CN109297333A - 多模块储热系统及其恒温输出的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多模块储热系统，储热系统包括三通阀；三通阀，包括供热工质传输的第一入口、第二入口和出口，用于调控来自第一入口和第二入口的热工质，以从出口恒流输出恒温的热工质；包括与第二入口连接的第二导热管路，包括与第一入口连接的且其上设有第一储热模块的第一储热管路，包括与第二入口连接的且其上设置有第二储热模块的第二储热管路，包括与第一入口连接的且其上设置有第三储热模块的第三储热管路，解决了现有技术中为每个储热模块配套一组输出调节装置，成本高、充放热温度的局限性较大的问题。
Description
【技术领域】
本发明属于储热技术领域，具体涉及多模块储热系统及其恒温输出控制方法。
【背景技术】
目前国家电网的电价是分时段划分的，不同时段的电价不同，如果可以将低价位时间的电能在高价位的时间出售电厂效益就可以得到很大提高。储热技术可以起到这样的调峰作用，它可以将低电价时段发电所需的热能通过充热储存起来，在高电价时段通过放热将储存的热能释放出来用于发电，提高高电价时段的发电量，从而提高电厂的发电效益。
热能的存储可以通过储热模块来实现，但是充放热过程中储热装置的输出端热工质的温度和流量如果不加以控制变化的幅度会非常大，从而对后端发电装置产生不良的影响，如果储热装置的输出相对恒定，那么供给后端的热能会是一个稳定的量，发电装置就可以稳定运转而不会因为输入的不对变化持续波动。
储热装置输出端的控制目前大多应用的调节方式一般为每个储热模块配套一组输出调节装置以确保输出的恒定性；这样投资大，而且储热模块充放热温度的局限性较大。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种多模块储热系统及其恒温输出控制方法，以解决现有技术中为每个储热模块配套一组输出调节装置，成本高、充放热温度的局限性较大的问题。
本发明采用第一种技术方案：多模块储热系统，储热系统包括三通阀；三通阀，包括供热工质传输的第一入口、第二入口和出口，用于调控来自第一入口和第二入口的热工质，以从出口恒流输出恒温的热工质；
包括与第二入口连接的第二导热管路，第二导热管路为从主管道上分流出的支路管道，用于将主管道上的热工质直接导入三通阀；
包括与第一入口连接的且其上设有第一储热模块的第一储热管路，第一储热模块用于将热工质经其充热或放热处理后，再导入三通阀；
包括与第二入口连接的且其上设置有第二储热模块的第二储热管路，第二储热模块用于将热工质经其充热或放热处理后，再导入三通阀；
包括与第一入口连接的且其上设置有第三储热模块的第三储热管路，第三储热模块用于将热工质经其充热或放热处理后，再导入三通阀；
第二导热管路可以在与主管道、与三通阀的导通和不导通状态之间切换，每条储热管路可以在与主管道、与三通阀的导通和不导通状态之间切换，第二导热管路和每条储热管路在常态下，均与主管道、与三通阀不导通。
本发明采用第二种技术方案：多模块储热系统恒温输出控制方法设主管道上的热工质温度为T始，三通阀出口处预输出的热工质温度为T目标，每个储热模块需充热达到的温度为T充，T充<T始，第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3，第一、第二和第三储热管路的输出温度分别为T1出、T2出、和T3出；
判断主管路的热工质温度是否超过三通阀预输出的目标温度，若超过目标温度，将第二导热管路与第二入口连通，启动第一储热模块的充热模式，再将第一导热管路连通至第一入口；
在T1出≥T目标条件下，则启动第二储热模块的充热模式，将第二储热管路与第二入口连通，同时断开第二导热管路与三通阀的连通；
在T2出≥T目标条件下，启动第三储热模块的充热模式，将第三储热管路与第一入口连通；
其中，t1＝T充条件下，则断开第一储热管路与第一入口的连通，并停止对第一储热模块充热；
在t2＝T充条件下，则断开第二储热管路与第二入口的连通，并停止对第二储热模块充热；
在t3＝T充条件下，则断开第三储热管路与第一入口的连通，并停止对第三储热模块充热；
调节三通阀来使得其出口恒流输出热工质的温度达到T目标。
