CN109443063B - 基于三通阀调控的恒温输出储热系统及其控制方法 - Google Patents

基于三通阀调控的恒温输出储热系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三通阀调控的恒温输出储热系统及其控制方法。基于三通阀调控的恒温输出储热系统，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第一储热管路，第一储热管路上连接有第一储热模块，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；解决了现有技术中一个或两个储热模块的恒温输出调节装置，成本高、充放热温度的局限性较大的问题。

Description

基于三通阀调控的恒温输出储热系统及其控制方法
【技术领域】
本发明属于储热技术领域，具体涉及基于三通阀调控的恒温输出储热系统及其控制方法。
【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基于三通阀调控的恒温输出储热系统及其控制方法，以解决现有技术中一个或两个储热模块的恒温输出调节装置，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：基于三通阀调控的恒温输出储热系统，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第一储热管路，第一储热管路上连接有第一储热模块，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；
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，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，第二导热管路和第一储热管路在常态下，均与主管道、与三通阀不导通。
本发明采用第二种技术方案：基于三通阀调控的恒温输出储热系统的充热控制方法，
设三通阀出口处预输出的热工质温度为T目标；
将第二导热管路与三通阀的第二入口连通，再启动第一储热模块的充热模式，并将第一导储热路连通至三通阀的第一入口；
调节三通阀来使得其恒流输出热工质的温度达到T目标。
进一步的，设三通阀出口处预输出的热工质温度为T目标；
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，再将第一储热管路连通至第一入口；
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：基于三通阀调控的恒温输出储热系统，储热系统包括与第二入口连接的且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；
第一储热管路和第二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，第一储热管路和第二储热管路在常态下，均与主管道不导通、与三通阀不导通。
本发明采用第四种技术方案：基于三通阀调控的恒温输出储热系统的充热控制方法，
设三通阀出口处预输出的热工质温度为T目标，第一储热管路输出至第一入口处的温度为T1出，第二储热管路输出至第二入口处的温度为T2出，第一储热模块的实时温度为t1，第二储热模块32的实时温度为t2；
将第二导热管路与三通阀的第二入口连通，启动第一储热模块的充热模式，再将第一储热管路连通至三通阀的第二入口；
在T1出≥T目标条件下，则启动第二储热模块的充热模式，将第二储热管路与三通阀的第二入口连通，同时断开第二导热管路与三通阀的连通；
其中，在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；
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。
进一步的，设三通阀出口处预输出的热工质温度为T目标，每个储热模块需放热达到的温度为T放，T放<T目标，第一储热管路输出至第一入口处的温度为T1出，第二储热管路输出至第二入口处的温度为T2出，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；
将第二储热管路与第二入口连通，启动第一储热模块的放热模式，再将第一储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；
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：采用本发明的系统及控制方式，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。系统只需一组调节系统就可实现一个或者两个储热模块顺序充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。
【附图说明】
图1为本发明基于三通阀调控的恒温输出储热系统包含一个储热模块时的结构示意图；
图2为本发明基于三通阀调控的恒温输出储热系统包含二个储热模块时的结构示意图。
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。
【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。
一、本发明提供了一种基于三通阀调控的恒温输出储热系统，如图1所示，该系统包括：
三通阀5，基于三通阀调控的恒温输出储热系统三通阀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。若温度较高的热工质经第一入口6流入，温度较低的热工质经第二入口7流入，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。
还包括，包括与第二入口7连接的第二导热管路42，基于三通阀调控的恒温输出储热系统第二导热管路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连接的第一储热管路21，第一储热管路21上连接有第一储热模块31，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；
基于三通阀调控的恒温输出储热系统第二导热管路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，基于三通阀调控的恒温输出储热系统储热管路2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，基于三通阀调控的恒温输出储热系统第二导热管路42和基于三通阀调控的恒温输出储热系统第一储热管路在常态下，均与主管道1、与三通阀5不导通。
1.1、该基于三通阀调控的恒温输出储热系统的充热方法：
令第一储热模块31的实时温度为t1，设基于三通阀调控的恒温输出储热系统三通阀出口处预输出的热工质温度为T目标；
判断主管路1的热工质温度是否超过基于三通阀调控的恒温输出储热系统三通阀预输出的目标温度，若超过目标温度，则将第二导热管路42与三通阀5的第二入口7连通，再启动第一储热模块31的充热模式，并将第一导储热路21连通至三通阀的第一入口6；
调节三通阀5来使得其恒流输出热工质的温度达到T目标。
当第一储热模块的温度达到预期充热温度时，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。
1.2、该基于三通阀调控的恒温输出储热系统的放热方法：
令主管道1上的热工质温度为T始，三通阀出口8的热工质温度为T目标，第一储热模块31的实时温度为t1，每个储热模块需放热达到的温度为T放，T放<T 目标；
当T始＜T目标时，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，再将第一储热管路21连通至第一入口6；
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；
当t1＝T放时，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。
二、本发明还提供了一种基于三通阀调控的恒温输出储热系统，该系统还包括与第二入口7连接的且设置有第二储热模块32的第二储热管路22。
2.1、该基于三通阀调控的恒温输出储热系统的充热方法：
令第一储热模块31的实时温度为t1，第二储热模块32的实时温度为t2；
当T1出≥T目标时，则启动第二储热模块32的充热模式，将第二储热管路22 与三通阀5的第二入口7连通，并断开导热管路与三通阀5的连通；
当t1＝T充时，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；
当t2＝T充时，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；
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。
2.2、该基于三通阀调控的恒温输出储热系统的放热方法：
设主管道1上的热工质温度为T始，设三通阀出口8的热工质温度为T目标，每个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31的实时温度为t1，第二储热模块32的实时温度为t2；第一储热管路的输出温度为T1出，第二储热管路的输出温度为T2出；
当T始＜T目标时，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，再将第一储热管路21连通至第一入口6，并断开导热管路与三通阀5的连通；
当T1出≤T目标时，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；
当t1＝T放时，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；
当t2＝T放时，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；
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。
本发明基于三通阀调控的恒温输出储热系统，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。在其控制方法中，交替引入与三通阀5两个不同入口连接的储热管路，这样的好处是：放热时储热模块出口温度≤T目标可以继续放热，可将储热模块温度放热至放热开始温度以下任意温度点。

