CN107834680A - 一种储能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能装置，包括地热井，所述地热井通过管道与地源热泵的进口连通，所述地源热泵的出口通过管道与三通阀的一端连通，所述三通阀通过管道分别与换热管的一端连通和过热器的进口连通，所述换热管固定安装在储能箱的内部，且换热管的另一端通过管道与地热井连通，所述储能箱的内部顶壁还设有温度传感器，所述储能箱的顶部设有电控箱，所述电控箱的外部一侧镶嵌有触摸屏，所述触摸屏通过数据线与PLC控制器双向电性连接，所述过热器的出口通过管道与蒸汽发生器的液相进口连通，所述蒸汽发生器的液相出口通过管道与第一预热器的进口连通。本发明设计合理，可充分利用地热能，值得推广和普及。

Description

一种储能装置
技术领域
本发明属于储能设备技术领域，具体涉及一种储能装置。
背景技术
随着全球能源的日夜短缺和人们节能意识的提高，为了实现能源利用上更好的供需时间匹配，世界各地正在积极开发新型的热能储能技术。目前热能储能技术根据载体不同主要分为水蓄热和固体材料蓄热两种。所谓水蓄热就是将水加热到一定的温度，使热能以显热的形式蓄存在水中，当需要使用时，再将其释放出来提供采暖或直接作为热水供人们使用。一般来说，水的蓄热温度为40～100℃范围内。根据使用场合不同，对于生活用水，蓄热温度为40～70℃，可以直接提供使用；对于饮用开水，可以蓄至100℃；对于末端为风机盘管的空调系统，一般蓄热温度为90～98℃；对于末端为暖气片的采暖系统，蓄热温度为90～100℃或更高。但是水储热的缺点是占用建筑面积大、热效率低，同时水储热由于存在100℃温度的限制，无法利用到温度要求为200℃左右的工业热应用。工业热应用中，固体材料蓄热载体是最为理想和可行的，而相变材料蓄热更是固体材料蓄热中最好的选择。固体材料蓄热机通过相变材料蓄热。相变储热是固体材料中的一种，其通过相变材料相变(固-液或固-固)过程中吸收(释放)大量热量而实现能量转换，其蓄能密度大、效率高、吸放热过程几乎在等温条件下进行。它能将能量存储来，在需要能量时在将其释放出来。国内外对通过相变材料储热已有研究，且相对成熟。现有技术中相变储热通过相变储热装置来实现。常见的相变储热装置通常都是通过将回收能量将流动可加热介质(如矿物油)加热到一定温度，导入储能箱体中。储能箱体内盛放有相变材料(如熔融盐相变材料)，流动可加热介质将热量传导给相变材料，使其发生熔融变化(如固相变成液相)将热量变成化学能存储。释放热量时发生固化变化(液相变成固相)，相变材料将热量传递给流动导热介质带走。
在发明专利公开号为CN104949558A的授权专利中提出一种储能装置，其有益效果为：提供一种相变材料在储热棒内，储热棒外为导热流动介质的热能交换方式。这种方式的热能交换必须通过改进导热流动介质的循环方式方能实现有效的能量交换。在本发明中储热箱体改变了箱体结构以适应储热棒的蜂窝状排布，储热棒的蜂窝状排布，使得储热棒之间有充分的间隙。而间隙与间隙之间密布有导热流动介质，而为了能够使得间隙之间充满有导热流动介质。重新设计有导热流动介质的循环系统。在箱体的顶部和底部设置有导热流动介质腔体，顶部的导热流动介质腔体的导热流动介质实现对流产生向下的流动压力，能够充满间隙。虽然上述授权专利尽管有很多改进，但是仍然存在以下不足，上述专利的技术方案中当储热箱体内部储满能量后，会造成多余的能量流失，造成资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储能装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种储能装置，包括地热井，所述地热井通过管道与地源热泵的进口连通，所述地源热泵的出口通过管道与三通阀的一端连通，所述三通阀通过管道分别与换热管的一端连通和过热器的进口连通，所述换热管固定安装在储能箱的内部，且换热管的另一端通过管道与地热井连通，所述储能箱的内部顶壁还设有温度传感器，所述储能箱的顶部设有电控箱，所述电控箱的外部一侧镶嵌有触摸屏，所述触摸屏通过数据线与PLC控制器双向电性连接，所述PLC控制器通过固定板安装在电控箱内部，所述过热器的出口通过管道与蒸汽发生器的液相进口连通，所述蒸汽发生器的液相出口通过管道与第一预热器的进口连通，所述第一预热器的出口通过管道与地热井连通，所述蒸汽发生器的气相出口通过管道与蒸汽轮机的进口连通，所述蒸汽轮机的出口通过管道与第二预热器的进口连通，所述第二预热器的出口通过管道与蒸汽发生器的气相进口连通，所述蒸汽轮机与发电机传动连接，所述发电机电压输出端通过导线与变压器的电压输入端电性连接，所述变压器的电压输出端通过导线与蓄电池的电压输入端电性连接，所述蓄电池的顶部两侧对称设有正极和负极，所述正极和负极之间连接有电压传感器，所述温度传感器和电压传感器的信号输出端通过信号线与PLC控制器的信号输入端电性连接。
