CN109812306A - 基于储热调节的局域多种能源优化物联网 - Google Patents
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Abstract
一种基于储热调节的局域多种能源优化物联网，新建或改造的余热余能回收利用系统中设置储热装置，配备调节阀门，并根据调度需要进行控制，将空气、蒸汽或其他传热工质携带的热量根据需要储存或释放。最典型的是，利用储热系统在谷电时段储存一部分热量，减少发电量；在峰电时段放热，增加发电量。能够实现谷电时段多从电网购电，而在峰电时段少从电网购电，提供了电力用户侧的峰谷平衡调节手段，为电网的电力负荷平衡提供了一种可靠地途径。国家为了促进电力供应侧和用户侧的电力平衡，实施了谷电奖励政策，因而对于企业来说，采用本发明技术能够创造经济效益。
Description
技术领域
本发明属于化学、冶金行业的能源利用领域，具体的说，涉及钢铁冶金、有色冶金、水泥、石化、陶 瓷、化工、玻璃等行业的局域多种能源优化物联网。
背景技术
近年来，随着国家节能政策和措施的稳步实施以及大众节能意识的逐步增强，国内钢铁冶金、有色冶 金、水泥、石化、陶瓷、化工、玻璃等行业大力发展了节能工作，主要集中在一次能源节约和二次能源回 收利用两个层面，一次能源消耗量逐步降低，二次能源回收量逐步提高。
以往的节能工作主要集中在单体节能技术的使用，比如针对生产设备的节约煤、节约油、节约电、节 约水、节约燃气、节约蒸汽等相关技术，以及余热回收利用、余压回收利用、副产煤气回收利用等余热余 能回收技术。这些技术的使用往往能取得较好的效果，使企业的能耗明显降低，并取得较好的经济效益。
对于企业整体的系统节能，主要是依靠围绕企业总体能耗的管理措施来实现，可以借助的工具主要有 部分设备或生产线的自动控制、能源管理信息系统等。这些措施的使用，对于区域内的能源稳定供应起到 了积极作用，在一定程度上也能节约能源消耗量。但这些措施的调节作用有限，特别是对于电力供应的峰 谷平衡缺少必要的调节手段。
化学、冶金领域的企业，使用的能源有煤、油、燃气、电、蒸汽等，用能结构比较复杂，如何稳定高 效的使用能源，一直是需要研究的问题。特别是近年来，随着节能技术和节能管理的进步，不仅要节约能 源消耗量，而且要结合电力供应的峰谷平衡进行有效的调节。
在光热发电领域和民用供暖领域，国内已经出现固体储热系统、相变储热系统、电储热系统，但将储 热系统用于化学、冶金领域相关行业的局域多种能源物联网，作为在电力用户侧的调节手段，目前还没有 专利报导。
发明内容
对于钢铁冶金、有色冶金、水泥、石化、陶瓷、化工、玻璃等行业来说，现有的工厂余热或副产煤气 的使用途径主要是生产蒸汽用于发电或直接使用，这种使用方式能够从量的方面回收余热余能，但不能解 决分时段经济用能的问题。
针对现阶段化学、冶金行业的局域内多种能源难于深度优化调度和合理使用的现状，本发明提供了一 种基于储热调节的局域多种能源优化物联网，即在余热余能回收利用系统中设置储热装置，利用储热装置 作为调节手段，根据调度需要储存或释放热量。
本发明采用的技术方案是：新建或改造的余热余能回收利用系统中设置储热装置，配备调节阀门，并 根据调度需要进行控制，将空气、蒸汽或其他传热工质携带的热量根据需要储存或释放。最典型的是，利 用储热系统在谷电时段储存一部分热量，减少发电量；在峰电时段放热，增加发电量。
