门、第 四阀门、第五阀门，释热介质依次流经释热介质入口段、第一换热器、第二 换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、释热介质出口段，第一换 热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器内的释热介质与 蓄热罐体内的高温蓄热介质进行换热，换热面积增大，蒸汽温度升高，产生 的高温蒸汽从释热介质出口段流出，供能量利用装置使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明是一种带有蓄、放热的供暖供汽设备，其结构简单紧凑、使用 方便、温度可控；

2、本发明使用成本较低，利用夜间低谷电或弃风弃光“垃圾电”进行蓄热， 白天提供所需的蒸汽；

3、本发明通过阀门组改变换热装置的换热面积，实现了蓄热罐体内能量 的层层利用，逐步提取，减少了损失，提高了能源利用效率；

4、本发明工作的温度区间较广，根据用户实际的温度范围需求，选择合 理的蓄热介质，蓄热罐内的蓄热介质处于温度可调的范围，既减少了能源浪 费，又满足了用户需求；

5、本发明解决了“弃风弃光”问题和冬季雾霾问题，缓解了城市污染；

6、本发明的换热器通过采用加强管，加强管的结构设计保证高温蓄热介 质从金属管顶壁的孔流入至金属管与光滑管之间的空隙内，供释热介质与蓄 热介质进行换热，并将低温的蓄热介质从金属管的底壁的孔中流出；其可避 免蓄热介质在蓄热罐体中出现紊流。

附图说明

图1为本发明实施例1公开的卧式高温蓄热供热设备的结构图；

图2为图1中蓄热罐体的侧视图；

图3为本发明实施例2公开的卧式高温蓄热供热设备的结构图；

图4为图3中蓄热罐体的侧视图；

图5为本发明实施例3公开的卧式高温蓄热供热设备的结构图；

图6为图5中蓄热罐体的侧视图；

图7为本发明实施例4公开的卧式高温蓄热供热设备的结构图；

图8为图7中蓄热罐体的侧视图；

图9为本发明实施例5公开的卧式高温蓄热供热设备的结构图；

图10为图9中蓄热罐体的侧视图；

图11为本发明实施例6公开的卧式高温蓄热供热设备的结构图；

图12为图11中蓄热罐体的侧视图；

图13为本发明实施例7公开的卧式高温蓄热供热设备的结构图；

图14为图13中蓄热罐体的侧视图；

图15为本发明实施例8公开的卧式高温蓄热供热设备的结构图；

图16为图15中蓄热罐体的侧视图。

图中：

10、蓄热罐体；11、保温层；20、电加热装置；30、供电系统；40、释 热介质入口段；50、换热段；51、第一换热器；52、第二换热器；53、第三 换热器；54、第四换热器；55、第五换热器；56、第六换热器；57、第七换 热器；58、第八换热器；60、释热介质出口段；61、温度传感器；62、压力 传感器；63、稳压阀；70、阀门组；71、第一阀门；72、第二阀门；73、第 三阀门；74、第四阀门；75、第五阀门；76、第六阀门；77、第七阀门；80、 汽包；81、压力控制阀；82、排气管。

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、完整地描述， 显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、 “竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位 或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指 的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理 解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术 语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是 可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直 接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于 本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体 含义。

本发明提供一种卧式高温蓄热供热设备，包括：填充有蓄热介质的蓄热 罐体；

蓄热罐体上设有用于加热蓄热介质的电加热装置，电加热装置与供电系 统相连；蓄热罐体上水平贯设有换热面积可调的换热装置，换热装置由相串 联的释热介质入口段、换热段和释热介质出口段组成，换热段由多个串联和/ 或并联的换热器组成，所有换热器自下而上布设且最底部的换热器与释热介 质入口段相连，换热段上安装有控制单个换热器工作或多个换热器同时工作 的阀门组。