本发明采用第三种技术方案：多模块储热系统恒温输出控制方法，设主管道上的热工质温度为T始，设三通阀出口处的热工质温度为T目标，储热模块需放热达到的温度为T放，T放<T目标，第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3，第一、第二和第三储热管路的输出温度分别为T1出、T2出、和T3出；
判断主管路的热工质温度是否超过三通阀预输出的目标温度，若超过目标温度，将第二导热管路与第二入口连通，启动第一储热模块的放热模式，再将第一导热管路连通至第一入口；
在T出≤T目标条件下，则启动第二储热模块的放热模式，将第二储热管路与第二入口连通，同时断开第二导热管路与三通阀的连通；
在T2出≤T目标条件下，则启动第三储热模块33的放热模式，将第三储热管路与第一入口连通；
在t1＝T放条件下，则断开第一储热管路与第一入口的连通，并停止对第一储热模块放热；
在t2＝T放条件下，则断开第二储热管路与第二入口的连通，并停止对第二储热模块放热；
在t3＝T放条件下，则断开第三储热管路与第一入口的连通，并停止对第三储热模块放热；
调节三通阀来使得其出口恒流输出热工质的温度达到T目标。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：采用本发明的控制方式，调节三条储热管路和一条导热管路的充放热顺序，以实现两个储热模块顺序放热的流量温度恒定输出调节，对热能的利用更加充分，节省了阀门、仪表数量，节省了成本投资。
【附图说明】
图1为本发明多模块储热系统的结构示意图。
其中：1.主管道，2.储热管路，3.储热模块，42.第二导热管路，5.三通阀，6.第一入口，7.第二入口，8.出口，21.第一储热管路，22.第二储热管路，23.第三储热管路，31.第一储热模块，32.第二储热模块，33.第三储热模块。
【具体实施方式】
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种多模块储热系统，如图1所示，储热系统包括三通阀5；三通阀5，包括供热工质传输的第一入口6、第二入口7和出口8，用于调控来自第一入口6和第二入口7的热工质，以从出口8恒流输出恒温的热工质；可通过三通混流调节阀调节冷热油的通过比率使得输出温度相对恒定，然后通过调节阀的开度大小调节流量，使得输出流量相对恒定，从而实现输出恒温恒流量。其中，热工质可以是高温导热油。
包括与第二入口7连接的第二导热管路42，第二导热管路42为从主管道1上分流出的支路管道，用于将主管道1上的热工质直接导入三通阀5；
包括与第一入口6连接的且其上设有第一储热模块31的第一储热管路21，第一储热模块31用于将热工质经其充热或放热处理后，再导入三通阀5；
包括与第二入口7连接的且其上设置有第二储热模块32的第二储热管路22，第二储热模块32用于将热工质经其充热或放热处理后，再导入三通阀5；
包括与第一入口6连接的且其上设置有第三储热模块33的第三储热管路23，第三储热模块33用于将热工质经其充热或放热处理后，再导入三通阀5；
第二导热管路42可以在与主管道1、与三通阀5的导通和不导通状态之间切换，每条储热管路可以在与主管道1、与三通阀5的导通和不导通状态之间切换，第二导热管路42和每条储热管路在常态下，均与主管道1、与三通阀5不导通。
本发明还提供了上述这种多模块储热系统的恒温输出控制方法，分为充热和放热两种。
一、储热模块3的充热方法：
设主管道1上的热工质温度为T始，三通阀出口处预输出的热工质温度为T目标，每个储热模块需充热达到的温度为T充，T充<T始，第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3，第一、第二和第三储热管路的输出温度分别为T1出、T2出、和T3出；
判断主管路1的热工质温度是否超过三通阀预输出的目标温度，若超过目标温度，将第二导热管路42与第二入口7连通，启动第一储热模块31的充热模式，再将第一导热管路21连通至第一入口6；
在T1出≥T目标条件下，则启动第二储热模块32的充热模式，将第二储热管路22与第二入口7连通，同时断开第二导热管路42与三通阀5的连通；
在T2出≥T目标条件下，启动第三储热模块33的充热模式，将第三储热管路23与第一入口6连通；
其中，t1＝T充条件下，则断开第一储热管路21与第一入口6的连通，并停止对第一储热模块31充热；
在t2＝T充条件下，则断开第二储热管路22与第二入口7的连通，并停止对第二储热模块32充热；
