CN109520347A - 一种热量稳定输出的固体储热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热量稳定输出的固体储热系统，包括依次连接在传热工质输送管上的固体储热装置和辅助加热器以及通过管道连接形成的放热通路；放热通路为：辅助加热器与冷凝水箱相连接，辅助加热器通过管道连通至固体储热装置；冷凝水箱用于为辅助加热器输送冷凝水，将吸热后的传热工质输送至固体储热装置，辅助加热器用于将冷凝水加热得到水蒸汽、并通过管道输送至固体储热装置，固体储热装置用于得到过热蒸汽、并通过管道输送至传热工质输送管；采用固体储热装置和辅助加热器的配合使用，使得燃气发电系统能够保持热量稳定输出，从而保证燃气发电系统的发电功率保持稳定；还可以调整固体储热装置的储、放热量，从而调节不同时段的发电功率。
Description
【技术领域】
本发明属于固体储热技术领域，具体涉及一种热量稳定输出的固体储热系统。
【背景技术】
在一些工业产品生产过程中会伴随产生一定量的可燃气体，一般这种气体温度都超过600℃。随着工业生产负荷的变化，可燃气体流量及温度有一定的波动。工业生产往往是常压系统，所以气体一般处于微正压状态。通常的处理这类可燃气体的方法有二种：一种是通过烟囱自然排烟方式排入大气，造成环境污染和能源浪费；另一种是气体降温后再经过加压机送入煤气柜储存或者锅炉燃烧。对于后一种方式，由于是采用常规燃气的燃烧方式，不具备储热功能，仅靠煤气柜小范围储能，调节范围小。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种热量稳定输出的固体储热系统，以解决上述现有技术中副产煤气发电系统不具备储热功能的缺陷，并使得储热产生的热蒸汽的温度和压力容易并入传热工质输送管上。
本发明采用以下技术方案：一种热量稳定输出的固体储热系统，包括依次连接在传热工质输送管上的固体储热装置和辅助加热器以及通过管道连接形成的放热通路；
放热通路为：辅助加热器与原发电系统的冷凝水箱相连接，辅助加热器通过管道连通至固体储热装置；
冷凝水箱用于为辅助加热器输送冷凝水，将吸热后的传热工质输送至固体储热装置，辅助加热器用于将冷凝水加热得到水蒸汽、并通过管道输送至固体储热装置，固体储热装置用于得到过热蒸汽、并通过管道输送至传热工质输送管。
进一步地，还包括通过管道连接形成的储热通路；
储热通路为：传热工质输送管的水蒸汽通过管道连接至固体储热装置，经固体储热装置后的水蒸汽通过管道将产生的冷凝水输送至冷凝水箱。
进一步地，传热工质输送管用于将传热工质生成装置产生的传热工质输送至外部用户或蒸汽管网，传热工质生成装置与加热工质来源管相连接。
进一步地，加热工质来源管还与辅助加热器相连接。
进一步地，固体储热装置上设置有连通至冷凝水箱的冷凝水导出管路。
进一步地，辅助加热器上设置有冷凝水导出管路且连通至冷凝水箱。
进一步地，冷凝水箱的出水口连通至传热工质生成装置。
进一步地，辅助加热器为燃气加热器。
进一步地，传热工质生成装置为锅炉、预热换热器或工业生产蒸汽发生装置。
进一步地，用户为燃气发电机组。
本发明的有益效果是：采用固体储热装置和辅助加热器的配合使用，使得燃气发电系统能够保持热量稳定输出，从而保证燃气发电系统的发电功率保持稳定；还可以调整固体储热装置的储、放热量，从而调节不同时段的发电功率。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图。
其中，1.传热工质生成装置；2.汽轮机；3.发电机；4.冷凝水箱；5.固体储热装置；6.辅助加热器；7.风机；8.调节阀；9.第一给水导入管路；10.冷凝器；11.水泵；12.加热工质来源管；13.传热工质输送管；14.第二给水导入管路。
【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。
原发电系统的工作流程为：风机7将加热工质来源管12内的燃气输送至传热工质生成装置1中，传热工质生成装置1产生的传热工质通过传热工质输送管13输送至汽轮机2，汽轮机2带动发电机3进行发电，传热工质热量损失后通过冷凝器10变成冷凝水输送至冷凝水箱4，冷凝水箱4内的冷凝水通过水泵11输送至传热工质生成装置1形成一个循环。
加热工质来源管12经风机7后分两路输出，一路连通至辅助加热器6，另一路连通至传热工质生成装置1，传热工质生成装置1产生的传热工质经传热工质输送管13输送至用户或蒸汽管网。