优选的，蓄热罐体为卧式圆柱形罐体或卧式方形罐体，蓄热罐体的外表 面套有保温层，保温层的导热系数小于0.5W/(m·K)。

优选的，电加热装置为加热棒、加热环、加热板或加热带，加热棒、加 热环或加热板设置在蓄热罐体内部的下方，加热带缠绕在蓄热罐体外表面上。

优选的，蓄热介质包括熔盐和导热油中的一种，释热介质为水。

优选的，换热器为光滑管、螺旋管或强化管；

强化管由光滑管及套设在光滑管外表面的金属管组成，金属管与光滑管 之间留有空隙且金属管与光滑管同轴布置，金属管的顶壁上开有孔，金属管 的底壁上开有孔。

优选的，释热介质出口段与能量利用装置相连，释热介质出口段上设有 温度传感器、压力传感器和稳压阀。

优选的，还包括汽包；释热介质出口段置于汽包内，汽包上设有压力控 制阀和排气管，排气管与能量利用装置相连。

本发明通过阀门组改变换热装置的换热面积，实现了蓄热罐体内能量的 层层利用，逐步提取，减少了损失，提高了能源利用效率。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

实施例1：

如图1、2所示，本发明提供一种卧式高温蓄热供热设备，包括：蓄热罐 体10、电加热装置20、供电系统30、换热装置(由串联的释热介质入口段 40、换热段50和释热介质出口段60组成)和阀门组70；其中：

本发明的蓄热罐体10为卧式圆柱形罐体，蓄热罐体10的轴线水平设置； 蓄热罐体10内填充有用于储存热量的蓄热介质，蓄热介质可选用熔盐、导热 油或其它蓄热介质，蓄热罐体10上对应设置蓄热介质的添加口和排出口(图 中未示出)；蓄热罐体10的外表面套有保温层11，保温层11可选用保温棉、 保温毡等，保温层11的导热系数小于0.5W/(m·K)，通过设置保温层11，避免 蓄热介质的热量散失。本发明蓄热罐体内的底部设有用于加热蓄热介质的电 加热装置20，电加热装置20可选用加热棒或加热环或加热板，电加热装置 20与蓄热罐体10外部的供电系统30电连接，供电系统30为夜间低谷电供电 系统或弃风弃光“垃圾电”供电系统。本发明通过利用夜间低谷电供电系统或弃 风弃光“垃圾电”使电加热装置20工作，从而加热蓄热罐体10内的蓄热介质。

本发明蓄热罐体10上水平贯设有换热装置，换热装置内流通有释热介质， 释热介质可选用水，换热装置由串联的释热介质入口段40、换热段50和释热 介质出口段60组成，换热段50由5个上下布设的换热器组成，释热介质入 口段40与最底部的换热器相连通，换热段50上安装有控制单个换热器工作 或多个换热器同时工作的阀门组70。本发明通过阀门组70的控制，使换热装 置从最底部的单个换热器导通换热、下部多个换热器导通换热、所有换热器 全部导通换热，通过阀门组70改变换热装置的换热面积，实现了蓄热罐体内能量的层层利用，逐步提取，减少了损失，提高了能源利用效率。具体的：

