CN109855457A - 带过热蒸汽换热装置的固体储热系统 - Google Patents
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Abstract
一种带过热蒸汽换热装置的固体储热系统，包括带保温层的固体储能体，换热器，变频风机，热用户，技术要点是，所述固体储能体是内部阵列电加热丝的由耐火砌块砌筑并带有阵列热风孔集成的热风通道几何体；热风通道出口与变频风机之间的热风通道内依次设置有呈串接结构的过热蒸汽换热器、饱和蒸汽换热器、水预热换热器，在饱和蒸汽换热器上部与过热蒸汽换热器之间还设有一饱和蒸汽罐，在该蒸汽罐下部与饱和蒸汽换热器下部还有一连管，水预热换热器进口端通过水泵与水箱连接；过热蒸汽换热器出口依次通过过热蒸汽管道及过热蒸汽罐与热用户连接，饱和蒸汽罐出口通过饱和蒸汽管道与过热蒸汽罐连接，在过热蒸汽管道及饱和蒸汽管道上还设置有比例调节阀。
Description
技术领域
本发明涉及清洁能源技术领域，具体地说是一种带过热蒸汽换热装置的固体储热系统。该系统是通过分级换热的原理充分利用电能存储在固体储能体中超过用户所需的，过热蒸汽温度以上高品质温度区间的空气热能，在不改变饱和蒸汽压力的条件下使其加热提升为过热蒸汽，实现稳定的小温差过热蒸汽输出的固体储热系统。
背景技术
为了环保一般工业园区都在使用天燃气为燃料的锅炉，产生温度200℃至500℃的低压或中压过热水蒸汽来满足生产过程的需要。随着天燃气价格的上涨每吨过热蒸汽的价格不断攀升，大大地增加了生产成本。如果在能够利用廉价低谷电生产饱和蒸汽的固体储热式电锅炉基础上加以技术改进，让其能够生产过热蒸汽会降低制取过热蒸汽的成本。
发明内容
本发明的目的提供一种带过热蒸汽换热装置的固体储热系统，
本发明所采用的技术方案：一种带过热蒸汽换热装置的固体储热系统，包括带保温层的固体储能体，绝缘基础，换热器，换热器组合体壳程，变频风机，热用户，吸热系统，放热系统，其特征在于，所述固体储能体是内部阵列电加热丝的由耐火砌块砌筑，并带由阵列热风孔集成热风通道的几何体；热风通道出口与变频风机之间的热风通道内依次设置有呈串接结构的过热蒸汽换热器、饱和蒸汽换热器、水预热换热器；在饱和蒸汽换热器上部与过热蒸汽换热器之间还设置有一饱和蒸汽罐，在饱和蒸汽罐下部与饱和蒸汽换热器下部还设有一连管，水预热换热器进口端通过水泵与水箱连接；过热蒸汽换热器出口依次通过过热蒸汽管道及过热蒸汽罐与热用户相连接，饱和蒸汽罐出口通过饱和蒸汽管道与过热蒸汽罐相连接，在过热蒸汽管道及饱和蒸汽管道上还设置有比例调节阀；所述吸热系统从低温水到高温过热蒸汽依次包括有水箱、水泵、水预热换热器、饱和蒸汽换热器、饱和蒸汽罐、过热蒸汽换热器、比例调节阀、过热蒸汽罐、热用户；所述放热系统依次包括固体储能体的阵列孔、保温层、换热器组合体壳程、变频风机、回风管、绝缘基础构成的闭合通道。
本发明所述换热器是带耐热金属翅片的管制换热器。
本发明所述的比例调节阀设置在过热蒸汽换热器的进口或出口蒸汽管道上。
本发明所述比例调节阀为电动阀。
本发明工作原理是将壳程内为热空气及管程内为水的管壳式换热器，按介质工作温度从高到低的顺序分成过热蒸汽换热器、饱和蒸汽换热器、水预热换热器的串联结构，用设在水预热换热器侧的离心引风机将固体储能体中的高温空气，依次吸入过热蒸汽换热器、饱和蒸汽换热器和水预热换热器的壳程，完成高温空气加热过热蒸汽换热器、中温空气加热饱和蒸汽换热器、低温空气加热水预热换热器的流程，加热翅片管内不同状态的水；过热蒸汽换热器设置在保温层内同时吸收固体储能体的辐射热和受离心风机驱动的高温空气对流热，使其管程内的过热蒸汽与入口对流热空气的温差小于20℃；将饱和蒸汽换热器和水预热换热器设置在保温层外侧，是为了减少辐射热对饱和蒸汽换热器和水预热换热器的影响，提高带过热蒸汽换热装置的固体储热系统蒸汽功率输出的可调节性和稳定性；本发明过热蒸汽换热器产生的超温过热蒸汽在比例调节阀的控制下与饱和蒸汽混合，配制出与用户需要的温度、压力相符的过热蒸汽。
