CN108413369A - 小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统。本发明包括熔融盐蓄热罐系统，所述熔融盐蓄热罐系统分别通过高温熔融盐输出管道和低温熔融盐输入管道连接换热器的加热介质输入管道和加热介质输出管道，所述的换热器的被加热介质输出管道连接蒸汽蓄热器，所述换热器的被加热介质输入管道连接水箱，所述的水箱具有供水管道和回水管道，所述的供水管道分别连接蒸汽蓄热器的供水管道和换热器的被加热介质输入管道，所述水箱的回水管道连接蒸汽蓄热器的排水管道，所述的蒸汽蓄热器上具有热蒸汽输出管道。本发明在满足系统供冷采暖的基础上利用低谷电加热熔融盐进行热量存储，在白天用电高峰期制取蒸汽，移峰填谷，达到节能减排绿色环保的作用。

Description

小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统

技术领域：

本发明涉及一种小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，属于储热、蓄热技术领域。

背景技术：

现代社会能源供需矛盾日趋紧张，生态环境问题突出，其中燃煤锅炉成为环境污染的首要来源之一，清洁能源替代和电能替代成为必然趋势，而蓄热技术可解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾，与蓄电池相比，可以实现能量的大容量转移。因此我们可以通过蓄热设备将谷电转化为热能，储存之后，在峰期通过换热介质释放用于空调采暖、民用和工业热水供应以及工业干燥。

目前，常见的蓄热锅炉有水蓄热式电锅炉和固体蓄热式电锅炉，水蓄热式电锅炉由传统电锅炉配以蓄热水箱及附属设备构成，可以满足一般的供暖、生活热水、工业热水需求，但占地面积大，要求有足够的锅炉房空间，，且取暖和供热水温度要求不高，需要电锅炉在白天峰电和平电时补温。固体蓄热式锅炉采用液态金属MgO，能应用于较高的温度,而且金属材料密度大、导热率高、整体温度分布均匀,具有良好的吸热和放热性能，但是金属的比热容小、热负荷高时温度波动大。另外,金属材料在高温下腐蚀率较高,难以找到合适的容器材料。熔融盐蓄热具有高使用温度、高比热容、高对流传热系数、低黏度、低饱和蒸汽压、低价格等四高三低的优点，设计一款熔融盐蓄热兼具蓄热与传热的功能，能够有效缓解用电高峰电网负荷，大大提升储能效率。

熔融盐储热广泛用于太阳能光热发电领域，目前使用的熔盐储热系统多为双罐系统，双罐系统成熟，但是成本较高，本发明研究的熔盐储热系统突破现有的双罐结构，采用单罐系统，利用高低温泵，增强扰动，设计更加简单可靠，成本更低；同时采用小型蓄热器来稳定输出蒸汽，给水控制上更加与灵活智能，与传统锅炉有很大的差异。

因此本发明提出一种小容量(0.1~0.3蒸吨)熔融盐蓄热电蒸汽锅炉，其在电网负荷低谷时用电能将低温罐中熔盐加热储存在罐中，白天将高温熔盐从罐中抽出，根据用热温度和用途的不同，经过相应的熔盐换热器加热空气和水，按照用户所需进行供热供暖，主要用于小型商业等。

发明内容

本发明的目的是提供一种小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，在满足系统供冷采暖的基础上利用低谷电加热熔融盐进行热量存储，在白天用电高峰期制取蒸汽，移峰填谷，达到节能减排绿色环保的作用。

上述的目的通过以下技术方案实现：

小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，包括熔融盐蓄热罐系统，所述熔融盐蓄热罐系统分别通过高温熔融盐输出管道和低温熔融盐输入管道连接换热器的加热介质输入管道和加热介质输出管道，所述的换热器的被加热介质输出管道连接蒸汽蓄热器，所述换热器的被加热介质输入管道连接水箱，所述的水箱具有供水管道和回水管道，所述的供水管道分别连接蒸汽蓄热器的供水管道和换热器的被加热介质输入管道，所述水箱的回水管道连接蒸汽蓄热器的排水管道，所述的蒸汽蓄热器上具有热蒸汽输出管道。

所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，所述的熔融盐蓄热罐系统包括蓄热罐体，所述的蓄热罐体里面设置有电加热棒和固体粉末盐。

所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，所述的蒸汽蓄热器上设置有压力传感器、压力表、安全阀、温度传感器、排气阀。

所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，所述的热蒸汽输出管道上设置有阀门V2。

所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，所述的高温熔融盐输出管道上设置有高温熔盐泵、温度传感器和电动调节阀V5；所述的低温熔融盐输入管道上设置有低温熔盐泵和电动调节阀V6。