本发明换热器的数量为5个，换热器为光滑管；自下而上分为第一换热 器51、第二换热器52、第三换热器53、第四换热器54和第五换热器55，第 一换热器51、第二换热器52、第三换热器53、第四换热器54和第五换热器 55在宽度方向上为交错布设，如图2所示；第一换热器51、第二换热器52、 第三换热器53、第四换热器54和第五换热器55均水平贯穿在蓄热罐体10上， 且每个换热器的两端(出入口)均置于蓄热罐体10外；本发明的阀门组70 包括第一阀门71、第二阀门72、第三阀门73、第四阀门74和第五阀门75。 第一换热器51的入口与释热介质入口段40的一端相连通，释热介质入口段 40的另一端连接水源(图中未示出)，第一换热器51的出口与释热介质出口 段60相连通，第一换热器51的出口处设有第一阀门71；第二换热器52的入 口与第一换热器51相连通(第二换热器52的入口具体连通在第一换热器51 位于第一阀门71之前的出口段上)，第二换热器52的出口与第三换热器53 的入口相连通，第三换热器53的出口与释热介质出口段60相连通，第二换 热器52的入口处设有第二阀门72，第三换热器53的出口处设有第三阀门73； 第四换热器54的入口与第三换热器53相连通(第四换热器54的入口具体连 通在第三换热器53位于第三阀门73之前的出口段上)，第四换热器54的出 口与第五换热器55的入口相连通，第五换热器55的出口与释热介质出口段 60相连通，第四换热器54的入口处设有第四阀门74，第五换热器55的出口 处设有第五阀门75；第一换热器51、第二换热器52、第三换热器53、第四 换热器54和第五换热器55呈螺旋状。当第一阀门71打开、第二阀门72关 闭，第一换热器51工作；当第一阀门71、第四阀门74关闭，第二阀门72、 第三阀门73打开，第一换热器51、第二换热器52和第三换热器53同时工作； 当第一阀门71、第三阀门73关闭，第二阀门72、第四阀门74、第五阀门75 打开，第一换热器51、第二换热器52、第三换热器53、第四换热器54和第 五换热器55同时工作。

本发明的释热介质出口段60与能量利用装置(图中未示出)相连，能量 利用装置为利用蒸汽的装置，比如蒸汽供暖系统，蒸汽锅炉等。本发明的释 热介质出口段60上设有温度传感器61、压力传感器62和稳压阀63，稳压阀 63可为手动稳压阀或电磁稳压阀，第一阀门71、第二阀门72、第三阀门73、 第四阀门74和第五阀门75可为手动阀或电磁阀；当稳压阀为手动稳压阀， 第一阀门71、第二阀门72、第三阀门73、第四阀门74和第五阀门75为手动阀时，温度传感器61可连接有温度显示装置(图中未示出)，压力传感器62 可连接压力显示装置(图中未示出)，当温度不足时，人工控制第一阀门71、 第二阀门72、第三阀门73、第四阀门74和第五阀门75的开闭来调节换热装 置的换热面积；当压力超压时，可人工通过稳压阀来调压。当稳压阀63为电 磁稳压阀，第一阀门71、第二阀门72、第三阀门73、第四阀门74和第五阀 门75为电磁阀时，温度传感器61和压力传感器62与PLC控制器(图中未示 出)的输入端电连接，稳压阀63、第一阀门71、第二阀门72、第三阀门73、 第四阀门74和第五阀门75与PLC控制器的输出端电连接；当压力传感器62 测得的压力低于PLC控制器设定压力时，稳压阀63闭合一部分，使管道内压 力升高；当压力传感器62测得的压力高于PLC控制器设定压力时，稳压阀 63开启一部分，使管道内压力降低；当温度传感器61测得的温度低于PLC控制器设定的温度时，改变阀门组的开关，增大换热面积。本发明通过PLC 控制器来控制阀门组70和稳压阀63，从而保证蒸汽压力和温度，上述控制部 分为PLC控制器的常规控制原理，故在此不做详细阐述。

本发明实施例1提供的一种卧式高温蓄热供热设备的使用方法，包括： 蓄热阶段和放热阶段；

蓄热阶段：

利用夜间低谷电或弃风弃光“垃圾电”，通过电加热装置20对蓄热罐体10 内的蓄热介质进行加热，将电能转换为蓄热介质的热能储存起来；

放热阶段：

通过阀门组70控制换热器的工作过程；释热初期，手动或自动打开第一 阀门71、关闭第二阀门72，释热介质依次流经释热介质入口段40、第一换热 器51、释热介质出口段60，第一换热器51内的释热介质与蓄热罐体10内的 高温蓄热介质进行换热，产生的高温蒸汽从释热介质出口段60流出，供能量 利用装置使用；