本发明提供了一种热量稳定输出的固体储热系统，如图1所示，包括依次连接在传热工质输送管13上的固体储热装置5和辅助加热器6以及通过管道连接形成的放热通路；即传热工质输送管13传输传热工质，一部分传热工质进入用户，另一部分传热工质进入固体储热装置5，把热量储存在固体储热装置5内。
放热通路为：辅助加热器6和原发电系统的冷凝水箱4相连接，辅助加热器6通过管路连通至固体储热装置5，即辅助加热器6和冷凝水箱4相连接，并使导入的冷凝水在辅助加热器6内加热变成水蒸汽后输送至固体储热装置5，固体储热装置5通过管道将传热工质即过热水蒸汽输送至传热工质输送管13。
冷凝水箱4用于为辅助加热器6输送冷凝水，将吸热后的传热工质输送至固体储热装置5，辅助加热器6用于将冷凝水加热得到水蒸汽、并通过管道输送至固体储热装置5，固体储热装置5用于得到过热蒸汽、并通过管道输送至传热工质输送管13。
本发明还包括通过管道连接形成的储热通路，储热通路为：传热工质输送管13的水蒸汽通过管道连接至固体储热装置5，固体储热装置5通过管道将产生的冷凝水输送至冷凝水箱4；即过热水蒸汽通过管道进入固体储热装置5，在固体储热装置5内其热量被吸收后，变成低温水蒸汽或者冷凝水进入冷凝水箱4。
加热工质来源管12经风机7后分两路输出，一路连通至辅助加热器6，辅助加热器6为燃气加热器，另一路连通至传热工质生成装置1，传热工质生成装置1为锅炉、预热换热器或工业生产蒸汽发生装置，传热工质生成装置1用于通过燃烧燃气加热传热工质，传热工质生成装置1产生的传热工质经传热工质输送管13通过汽轮机2输送至用户或蒸汽管网，用户为燃气发电机3组，传热工质输送管13上并联有固体储热装置5，固体储热装置5用于接收从传热工质生成装置1输送来的传热工质并进行储热，传热工质生成装置1与加热工质来源管12相连接，加热工质来源管12还与辅助加热器6相连接。
冷凝水箱4通过第一给水导入管路9连通至辅助加热器6，第一给水导入管路9用于导入给水使得其在辅助加热器6内加热；辅助加热器6用于接收从加热工质来源管12输送来的燃气，并用其对进入辅助加热器6的传热介质即蒸汽进行加热，输送至固体储热装置5，辅助加热器6的出口通过第二给水导入管路14连通至固体储热装置5，第二给水导入管路14用于输送经辅助加热器6加热后的传热工质即蒸汽，固体储热装置5上设置有连接至传热工质输送管13的热量导出管路，热量导出管路用于将经固体储热装置5升温的高温蒸汽导出至传热工质输送管13。
固体储热装置5用于接收从传热工质生成装置1输送来的传热工质并进行储热，接收从辅助加热器6输送来的传热工质；还用于在放热时，将携带自身储存热量的传热工质以及从辅助加热器6输送来的传热工质一同输出至用户或蒸汽管网，经辅助加热器6和固体储热装置5的传热工质经传热工质输送管13输送至用户或蒸汽管网，即从第一给水导入管路9进入辅助加热器6的冷凝水通过辅助加热器6加热后变成水蒸汽，进而通过第二给水导入管路14进入固体储热装置5变成过热蒸汽，顺势通过传热工质输送管13输送至用户或蒸汽管网。
固体储热装置5两侧的传热工质输送管13上设置有调节阀8，调节阀8用于控制储热还是放热，即进入固体储热装置5的传热工质的流量，固体储热装置5的出口和入口管路上也设置有调节阀8，用以调节进入和流出固体储热装置5的传热工质的流量，通过这三个阀门8的关闭来调节整个系统是储热过程还是放热过程。
固体储热装置5上设置有连通至冷凝水箱4的冷凝水导出管路，冷凝水箱4的出水口连通至传热工质生成装置1，这样就形成了一个循环，避免浪费资源；辅助加热器6上设置有冷凝水导出管路且连通至冷凝水箱4，辅助加热器6在工作的时候会产生少量的冷凝水，通过冷凝水导出管路将其导出至冷凝水箱4，用户或蒸汽管网上设置有冷凝水导出管路连通至冷凝水箱4，用户或蒸汽管网上在热量不断传递的过程中会产生少量的冷凝水，通过冷凝水导出管路将其导出至冷凝水箱4。
本发明的工作过程为：
如图1所示，在整个系统的储热阶段，传热工质生成装置1产生的450℃左右，3.85MPa左右的水蒸汽经管道送至固体储热装置5，通过调节阀8控制进入固体储热装置5的蒸汽量，进而控制固体储热装置5的储热量，该固体储热装置5吸热后产生的凝结水，通过冷凝水导出管路导出至冷凝水箱4。
在用户需要更多热量时，即本发明的放热阶段，将储热阶段产生的100-140℃左右的冷凝水首先通过第一给水导入管路9通入辅助加热器6，辅助加热器6将蒸汽和水的混合物加热成200℃左右水蒸汽后再送至固体储热装置5，同时固体储热装置5自身也释放热量，最后凝结水会以过热蒸汽流出固体储热装置5，该过热蒸汽最后输出至用户或蒸汽管网。