在t3＝T充条件下，则断开第三储热管路23与第一入口6的连通，并停止对第三储热模块33充热；
调节三通阀5来使得其出口8恒流输出热工质的温度达到T目标。
在上述控制过程中，当某个储热模块的温度达到T充时，则停止对这个储热模块进行充热，并断开其所在储热管路与主管道1、以及与三通阀5的连通状态。
实施例：
1、当T2出＝T目标，且t1<T充，t2<T充时，则保持第一储热模块31和第二储热模块32的充热状态，同时启动第三储热模块33的充热模式，将第三储热管路23与第一入口6连通，通过控制三通阀5来调节其出口8恒流输出热工质的温度达到T始。
2、当T3出＜T目标，且t1＝T充，t2＝T充时，停止给第二储热模块32充热，同时将第二导热管路42连通至第二入口7；同时将经第三储热模块33吸热后的热工质持续输送至第一入口6；通过控制三通阀5来调节其出口8输出热工质的温度达到T目标。
二、储热模块3的放热方法：
设主管道1上的热工质温度为T始，设三通阀出口处的热工质温度为T目标，储热模块需放热达到的温度为T放，T放<T目标，第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3，第一、第二和第三储热管路的输出温度分别为T1出、T2出、和T3出；
判断主管路1的热工质温度是否超过三通阀预输出的目标温度，若超过目标温度，将第二导热管路42与第二入口7连通，启动第一储热模块31的放热模式，再将第一导热管路21连通至第一入口6；
在T1出≤T目标条件下，则启动第二储热模块32的放热模式，将第二储热管路22与第二入口7连通，同时断开第二导热管路42与三通阀5的连通；
在T2出≤T目标条件下，则启动第三储热模块33的放热模式，将第三储热管路23与第一入口6连通；
在t1＝T放条件下，则断开第一储热管路21与第一入口6的连通，并停止对第一储热模块31放热；
在t2＝T放条件下，则断开第二储热管路22与第二入口7的连通，并停止对第二储热模块32放热；
在t3＝T放条件下，则断开第三储热管路23与第一入口6的连通，并停止对第三储热模块33放热；
调节三通阀5来使得其出口8恒流输出热工质的温度达到T目标。
在上述控制过程中，当某个储热模块的温度达到T放时，则停止对这个储热模块进行充热，并断开其所在储热管路与主管道1、以及与三通阀5的连通状态。
实施例
1、若t1＝T放时，T2出仍未达到T目标时，停止给第一储热模块31放热，同时将第一导热管路41连通至第一入口6，同时将经第二储热模块32加热后的热工质持续输送至第二入口7；通过控制三通阀来调节其输出热工质的温度达到T始。
2、当T2出达到T目标时，开始给第三储热模块33放热，同时将经第三储热模块33吸热后的热工质持续输送至第一入口6；
将经第二储热模块32加热后的热工质持续输送至第二入口7；
通过控制三通阀5来调节其输出热工质的温度达到T目标。
3、若t2＝T放时，T3出出仍未达到T目标时，停止给第二储热模块32放热，同时将第二导热管路42连通至第二入口7；
同时将经第三储热模块33加热后的热工质持续输送至第一入口6；
通过控制三通阀5来调节其输出热工质的温度达到T目标。
本发明采用的这种控制方式，充热时，可以使单组储热模块在充热出口介质温度达到或超过目标温度时，仍可继续充热，使总管路上热源侧输入的高温热工质所携带的热量充分存储到储热模块，从而理论上使储热模块在充热时，最大可能的接近于热源温度，提高充热效率，增加储热装置能量整体利用率。
放热时，每一组储热模块都得到充分放热，单模块组即便放热达到出口目标温度时仍然可以继续放热，模块温度程阶梯下降，参与调节的模块组数越多，前面放热的模块放热量越多，理论上可以放热到接近冷端输入的热工质温度。
综上，本发明采用的这种控制方式与传统的输出调节方式不同，传统调节方式一般为每个储热模块配套一组输出调节装置以确保输出的恒定性；这种控制方式，不限制储热模块数量，而且数量多在输入源温度范围内，充放热所能达到的更高(低)。对热能的利用更加充分，并且只需一组调节系统就可实现多个模块顺序放热的流量温度恒定输出调节，节省了阀门、仪表数量，配套的控制系统也会减少与之对应的配置需求，配套电缆及施工的费用也会相应降低，以此节省成本投资。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (3)