本发明的有益效果是：能够实现谷电时段多从电网购电，而在峰电时段少从电网购电，提供了电力用 户侧的峰谷平衡调节手段，为电网的电力负荷平衡提供了一种可靠地途径。对比本发明在电力负荷调节方 面的积极作用，储热实验得出储、放热过程造成的能量损失小于10％，可以忽略。国家为了促进电力供应 侧和用户侧的电力平衡，实施了谷电奖励政策，因而对于企业来说，采用本专利技术能够创造经济效益。
附图说明
本发明针对化学、冶金行业常见的余热余能利用模式，给出了几种应用模型，下面结合附图进一步说 明。
图1是利用空气作为传热工质，用于余热回收的基于储热调节的局域多种能源优化物联网。
图2是利用特定传热工质，用于余热回收的基于储热调节的局域多种能源优化物联网。
图3是利用蒸汽作为传热工质，用于余热回收的基于储热调节的局域多种能源优化物联网。
图4是利用蒸汽作为传热工质，用于副产煤气等燃料回收的基于储热调节的局域多种能源优化物联网。
图5是一套余热回收和一套燃料回收并行的基于储热调节的局域多种能源优化物联网。
图中1.锅炉，2.汽轮机，3.发电机，4.变电站，5.储热装置，6.冷凝器，7.水泵，8.送风机，9.引风 机，10.电动调节阀，11.电动闸阀，12.减温减压器
具体实施方式
图1中，在储热阶段，回收的余热通过热空气传递，一部分送到余热锅炉(1)，另一部分送到储热装 置(5)，经过储热装置(5)的热空气仍携带热量，继续送到余热锅炉(1)；在放热阶段，回收的余热资 源通过热空气全部送到余热锅炉，同时将冷空气通入储热装置(5)，加热成热空气后送入余热锅炉(1)； 热空气在余热锅炉(1)换热后变成冷空气排出，余热锅炉产生的蒸汽送到汽轮机(2)，驱动汽轮机(2) 和发电机(3)发电，发电机(3)发的电送到变电站(4)；变电站(4)给电力用户供电；通过调节阀(10) 调节储热装置(5)的储热量和放热量，可以调节发电机(3)的发电量，进而调节变电站(4)从电网的 购电量；储热量的大小根据汽轮机和发电机的负荷调节范围设定。
图2中，在储热阶段，回收的余热通过高温工质传递，送到储热装置(5)；在放热阶段，将冷空气通 入储热装置(5)，加热成热空气后送入余热锅炉(1)；热空气在余热锅炉(1)换热后变成冷空气排出， 余热锅炉产生的蒸汽送到汽轮机(2)，驱动汽轮机(2)和发电机(3)发电，发电机(3)发的电送到变 电站(4)；变电站(4)给电力用户供电；通过调节阀(10)调节储热装置(5)的储热量和放热量，可以 调节发电机(3)的发电量，进而调节变电站(4)从电网的购电量；储热量的大小根据汽轮机和发电机的 负荷调节范围设定。图2是对图1的补充，也就是说，当余热资源不连续时，或者处于提高余热回收效率 的需要，采用特定传热工质进行余热回收，因此本发明给出了图2所示的一种局域多种能源优化物联网应 用模型。
图3中，回收的余热通过热空气传递，送到余热锅炉(1)，产生蒸汽；在储热阶段，一部分蒸汽送到 汽轮机(2)，驱动汽轮机(2)和发电机(3)发电，另一部分蒸汽送到储热装置(5)，经过储热后变成凝 结水；在放热阶段，余热锅炉(1)产生的蒸汽全部送到汽轮机(2)，将凝结水送到储热装置(5)换热， 产生蒸汽，经锅炉过热后送到汽轮机(2)，蒸汽驱动汽轮机(2)和发电机(3)发电；发电机(3)发的 电送到变电站(4)，变电站(4)给电力用户供电；通过调节阀(10)调节储热装置(5)的储热量和放热 量，可以调节发电机(3)的发电量，进而调节变电站(4)从电网的购电量；储热量的大小根据汽轮机和 发电机的负荷调节范围设定。