优选的，所述三通阀与换热管之间的管道内部设有第一电磁阀，且第一电磁阀的电控端通过导线与PLC控制器的电控输出端电性连接。
优选的，所述三通阀与过热器之间的管道内部设有第二电磁阀，且第二电磁阀的电控端通过导线与PLC控制器的电控输出端电性连接。
优选的，所述蒸汽发生器与蒸汽轮机之间的的管道上设有干燥加热器，且干燥加热器的电控端通过导线与PLC控制器的电控输出端电性连接。
优选的，所述PLC控制器的型号为FX3GA-60MR-CM。
优选的，所述换热管为螺旋型换热管。
优选的，所述储能箱的内部填充有有机储热材料，且有机储热材料为直链烷烃、脂肪酸、脂肪醇、多元醇以及高分子相变材料的一种或多种。
优选的，所述储能箱的外部设有保温岩棉层。
优选的，所述储能箱的顶部一侧还设有卸荷阀。
本发明的技术效果和优点：本储能装置，通过设置储能箱和蓄电池以及地热井通过管道与地源热泵的进口连通，地源热泵的出口通过管道与三通阀的一端连通，三通阀通过管道分别与换热管的一端连通和过热器的进口连通，换热管固定安装在储能箱的内部，蒸汽发生器的气相出口通过管道与蒸汽轮机的进口连通，蒸汽轮机的出口通过管道与第二预热器的进口连通，第二预热器的出口通过管道与蒸汽发生器的气相进口连通，蒸汽轮机与发电机传动连接，发电机电压输出端通过导线与变压器的电压输入端电性连接，变压器的电压输出端通过导线与蓄电池的电压输入端电性连接，通过以上设置可以让地热能优先储存在储能箱内部，当储能箱储蓄能量饱和以后，地热能被转换成电能储存在蓄电池内部。本发明，设计合理，可充分利用地热能，值得推广和普及。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的储能箱内部结构示意图；
图3为本发明的电控箱内部结构示意图；
图4为本发明的电性连接框图。
图中：1地热井、2地源热泵、3储能箱、4蒸汽轮机、5蓄电池、6变压器、7发电机、8第二预热器、9第一预热器、10电控箱、11触摸屏、12第二电磁阀、13第一电磁阀、14过热器、15干燥加热器、16蒸汽发生器、17正极、18电压传感器、19负极、20换热管、21温度传感器、22PLC控制器、23三通阀。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明提供了如图1-4所示的一种储能装置，包括地热井1，所述地热井1通过管道与地源热泵2的进口连通，所述地源热泵2的出口通过管道与三通阀23的一端连通，所述三通阀23通过管道分别与换热管20的一端连通和过热器14的进口连通，所述换热管20固定安装在储能箱3的内部，且换热管20的另一端通过管道与地热井1连通，所述储能箱3的内部顶壁还设有温度传感器21，所述储能箱3的顶部设有电控箱10，所述电控箱10的外部一侧镶嵌有触摸屏11，所述触摸屏11通过数据线与PLC控制器22双向电性连接，所述PLC控制器22通过固定板安装在电控箱10内部，所述过热器14的出口通过管道与蒸汽发生器16的液相进口连通，所述蒸汽发生器16的液相出口通过管道与第一预热器9的进口连通，所述第一预热器9的出口通过管道与地热井1连通，所述蒸汽发生器16的气相出口通过管道与蒸汽轮机4的进口连通，所述蒸汽轮机4的出口通过管道与第二预热器8的进口连通，所述第二预热器8的出口通过管道与蒸汽发生器16的气相进口连通，所述蒸汽轮机4与发电机7传动连接，所述发电机7电压输出端通过导线与变压器6的电压输入端电性连接，所述变压器6的电压输出端通过导线与蓄电池5的电压输入端电性连接，所述蓄电池5的顶部两侧对称设有正极17和负极19，所述正极17和负极19之间连接有电压传感器18，所述温度传感器21和电压传感器18的信号输出端通过信号线与PLC控制器22的信号输入端电性连接。
具体的，所述三通阀23与换热管20之间的管道内部设有第一电磁阀13，且第一电磁阀13的电控端通过导线与PLC控制器22的电控输出端电性连接，便于切换将地热能转化成电能储存在蓄电池5的内部。
具体的，所述三通阀23与过热器14之间的管道内部设有第二电磁阀12，且第二电磁阀12的电控端通过导线与PLC控制器22的电控输出端电性连接，便于切换将地热能直接储存在储热箱3的内部。
具体的，所述蒸汽发生器16与蒸汽轮机4之间的的管道上设有干燥加热器15，且干燥加热器15的电控端通过导线与PLC控制器22的电控输出端电性连接，确保蒸汽发生器16内部的液相物质不会进入蒸汽轮机4内部，保证蒸汽轮机4正常的工作。
具体的，所述PLC控制器22的型号为FX3GA-60MR-CM，可以满足本发明技术方案。
具体的，所述换热管20为螺旋型换热管，热传递效率较高。
具体的，所述储能箱3的内部填充有有机储热材料，且有机储热材料为直链烷烃、脂肪酸、脂肪醇、多元醇以及高分子相变材料的一种或多种，储热容量大。