所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，所述的换热器的被加热介质输出管道上设置有截止阀HV1，所述换热器的被加热介质输入管道上设置有截止阀HV2。

所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，所述的水箱的供水管道上设置有水泵和截止阀HV3，所述蒸汽蓄热器的供水管道上设置有阀门V3，所述的水箱的回水管道上设置有阀门V4，所述水箱具有排污管道，所述排污管道上设置有截止阀HV4。

本发明所产生的有益效果：

1.本发明利用低谷电加热熔盐，将热量进行存储，提出利用低谷电加热熔盐进行储能实现对电能“削峰填谷”，减少煤、燃气等一次能源的使用，保护环境，降低成本。

2.该系统结构合理、操作运行简单、安全可靠且适用范围广，能够精确地自动地为用热设备提供工艺温度，采用闭路循环供热，热量损失小，节能效果显著，且设备简单，占地面积小，成本低，节能环保，适合大规模推广应用。

3.本发明研究的熔盐储热系统突破现有的双罐结构，采用单罐系统，利用高低温泵，增强扰动，使熔融盐和水换热更加充分，同时设计更加简单可靠，成本更低。

4.本发明能稳定输出蒸汽，随着熔盐温度的线性降低，换热功率逐渐减小，为了克服这种工况变化带来的影响，确保输出蒸汽稳定，采用后部增加小型蒸汽蓄热器来平衡出气，吸收设备在盐温较高时产生的过热蒸汽热量，确保蒸汽的稳定输出。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1.蓄热罐，2.电加热棒，3.温度传感器，4.高温熔融盐泵，5.换热器，6.低温熔融盐泵，7.水泵，8.水箱，9.蒸汽蓄热器，10.压力传感器，11.压力表，12.安全阀，13 温度传感器，14 排气阀。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

图1为本发明的结构示意图，如图1所示，本发明的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，包括熔融盐蓄热罐系统，所述熔融盐蓄热罐系统分别通过高温熔融盐输出管道和低温熔融盐输入管道连接换热器5的加热介质输入管道和加热介质输出管道，所述的换热器的被加热介质输出管道连接蒸汽蓄热器9，所述换热器的被加热介质输入管道连接水箱8，所述的水箱具有供水管道和回水管道，所述的供水管道分别连接蒸汽蓄热器的供水管道和换热器的被加热介质输入管道，所述水箱的回水管道连接蒸汽蓄热器的排水管道，所述的蒸汽蓄热器上具有热蒸汽输出管道。本实施例中采用蒸汽蓄热器用于蓄存蒸汽，冷水进入换热器5后受热产生的高温蒸汽进入蒸汽蓄热器9，将蒸汽蓄热器9中的水加热并汽化。增加小型蒸汽蓄热器可以在熔盐温度较高时吸收过热蒸汽的热量来平衡出汽，确保蒸汽的稳定输出。

所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，所述的熔融盐蓄热罐系统包括蓄热罐体1，所述的蓄热罐体里面设置有电加热棒2和固体粉末盐。本实施例中所述的固体粉末盐为熔盐，具有高使用温度、高比热容、高对流传热系数、低黏度、低饱和蒸汽压、低价格等四高三低的优点，采用熔盐作为传热蓄热介质，系统具有传热蓄热稳定、系统压力小、热效率较高和安全可靠等优势。本实施例中所采用的电加热棒用特殊管状电热元件用于固体或液体进行升温、保温、加热。主要用于加热熔盐，自动运行，晚上 23：00电价低谷时开启，到第二天 7：00 电价高峰时关闭。通过控制器启动电加热棒2加热蓄热罐体1内的熔盐，进行储存热能，同时根据用热设备供给温度来控制蒸汽蓄热器9中输出蒸汽的温度，高温熔融盐经水盐换热器5换热降温后，通过低温熔盐泵6，回到蓄热罐1加热，再吸收热量，如此周而复始，实现热量的连续传递。

所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，所述的蒸汽蓄热器上设置有压力传感器10、压力表11、安全阀12、温度传感器13、排气阀14。

所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，所述的热蒸汽输出管道上设置有阀门V2。

所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，所述的高温熔融盐输出管道上设置有高温熔盐泵4、温度传感器和电动调节阀V5；所述的低温熔融盐输入管道上设置有低温熔盐泵6和电动调节阀V6。本实施例中采用高温熔盐泵和低温熔盐泵增强蓄热罐内熔盐的扰动，可以强化传热。所述温度传感器主要用于测量流体温度，以便满足所需蒸汽温度要求。

所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，所述的换热器的被加热介质输出管道上设置有截止阀HV1，所述换热器的被加热介质输入管道上设置有截止阀HV2。