图4中，回收的可燃工质送到锅炉(1)，产生蒸汽；在储热阶段，一部分蒸汽送到汽轮机(2)，驱动 汽轮机(2)和发电机(3)发电，另一部分蒸汽送到储热装置(5)，经过储热后变成凝结水；在放热阶段， 余热锅炉(1)产生的蒸汽全部送到汽轮机(2)，将凝结水送到储热装置(5)换热，产生蒸汽，经锅炉过 热后送到汽轮机(2)，蒸汽驱动汽轮机(2)和发电机(3)发电；发电机(3)发的电送到变电站(4)， 变电站(4)给电力用户供电；通过调节阀(10)调节储热装置(5)的储热量和放热量，可以调节发电机 (3)的发电量，进而调节变电站(4)从电网的购电量；储热量的大小根据汽轮机和发电机的负荷调节范 围设定。
图5给出了一套余热回收发电和一套燃料回收发电系统共同接入同一个变电站的调节模型，即余热回 收参与储能调节、燃料回收不参与储能调节的模型。图4中，在储热阶段，回收的余热通过热空气传递， 一部分送到余热锅炉(1)，另一部分送到储热装置(5)，经过储热装置(5)的热空气仍携带热量，继续 送到余热锅炉(1)；在放热阶段，回收的余热资源通过热空气全部送到余热锅炉，同时将冷空气通入储热 装置(5)，加热成热空气后送入余热锅炉(1)；热空气在余热锅炉(1)换热后变成冷空气排出，余热锅 炉产生的蒸汽送到汽轮机(2)，驱动汽轮机(2)和发电机(3)发电，发电机(3)发的电送到变电站(4)； 变电站(4)给电力用户供电；汽轮机(2)可以设置成抽气式汽轮机，产生的低压蒸汽供给蒸汽用户；燃料锅炉产生的蒸汽一部分通过减温减压阀(11)供给蒸汽用户；通过调节阀(10)调节储热装置(5)的 储热量和放热量，可以调节发电机(3)的发电量，进而调节变电站(4)从电网的购电量；储热量的大小 根据汽轮机和发电机的负荷调节范围设定。
当一个变电站接入一套或以上余热回收发电系统和一套或以上燃料回收发电系统时，可参照图1、图 2、图3、图4给出的模型进行组合，通过调节储热量实现分时段调节功能。
Claims (6)
1.一种基于储热调节的局域多种能源优化物联网，可以用于余热、副产煤气等燃料的回收发电系统，包括设备：
利用热空气、高温工质或燃料产生蒸汽的锅炉；
利用所述蒸汽进行发电的汽轮发电设备；
用于所述汽轮发电设备所发电力上网以及从外部电网受电的变电站；
用于所述锅炉和所述汽轮发电设备的冷凝器；
用于所述锅炉和所述汽轮发电设备的水泵；
用于所述锅炉和储热装置的风机；
用于所述锅炉和储热装置的调节阀；
用于所述锅炉的减温减压器。
2.根据权利要求1所述的基于储热调节的局域多种能源优化物联网，其特征在于，用于余热回收发电系统，通过储存、释放所述热空气的热量实现分时段调节发电量。
3.根据权利要求1所述的基于储热调节的局域多种能源优化物联网，其特征在于，用于余热回收发电系统，通过储存、释放所述高温工质的热量实现分时段调节发电量。
4.根据权利要求1所述的基于储热调节的局域多种能源优化物联网，其特征在于，用于余热回收发电系统，通过储存、释放所述蒸汽的热量实现分时段调节发电量。
5.根据权利要求1所述的基于储热调节的局域多种能源优化物联网，其特征在于，用于燃料回收发电系统，通过储存、释放所述蒸汽的热量实现分时段调节发电量。
6.根据权利要求1～5所述的任意一种余热、燃料回收发电系统的组合型局域多种能源优化物联网，其特征在于，通过设置调节阀和闸阀，控制各种高温工质的流向。
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| CN113685240A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-11-23 | 北京思安综合能源发展有限公司 | 带储热调峰功能的余热余能电站、控制、设计及改造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20190528 |