由于单独使用固体储热装置5释放热量给燃气发电系统，会有热量不达标的情况出现，因为固体储热装置5并联与传热工质输送管13上，因此还会出现因为固体储热装置5的热量有限，产生的高温热水或低温蒸汽与传热工质输送管13内传热工质生成装置1产生的传热工质温度和气压相差太大而无法融合，而本发明增加了辅助加热器6，因此通过增加辅助加热器6提高固体储热装置5输出的蒸汽的温度和气压，使其与传热工质生成装置1产生的传热工质温度和气压很好的融合，为固体储热装置补充了一部分热量，从而使得燃气发电系统能够保持热量的稳定输出，进而保证燃气发电系统的发电功率稳定输出，一同输送至用户或蒸汽管网，用户或蒸汽管网所产生的冷凝水通过冷凝器10返回到冷凝水箱4。
通过水泵11可以调节冷凝水箱4的凝结水的出水流量和压力，从而可以调整固体储热装置的储、放热量，以实现调节不同时段发电功率的目的。
本发明因为设置有辅助加热器6，辅助加热器6产生冷凝水的温度变成200℃左右水蒸汽进入固体储热装置5，温度提高比较明显，因此可以确保从固体储热装置5输出的蒸汽的温度和压力。
本发明对于蒸汽的温度和压力波动具有广泛的适应性；甚至对间断产生的蒸汽能够分时储热，集中使用。对于特定地理区域内的各种蒸汽，能够根据储热量和蒸汽用量的需求设置相应的储热模块和固体储热装置组合，实现经济高效用能。
Claims (10)
1.一种热量稳定输出的固体储热系统，其特征在于，包括依次连接在传热工质输送管(13)上的固体储热装置(5)和辅助加热器(6)以及通过管道连接形成的放热通路；
所述放热通路为：所述辅助加热器(6)与原发电系统的冷凝水箱(4)相连接，所述辅助加热器(6)通过管道连通至固体储热装置(5)；
所述冷凝水箱(4)用于为辅助加热器(6)输送冷凝水，将吸热后的传热工质输送至固体储热装置(5)，所述辅助加热器(6)用于将冷凝水加热得到水蒸汽、并通过管道输送至固体储热装置(5)，所述固体储热装置(5)用于得到过热蒸汽、并通过管道输送至传热工质输送管(13)。
2.如权利要求1所述的一种热量稳定输出的固体储热系统，其特征在于，还包括通过管道连接形成的储热通路；
所述储热通路为：所述传热工质输送管(13)的水蒸汽通过管道连接至固体储热装置(5)，所述经固体储热装置(5)后的水蒸汽通过管道将产生的冷凝水输送至所述冷凝水箱(4)。
3.如权利要求1或2所述的一种热量稳定输出的固体储热系统，其特征在于，所述传热工质输送管(13)用于将传热工质生成装置(1)产生的传热工质输送至外部用户或蒸汽管网，所述传热工质生成装置(1)与加热工质来源管(12)相连接。
4.如权利要求1或2所述的一种热量稳定输出的固体储热系统，其特征在于，所述加热工质来源管(12)还与辅助加热器(6)相连接。
5.如权利要求1或2所述的一种热量稳定输出的固体储热系统，其特征在于，所述固体储热装置(5)上设置有连通至冷凝水箱(4)的冷凝水导出管路。
6.如权利要求1或2所述的一种热量稳定输出的固体储热系统，其特征在于，所述辅助加热器(6)上设置有冷凝水导出管路且连通至冷凝水箱(4)。
7.如权利要求1或2所述的一种热量稳定输出的固体储热系统，其特征在于，所述冷凝水箱(4)的出水口连通至传热工质生成装置(1)。
8.如权利要求1或2所述的一种热量稳定输出的固体储热系统，其特征在于，所述辅助加热器(6)为燃气加热器。
9.如权利要求1或2所述的一种热量稳定输出的固体储热系统，其特征在于，所述传热工质生成装置(1)为锅炉、预热换热器或工业生产蒸汽发生装置。
10.如权利要求1或2所述的一种热量稳定输出的固体储热系统，其特征在于，所述用户为燃气发电机组。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109915802A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-06-21 | 沈阳世杰电器有限公司 | 利用封闭管道进行蓄热放热循环的系统装置 |
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2018
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Cited By (2)
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| CN109915802B (zh) * | 2019-04-15 | 2023-11-24 | 沈阳世杰电器有限公司 | 利用封闭管道进行蓄热放热循环的系统装置 |
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