当蓄热罐体10底部蓄热介质的温度降低至不足以满足换热装置所提供的 蒸汽参数时，手动或自动关闭第一阀门71、第四阀门74，打开第二阀门72、 第三阀门73，释热介质依次流经释热介质入口段40、第一换热器51、第二换 热器52、第三换热器53、释热介质出口段60，第一换热器51、第二换热器 52、第三换热器53内的释热介质与蓄热罐体10内的高温蓄热介质进行换热， 换热面积增大，蒸汽温度升高，产生的高温蒸汽从释热介质出口段60流出， 供能量利用装置使用；

随着换热的进行，当蓄热罐体10中部蓄热介质的温度降低至不足以满足 换热装置所提供的蒸汽参数时，手动或自动关闭第一阀门71、第三阀门73， 打开第二阀门72、第四阀门74、第五阀门75，释热介质依次流经释热介质入 口段40、第一换热器51、第二换热器52、第三换热器53、第四换热器54、 第五换热器55、释热介质出口段60，第一换热器51、第二换热器52、第三 换热器53、第四换热器54、第五换热器55内的释热介质与蓄热罐体10内的高温蓄热介质进行换热，换热面积再次增大，蒸汽温度升高，产生的高温蒸 汽从释热介质出口段60流出，供能量利用装置使用。

实施例2：

如图3、4所示，本发明提供一种卧式高温蓄热供热设备，其与实施例1 类似，只是将光滑管换热器部分或全部换成了螺旋管换热器，其它结构及使 用方法与实施例1均相同。

实施例3：

如图5、6所示，本发明提供一种卧式高温蓄热供热设备，其与实施例1 类似，只是将换热面积由三段改为了四段，增加了换热面积，其它结构及使 用方法与实施例1均相同。以不同的形式进行分段，改变换热面积，均在本 发明的保护范围之内。

具体为：

本发明换热器的数量为7个，换热器为光滑管；自下而上分为第一换热 器51、第二换热器52、第三换热器53、第四换热器54、第五换热器55、第 六换热器56和第七换热器57，第一换热器51、第二换热器52、第三换热器 53、第四换热器54、第五换热器55、第六换热器56和第七换热器57在宽度 方向上为交错布设，如图6所示；第一换热器51、第二换热器52、第三换热 器53、第四换热器54、第五换热器55、第六换热器56和第七换热器57均水 平贯穿在蓄热罐体10上，且每个换热器的两端(出入口)均置于蓄热罐体10 外；本发明的阀门组70包括第一阀门71、第二阀门72、第三阀门73、第四 阀门74、第五阀门75、第六阀门76和第七阀门77。第一换热器51的入口与 释热介质入口段40的一端相连通，释热介质入口段40的另一端连接水源(图 中未示出)，第一换热器51的出口与释热介质出口段60相连通，第一换热器 51的出口处设有第一阀门71；第二换热器52的入口与第一换热器51相连通 (第二换热器52的入口具体连通在第一换热器51位于第一阀门71之前的出 口段上)，第二换热器52的出口与第三换热器53的入口相连通，第三换热器 53的出口与释热介质出口段60相连通，第二换热器52的入口处设有第二阀 门72，第三换热器53的出口处设有第三阀门73；第四换热器54的入口与第 三换热器53相连通(第四换热器54的入口具体连通在第三换热器53位于第 三阀门73之前的出口段上)，第四换热器54的出口与第五换热器55的入口 相连通，第五换热器55的出口与释热介质出口段60相连通，第四换热器54 的入口处设有第四阀门74，第五换热器55的出口处设有第五阀门75；第六 换热器56的入口与第五换热器55相连通(第六换热器56的入口具体连通在 第五换热器55位于第五阀门75之前的出口段上)，第六换热器56的出口与 第七换热器57的入口相连通，第七换热器57的出口与释热介质出口段60相 连通，第六换热器56的入口处设有第六阀门76，第七换热器57的出口处设 有第七阀门77；第一换热器51、第二换热器52、第三换热器53、第四换热 器54、第五换热器55、第六换热器56和第七换热器57呈螺旋状。当第一阀 门71打开、第二阀门72关闭，第一换热器51工作；当第一阀门71、第四阀 门74关闭，第二阀门72、第三阀门73打开，第一换热器51、第二换热器52和第三换热器53同时工作；当第一阀门71、第三阀门73、第六阀门76关闭， 第二阀门72、第四阀门74、第五阀门75打开，第一换热器51、第二换热器 52、第三换热器53、第四换热器54和第五换热器55同时工作；当第一阀门 71、第三阀门73、第五阀门75关闭，第二阀门72、第四阀门74、第六阀门 76和第七阀门77打开，第一换热器51、第二换热器52、第三换热器53、第 四换热器54、第五换热器55、第六换热器56和第七换热器57同时工作。