具体的，所述储能箱3的外部设有保温岩棉层，防止热量散失。
具体的，所述储能箱3的顶部一侧还设有卸荷阀，防止储能箱3内部压力过大，排除安全隐患。
工作原理：本发明，地源热泵2将地热井1内部的温度较高的液相物质抽入储能箱3内部的换热管20中，通过换热管20将温度较高的液相物质中的热量储存在储能箱3内部填充的有机储热材料中，当温度传感器21检测到储能箱3内部的温度达到设定的温度时，PLC控制器22会控制第一电磁阀13闭合，同时第二电磁阀12开启，地热井1内部的温度较高的液相物质进入蒸汽发生器16内部，对蒸汽发生器16内部的液相介质进行加热蒸发，变成蒸汽，蒸汽随后进入蒸汽轮机4内部，蒸汽轮机4在蒸汽的压力下运转并带动发电机7工作，发电机7运转产生的电压经变压器6变压后输送到蓄电池5内部，蓄电池5可通过导线与用电系统进行并网，为人们提供电能。本发明可实现储存热能和储存电能无缝切换，充分利用了地热能，有利于推广和普及。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,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 (9)

1.一种储能装置，包括地热井(1)，其特征在于：所述地热井(1)通过管道与地源热泵(2)的进口连通，所述地源热泵(2)的出口通过管道与三通阀(23)的一端连通，所述三通阀(23)通过管道分别与换热管(20)的一端连通和过热器(14)的进口连通，所述换热管(20)固定安装在储能箱(3)的内部，且换热管(20)的另一端通过管道与地热井(1)连通，所述储能箱(3)的内部顶壁还设有温度传感器(21)，所述储能箱(3)的顶部设有电控箱(10)，所述电控箱(10)的外部一侧镶嵌有触摸屏(11)，所述触摸屏(11)通过数据线与PLC控制器(22)双向电性连接，所述PLC控制器(22)通过固定板安装在电控箱(10)内部，所述过热器(14)的出口通过管道与蒸汽发生器(16)的液相进口连通，所述蒸汽发生器(16)的液相出口通过管道与第一预热器(9)的进口连通，所述第一预热器(9)的出口通过管道与地热井(1)连通，所述蒸汽发生器(16)的气相出口通过管道与蒸汽轮机(4)的进口连通，所述蒸汽轮机(4)的出口通过管道与第二预热器(8)的进口连通，所述第二预热器(8)的出口通过管道与蒸汽发生器(16)的气相进口连通，所述蒸汽轮机(4)与发电机(7)传动连接，所述发电机(7)电压输出端通过导线与变压器(6)的电压输入端电性连接，所述变压器(6)的电压输出端通过导线与蓄电池(5)的电压输入端电性连接，所述蓄电池(5)的顶部两侧对称设有正极(17)和负极(19)，所述正极(17)和负极(19)之间连接有电压传感器(18)，所述温度传感器(21)和电压传感器(18)的信号输出端通过信号线与PLC控制器(22)的信号输入端电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种储能装置，其特征在于：所述三通阀(23)与换热管(20)之间的管道内部设有第一电磁阀(13)，且第一电磁阀(13)的电控端通过导线与PLC控制器(22)的电控输出端电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种储能装置，其特征在于：所述三通阀(23)与过热器(14)之间的管道内部设有第二电磁阀(12)，且第二电磁阀(12)的电控端通过导线与PLC控制器(22)的电控输出端电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种储能装置，其特征在于：所述蒸汽发生器(16)与蒸汽轮机(4)之间的的管道上设有干燥加热器(15)，且干燥加热器(15)的电控端通过导线与PLC控制器(22)的电控输出端电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种储能装置，其特征在于：所述PLC控制器(22)的型号为FX3GA-60MR-CM。
6.根据权利要求1所述的一种储能装置，其特征在于：所述换热管(20)为螺旋型换热管。
7.根据权利要求1所述的一种储能装置，其特征在于：所述储能箱(3)的内部填充有有机储热材料，且有机储热材料为直链烷烃、脂肪酸、脂肪醇、多元醇以及高分子相变材料的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种储能装置，其特征在于：所述储能箱(3)的外部设有保温岩棉层。
9.根据权利要求1所述的一种储能装置，其特征在于：所述储能箱(3)的顶部一侧还设有卸荷阀。
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