所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，所述的水箱的供水管道上设置有水泵和截止阀HV3，所述蒸汽蓄热器的供水管道上设置有阀门V3，所述的水箱的回水管道上设置有阀门V4，所述水箱具有排污管道，所述排污管道上设置有截止阀HV4。阀门主要用于控制蒸汽流量，首次高温运行，开启阀 HV1、HV2、HV3、V3，启动水泵7，水泵7冷水入蒸汽蓄热器9。当蒸汽蓄热器内注水达到高液时，高液位信号自动关闭 V3阀。冷水进入换热器5后受热产生的高温蒸汽进入蒸汽蓄热器9，将蒸汽蓄热器9中的水加热并汽化，当蒸汽温度T2 达到170℃时自动开启阀门 V2，当蒸汽温度T2低于 170℃时，自动关闭 V2，蒸汽供热正常运行，根据流量计的流量大小自动调节 V2 阀门的开度控制蒸汽出口流量。

工作过程：

1）固态熔盐熔化运行：

将固体粉末盐加入熔盐罐1内、通过电加热棒2加热融化，形成稳定的混合熔盐。并恒温控制罐内熔盐温度，在白天平峰用电时，高温熔盐泵4抽取高温熔盐在换热器5中和低温水进行换热。

2）供蒸汽运行：

a）首次高温运行，开启阀HV1、HV2、HV3、V3，启动水泵7，水泵冷水入蒸汽蓄热器9。当蓄热器内注水达到高液时，高液位信号自动关闭 V3阀。

b）冷水进入换热盘管5后受热产生的高温蒸汽进入蒸汽蓄热器9，将蒸汽蓄热器9中的水加热并汽化，当蒸汽温度T2达到 170℃时自动开启阀门 V2，蒸汽供热正常运行，根据流量计的流量大小自动调节 V2阀门的开度控制蒸汽出口流量。

3）蒸汽量的控制：

a）随着熔盐罐1内熔盐温度的下降，当温度传感器13测得蒸汽温度T2低于170℃时，自动关闭 V2。

b)随着熔盐罐1内熔盐温度的进一步下降，当熔盐温度T1低于最小温度要求时，自动关闭水泵7。

4）为保证系统运行平稳，当蒸汽蓄热器9内温度T2超温时控制系统自动开启 V3阀门向蒸汽蓄热器9注入冷水控制蒸汽出口温度。通过 V3阀门的微调整可满足出口温度的平衡。

5）当蒸汽蓄热器9内水位达到超高水位时、液位计水位超高信号开启阀门V4，热水返回水箱8。

6）系统准备停止运行时，先关闭水泵7，当蒸汽蓄热器9内温度T2低于 100℃后关闭全部阀门，关闭总电源。

7）电加热棒2自动运行时间晚上 23：00 开启，到第二天 7：00 关闭。

应当指出，上述实施实例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，其特征在于，包括熔融盐蓄热罐系统，所述熔融盐蓄热罐系统分别通过高温熔融盐输出管道和低温熔融盐输入管道连接换热器的加热介质输入管道和加热介质输出管道，所述的换热器的被加热介质输出管道连接蒸汽蓄热器，所述换热器的被加热介质输入管道连接水箱，所述的水箱具有供水管道和回水管道，所述的供水管道分别连接蒸汽蓄热器的供水管道和换热器的被加热介质输入管道，所述水箱的回水管道连接蒸汽蓄热器的排水管道，所述的蒸汽蓄热器上具有热蒸汽输出管道。

2.根据权利要求1所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，其特征在于，所述的熔融盐蓄热罐系统包括蓄热罐体，所述的蓄热罐体里面设置有电加热棒和固体粉末盐。

3.根据权利要求1所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，其特征在于，所述的蒸汽蓄热器上设置有压力传感器、压力表、安全阀、温度传感器、排气阀。

4.根据权利要求1所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，其特征在于，所述的热蒸汽输出管道上设置有阀门V2。

5.根据权利要求1所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，其特征在于，所述的高温熔融盐输出管道上设置有高温熔盐泵、温度传感器和电动调节阀V5；所述的低温熔融盐输入管道上设置有低温熔盐泵和电动调节阀V6。

6.根据权利要求1所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，其特征在于，所述的换热器的被加热介质输出管道上设置有截止阀HV1，所述换热器的被加热介质输入管道上设置有截止阀HV2。

7.根据权利要求1所述的小容量熔融盐蓄热电蒸汽锅炉系统，其特征在于，所述的水箱的供水管道上设置有水泵和截止阀HV3，所述蒸汽蓄热器的供水管道上设置有阀门V3，所述的水箱的回水管道上设置有阀门V4，所述水箱具有排污管道，所述排污管道上设置有截止阀HV4。