1.多模块储热系统，其特征在于，所述储热系统包括三通阀(5)；所述三通阀(5)，包括供热工质传输的第一入口(6)、第二入口(7)和出口(8)，用于调控来自第一入口(6)和第二入口(7)的热工质，以从出口(8)恒流输出恒温的热工质；
包括与第二入口(7)连接的第二导热管路(42)，所述第二导热管路(42)为从主管道(1)上分流出的支路管道，用于将主管道(1)上的热工质直接导入三通阀(5)；
包括与第一入口(6)连接的且其上设有第一储热模块(31)的第一储热管路(21)，所述第一储热模块(31)用于将热工质经其充热或放热处理后，再导入三通阀(5)；
包括与第二入口(7)连接的且其上设置有第二储热模块(32)的第二储热管路(22)，所述第二储热模块(32)用于将热工质经其充热或放热处理后，再导入三通阀(5)；
包括与第一入口(6)连接的且其上设置有第三储热模块(33)的第三储热管路(23)，所述第三储热模块(33)用于将热工质经其充热或放热处理后，再导入三通阀(5)；
所述第二导热管路(42)可在与主管道(1)、与三通阀(5)的导通和不导通状态之间切换，每条所述储热管路可以在与主管道(1)、与三通阀(5)的导通和不导通状态之间切换，所述第二导热管路(42)和每条所述储热管路在常态下，均与主管道(1)、与三通阀(5)不导通。
2.如权利要求1所述的多模块储热系统恒温输出控制方法，其特征在于，设主管道(1)上的热工质温度为T始，所述三通阀出口处预输出的热工质温度为T目标，每个储热模块需充热达到的温度为T充，T充<T始，第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3，第一、第二和第三储热管路的输出温度分别为T1出、T2出、和T3出；
判断主管路(1)的热工质温度是否超过所述三通阀预输出的目标温度，若超过目标温度，将第二导热管路(42)与第二入口(7)连通，启动第一储热模块(31)的充热模式，再将第一导热管路(21)连通至第一入口(6)；
在T1出≥T目标条件下，则启动第二储热模块(32)的充热模式，将第二储热管路(22)与第二入口(7)连通，同时断开第二导热管路(42)与三通阀(5)的连通；
在T2出≥T目标条件下，启动第三储热模块(33)的充热模式，将第三储热管路(23)与第一入口(6)连通；
其中，t1＝T充条件下，则断开第一储热管路(21)与第一入口(6)的连通，并停止对第一储热模块(31)充热；
在t2＝T充条件下，则断开第二储热管路(22)与第二入口(7)的连通，并停止对第二储热模块(32)充热；
在t3＝T充条件下，则断开第三储热管路(23)与第一入口(6)的连通，并停止对第三储热模块(33)充热；
调节三通阀(5)来使得其出口(8)恒流输出热工质的温度达到T目标。
3.如权利要求1所述的多模块储热系统恒温输出控制方法，其特征在于，
设主管道(1)上的热工质温度为T始，设所述三通阀出口处的热工质温度为T目标，储热模块需放热达到的温度为T放，T放<T目标，第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块的实时温度为t2，第三储热模块的实时温度为t3，第一、第二和第三储热管路的输出温度分别为T1出、T2出、和T3出；
判断主管路(1)的热工质温度是否超过所述三通阀预输出的目标温度，若超过目标温度，将第二导热管路(42)与第二入口(7)连通，启动第一储热模块(31)的放热模式，再将第一导热管路(21)连通至第一入口(6)；
在T(1)出≤T目标条件下，则启动第二储热模块(32)的放热模式，将第二储热管路(22)与第二入口(7)连通，同时断开第二导热管路(42)与三通阀(5)的连通；
在T2出≤T目标条件下，则启动第三储热模块33的放热模式，将第三储热管路(23)与第一入口(6)连通；
在t1＝T放条件下，则断开第一储热管路(21)与第一入口(6)的连通，并停止对第一储热模块(31)放热；
在t2＝T放条件下，则断开第二储热管路(22)与第二入口(7)的连通，并停止对第二储热模块(32)放热；
在t3＝T放条件下，则断开第三储热管路(23)与第一入口(6)的连通，并停止对第三储热模块(33)放热；
调节三通阀(5)来使得其出口(8)恒流输出热工质的温度达到T目标。
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