本发明实施例3提供的一种卧式高温蓄热供热设备的使用方法，包括： 蓄热阶段和放热阶段；

蓄热阶段：

利用夜间低谷电或弃风弃光“垃圾电”，通过电加热装置20对蓄热罐体10 内的蓄热介质进行加热，将电能转换为蓄热介质的热能储存起来；

放热阶段：

通过阀门组70控制换热器的工作过程；释热初期，手动或自动打开第一 阀门71、关闭第二阀门72，释热介质依次流经释热介质入口段40、第一换热 器51、释热介质出口段60，第一换热器51内的释热介质与蓄热罐体10内的 高温蓄热介质进行换热，产生的高温蒸汽从释热介质出口段60流出，供能量 利用装置使用；

当蓄热罐体10底部蓄热介质的温度降低至不足以满足换热装置所提供的 蒸汽参数时，手动或自动关闭第一阀门71、第四阀门74，打开第二阀门72、 第三阀门73，释热介质依次流经释热介质入口段40、第一换热器51、第二换 热器52、第三换热器53、释热介质出口段60，第一换热器51、第二换热器 52、第三换热器53内的释热介质与蓄热罐体10内的高温蓄热介质进行换热， 换热面积增大，蒸汽温度升高，产生的高温蒸汽从释热介质出口段60流出， 供能量利用装置使用；

随着换热的进行，当蓄热罐体10中下部蓄热介质的温度降低至不足以满 足换热装置所提供的蒸汽参数时，手动或自动关闭第一阀门71、第三阀门73、 第六阀门76，打开第二阀门72、第四阀门74、第五阀门75，释热介质依次 流经释热介质入口段40、第一换热器51、第二换热器52、第三换热器53、 第四换热器54、第五换热器55、释热介质出口段60，第一换热器51、第二 换热器52、第三换热器53、第四换热器54、第五换热器55内的释热介质与蓄热罐体10内的高温蓄热介质进行换热，换热面积再次增大，蒸汽温度升高， 产生的高温蒸汽从释热介质出口段60流出，供能量利用装置使用；

随着换热的进行，当蓄热罐体10中上部蓄热介质的温度降低至不足以满 足换热装置所提供的蒸汽参数时，手动或自动关闭第一阀门71、第三阀门73、 第五阀门75，打开第二阀门72、第四阀门74、第六阀门76和第七阀门77， 释热介质依次流经释热介质入口段40、第一换热器51、第二换热器52、第三 换热器53、第四换热器54、第五换热器55、第六换热器56和第七换热器57、 释热介质出口段60，第一换热器51、第二换热器52、第三换热器53、第四 换热器54、第五换热器55、第六换热器56和第七换热器57内的释热介质与 蓄热罐体10内的高温蓄热介质进行换热，换热面积再次增大，蒸汽温度升高， 产生的高温蒸汽从释热介质出口段60流出，供能量利用装置使用。