Claims (2)

1.基于三通阀调控的恒温输出储热系统的充热控制方法，其特征在于，
所述基于三通阀调控的恒温输出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）连接的第一储热管路（21），第一储热管路（21）上连接有第一储热模块（31），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）；
所述第二导热管路（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，所述储热管路（2）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）和所述第一储热管路在常态下，均与主管道（1）、与三通阀（5）不导通；
所述基于三通阀调控的恒温输出储热系统还包括与第二入口（7）连接的且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）；
所述第一储热管路（21）和第二储热管路（22）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，所述第一储热管路（21）和第二储热管路（22）在常态下，均与主管道（1）不导通、与三通阀（5）不导通；
所述充热控制方法包括以下内容：
设所述三通阀出口处预输出的热工质温度为T目标，第一储热管路输出至第一入口处的温度为T1出，第二储热管路输出至第二入口处的温度为T2出，第一储热模块（31）的实时温度为t1，第二储热模块32的实时温度为t2；
将第二导热管路（42）与三通阀（5）的第二入口（7）连通，启动第一储热模块（31）的充热模式，再将第一储热管路（21）连通至三通阀（5）的第二入口（7 ）；
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）与三通阀（5）的第二入口（7）连通，同时断开第二导热管路（42）与三通阀（5）的连通；
其中，在 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；
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。
2.基于三通阀调控的恒温输出储热系统的放热控制方法，其特征在于，
所述基于三通阀调控的恒温输出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）连接的第一储热管路（21），第一储热管路（21）上连接有第一储热模块（31），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）；
所述第二导热管路（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，所述储热管路（2）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）和所述第一储热管路在常态下，均与主管道（1）、与三通阀（5）不导通；
所述基于三通阀调控的恒温输出储热系统还包括与第二入口（7）连接的且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）；
所述第一储热管路（21）和第二储热管路（22）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，所述第一储热管路（21）和第二储热管路（22）在常态下，均与主管道（1）不导通、与三通阀（5）不导通；
所述放热控制方法包括以下内容：
设所述三通阀出口处预输出的热工质温度为T目标，每个储热模块需放热达到的温度为T放，T放<T目标，第一储热管路输出至第一入口处的温度为T1出，第二储热管路输出至第二入口处的温度为T2出，第一储热模块（31）的实时温度为t1，第二储热模块（32）的实时温度为t2；
将第二储热管路（22 ）与第二入口（7）连通，启动第一储热模块（31）的放热模式，再将第一储热管路（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；
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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