实施例4：

如图7、8所示，本发明提供一种卧式高温蓄热供热设备，其与实施例1 类似，只是将光滑管换热器部分或全部换成了加强管换热器，其它结构及使 用方法与实施例1均相同。其中，如图7、8所示，强化管由光滑管及套设在 光滑管外表面的金属管组成，金属管与光滑管之间留有空隙且金属管与光滑 管同轴布置，金属管的顶壁(至金属管轴线的竖直距离等于金属管半径的上 侧壁)上开有孔，金属管的底壁(至金属管轴线的竖直距离等于金属管半径 的下侧壁)上开有孔，顶壁或底壁上开的孔可为多个圆孔也可为槽孔。本发 明的换热器通过采用加强管，加热管的结构设计保证高温蓄热介质从金属管 顶壁的孔流入至金属管与光滑管之间的空隙内，供释热介质与蓄热介质进行 换热，并将低温的蓄热介质从金属管的底壁的孔中流出；其可避免蓄热介质 在蓄热罐体中出现紊流。

实施例5：

如图9、10所示，本发明提供一种卧式高温蓄热供热设备，其与实施例1 类似，只是蓄热罐体10采用卧式方形罐体，其它结构及使用方法与实施例1 均相同。

实施例6：

如图11、12所示，本发明提供一种卧式高温蓄热供热设备，其与实施例 1类似，只是增加了汽包80，其它结构及使用方法与实施例1均相同。释热 介质出口段60置于汽包80内，汽包80上设有压力控制阀81和排气管82， 排气管82与能量利用装置相连。

实施例7：

如图13、14所示，本发明提供一种卧式高温蓄热供热设备，其与实施例 1类似，只是将实施例1中的第一换热器51替换为实施例7中相并联的第一 换热器51、第二换热器52，将实施例1中的第二换热器52替换为实施例7 中相并联的第三换热器53、第四换热器54，将实施例1中的第三换热器53 替换为实施例7中相并联的第五换热器55、第六换热器56，将实施例1中的 第四换热器54替换为实施例7中的第七换热器57，将实施例1中的第五换热 器55替换为实施例7中的第八换热器58；其它结构及使用方法与实施例1均 相同。具体为：

第一换热器51、第二换热器52并联后的入口与释热介质入口段40相连 通，第一换热器51、第二换热器52并联后的出口与释热介质出口段60相连 通，第一换热器51、第二换热器52并联后的出口处设有第一阀门71；第三 换热器53、第四换热器54并联后的入口与第一换热器51、第二换热器52并 联后的出口相连通，第三换热器53的出口与第六换热器56的入口相连通， 第四换热器54的出口与第五换热器55的入口相连通，第五换热器55、第六 换热器56并联后的出口与释热介质出口段60相连通，第三换热器53、第四 换热器54并联后的入口处设有第二阀门72，第五换热器55、第六换热器56 并联后的出口处设有第三阀门73；第七换热器57的入口与第五换热器55、 第六换热器56并联后的出口相连通，第七换热器57的出口与第八换热器58 的入口相连通，第八换热器58的出口与释热介质出口段60相连通，第七换 热器57的入口处设有第四阀门74，第八换热器58的出口处设有第五阀门75。 使用时，当第一阀门71打开、第二阀门72关闭，第一换热器51、第二换热 器52工作；当第一阀门71、第四阀门747关闭，第二阀门72、第三阀门73 打开，第一换热器51、第二换热器52、第三换热器53、第四换热器54、第 五换热器55、第六换热器56同时工作；当第一阀门71、第三阀门73关闭， 第二阀门、72第四阀门74、第五阀门75打开，第一换热器51、第二换热器 52、第三换热器53、第四换热器54、第五换热器55、第六换热器56、第七 换热器57和第八换热器58同时工作。

实施例8：

如图15、16所示，本发明提供一种卧式高温蓄热供热设备，其与实施例 1类似，只是电加热装置20采用加热带，加热带缠绕在蓄热罐体外表面上， 其它结构及使用方法与实施例1均相同。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明是一种带有蓄、放热的供暖供汽设备，其结构简单紧凑、使用 方便、温度可控；

2、本发明使用成本较低，利用夜间低谷电或弃风弃光“垃圾电”进行蓄热， 白天提供所需的蒸汽；

3、本发明通过阀门组改变换热装置的换热面积，实现了蓄热罐体内能量 的层层利用，逐步提取，减少了损失，提高了能源利用效率；

4、本发明工作的温度区间较广，根据用户实际的温度范围需求，选择合 理的蓄热介质，蓄热罐内的蓄热介质处于温度可调的范围，既减少了能源浪 费，又满足了用户需求；

5、本发明的解决了“弃风弃光”问题和冬季雾霾问题，缓解了城市污染。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域 的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。

Claims (10)

1.一种卧式高温蓄热供热设备，其特征在于，包括：填充有蓄热介质的蓄热罐体；

所述蓄热罐体底部设有用于加热蓄热介质的电加热装置，所述电加热装置与供电系统相连；

所述蓄热罐体上部水平贯设有换热面积可调的换热装置，所述换热装置由相串联的释热介质入口段、换热段和释热介质出口段组成，所述换热段由多个串联和/或并联的换热器组成，所有所述换热器自下而上布设且最底部的换热器与所述释热介质入口段相连，所述换热段上安装有控制单个换热器工作或多个换热器同时工作的阀门组。

2.如权利要求1所述的卧式高温蓄热供热设备，其特征在于，所述蓄热罐体为卧式圆柱形罐体或卧式方形罐体，所述蓄热罐体的外表面套有保温层，所述保温层的导热系数小于0.5W/(m·K)。

3.如权利要求1所述的卧式高温蓄热供热设备，其特征在于，所述电加热装置为加热棒、加热环、加热板或加热带，所述加热棒、加热环或加热板设置在所述蓄热罐体内部，所述加热带缠绕在所述蓄热罐体外表面上。

4.如权利要求1所述的卧式高温蓄热供热设备，其特征在于，所述蓄热介质包括熔盐和导热油中的一种，释热介质为水。

5.如权利要求1所述的卧式高温蓄热供热设备，其特征在于，所述换热器的数量为5个，自下而上分为第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和第五换热器；所述阀门组包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门；

所述第一换热器的入口与所述释热介质入口段相连通，所述第一换热器的出口与所述释热介质出口段相连通，所述第一换热器的出口处设有第一阀门；所述第二换热器的入口与所述第一换热器相连通，所述第二换热器的出口与所述第三换热器的入口相连通，所述第三换热器的出口与所述释热介质出口段相连通，所述第二换热器的入口处设有第二阀门，所述第三换热器的出口处设有第三阀门；所述第四换热器的入口与所述第三换热器相连通，所述第四换热器的出口与所述第五换热器的入口相连通，所述第五换热器的出口与所述释热介质出口段相连通，所述第四换热器的入口处设有第四阀门，所述第五换热器的出口处设有第五阀门；

当第一阀门打开、第二阀门关闭，所述第一换热器工作；当第一阀门、第四阀门关闭，第二阀门、第三阀门打开，所述第一换热器、第二换热器和第三换热器同时工作；当第一阀门、第三阀门关闭，第二阀门、第四阀门、第五阀门打开，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和第五换热器同时工作。

6.如权利要求1所述的卧式高温蓄热供热设备，其特征在于，所述换热器的数量为8个，自下而上分为第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器、第七换热器和第八换热器；所述阀门组包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门；

所述第一换热器、第二换热器并联后的入口与所述释热介质入口段相连通，所述第一换热器、第二换热器并联后的出口与所述释热介质出口段相连通，所述第一换热器、第二换热器并联后的出口处设有第一阀门；所述第三换热器、第四换热器并联后的入口与所述第一换热器、第二换热器并联后的出口相连通，所述第三换热器的出口与所述第六换热器的入口相连通，所述第四换热器的出口与所述第五换热器的入口相连通，所述第五换热器、第六换热器并联后的出口与所述释热介质出口段相连通，所述第三换热器、第四换热器并联后的入口处设有第二阀门，所述第五换热器、第六换热器并联后的出口处设有第三阀门；所述第七换热器的入口与所述第五换热器、第六换热器并联后的出口相连通，所述第七换热器的出口与所述第八换热器的入口相连通，所述第八换热器的出口与所述释热介质出口段相连通，所述第七换热器的入口处设有第四阀门，所述第八换热器的出口处设有第五阀门；

当第一阀门打开、第二阀门关闭，所述第一换热器、第二换热器工作；当第一阀门、第四阀门关闭，第二阀门、第三阀门打开，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器同时工作；当第一阀门、第三阀门关闭，第二阀门、第四阀门、第五阀门打开，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器、第七换热器和第八换热器同时工作。

7.如权利要求5或6所述的卧式高温蓄热供热设备，其特征在于，所述换热器为光滑管、螺旋管或强化管；

所述强化管由光滑管及套设在光滑管外表面的金属管组成，所述金属管与光滑管之间留有空隙且所述金属管与光滑管同轴布置，所述金属管的顶壁上开有孔，所述金属管的底壁上开有孔。

8.如权利要求5或6所述的卧式高温蓄热供热设备，其特征在于，所述释热介质出口段与能量利用装置相连，所述释热介质出口段上设有温度传感器、压力传感器和稳压阀，所述稳压阀为手动稳压阀或电磁稳压阀，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门为手动阀或电磁阀；

当所述稳压阀为电磁稳压阀，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门为电磁阀时；所述温度传感器和压力传感器与PLC控制器的输入端电连接，所述稳压阀、第一阀门、第三阀门关闭，第二阀门、第四阀门和第五阀门与PLC控制器的输出端电连接。

9.如权利要求1所述的卧式高温蓄热供热设备，其特征在于，还包括汽包；

所述释热介质出口段置于所述汽包内，所述汽包上设有压力控制阀和排气管，所述排气管与所述能量利用装置相连。

10.一种如权利要求5所述的卧式高温蓄热供热设备的使用方法，其特征在于，包括：蓄热阶段和放热阶段；

蓄热阶段：

利用夜间低谷电或弃风弃光“垃圾电”，通过电加热装置对蓄热罐体内的蓄热介质进行加热，将电能转换为蓄热介质的热能储存起来；

放热阶段：

通过阀门组控制换热器的工作过程；释热初期，打开第一阀门、关闭第二阀门，释热介质依次流经释热介质入口段、第一换热器、释热介质出口段，第一换热器内的释热介质与蓄热罐体内的高温蓄热介质进行换热，产生的高温蒸汽从释热介质出口段流出，供能量利用装置使用；

当蓄热罐体底部蓄热介质的温度降低至不足以满足换热装置所提供的蒸汽参数时，关闭第一阀门、第四阀门，打开第二阀门、第三阀门，释热介质依次流经释热介质入口段、第一换热器、第二换热器、第三换热器、释热介质出口段，第一换热器、第二换热器、第三换热器内的释热介质与蓄热罐体内的高温蓄热介质进行换热，换热面积增大，蒸汽温度升高，产生的高温蒸汽从释热介质出口段流出，供能量利用装置使用；

随着换热的进行，当蓄热罐体中部蓄热介质的温度降低至不足以满足换热装置所提供的蒸汽参数时，关闭第一阀门、第三阀门，打开第二阀门、第四阀门、第五阀门，释热介质依次流经释热介质入口段、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、释热介质出口段，第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器内的释热介质与蓄热罐体内的高温蓄热介质进行换热，换热面积增大，蒸汽温度升高，产生的高温蒸汽从释热介质出口段流出，供能量利用装置使用。