本发明的有益效果是：用设置在水预热换热器低温侧，工作温度低于150℃的变频风机代替设置在过热蒸汽换热器侧的工作温度高于500℃的变频风机，调节500℃过热蒸汽换热器设备输出能力，降低了变频风机的购置价格也提高了风机的稳定性。本发明设置在保温层内的过热换热器具有小温差换热能力，确保固体储能体在750℃到520℃温度区间内不用再抬高固体储能体的储热温度都能满足，用户500℃过热蒸汽的用热要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中带过热蒸汽换热装置的固体储热系统结构示意图
图中序号说明如下：1固体储能体，2保温层，3过热蒸汽换热器，4饱和蒸汽换热器，5水预热换热器，6饱和蒸汽罐，7过热蒸汽罐，8比例调节阀，9变频风机，10回风管，11换热器组合体壳程，12水箱，13水泵，14过热蒸汽管道、15绝缘基础，16热用户，17阵列热风孔，18连管，19饱和蒸汽管道。
具体实施方式
使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
本实施例如图1所示，带过热蒸汽换热装置的固体储热系统。包括带保温层的固体储能体1、保温层2、过热蒸汽换热器3、饱和蒸汽换热器4、水预热换热器5、饱和蒸汽罐6、过热蒸汽罐7、比例调节阀8、变频风机9、回风管10、换热器组合体壳程11、水箱12、水泵13、过热蒸汽管道14、绝缘基础15、热用户16、阵列热风孔17、连管18、饱和蒸汽管道19。所述带保温层2固体储能体1是内部阵列电加热丝的由耐火砌块砌筑，并带由阵列热风孔17集成热风通道的几何体；热风通道出口与变频风机9之间的热风通道内依次设置有呈串接结构的过热蒸汽换热器3、饱和蒸汽换热器4、水预热换热器5；在饱和蒸汽换热器4上部与过热蒸汽换热器3之间还设置有一饱和蒸汽罐6，在饱和蒸汽罐6下部与饱和蒸汽换热器4下部还设有一连管18，水预热换热器进口端通过水泵13与水箱12连接；过热蒸汽换热器3出口依次通过过热蒸汽管道14及过热蒸汽罐7与热用户16相连接，饱和蒸汽罐6出口通过饱和蒸汽管道19与过热蒸汽罐7相连接，在过热蒸汽管道14及饱和蒸汽管道19上还设置有比例调节阀8；所述吸热系统从低温水到高温过热蒸汽依次包括有水箱12、水泵13、水预热换热器5、饱和蒸汽换热器4、饱和蒸汽罐6、过热蒸汽换热器3、比例调节阀8、过热蒸汽罐7、热用户16；所述放热系统依次包括固体储能体1的阵列热风孔17、保温层2、热风通道、变频风机9、回风管10、换热器组合体壳程11、绝缘基础15构成的闭合通道。
根据图1叙述工作过程，先启动水泵13从水箱12中抽的锅炉用水，通过水预热换热器5和饱和蒸汽换热器6的管程送入饱和蒸汽罐6，使饱和蒸汽罐6达到罐内设置的产生饱和蒸汽的水位；本带过热蒸汽换热装置的固体储热系统接通从电力网传输来的电能使设在固体储能体1的阵列孔17中电加热丝发热，将固体储能体1加热到750℃至520℃或以上温度时，就具备输出500℃过热蒸汽能力的状态；然后启动变频风机9驱动回风管10中的空气通过保温层2，进入中间镂空的支柱绝缘子构成的绝缘基础15后在保温层2内侧与固体储能体1之间的间隔中建立空气正压环境，空气在正压力的驱动下进入阵列孔17吸收固体储能体1的高温空气被变频风机9的引风口吸入换热器组合体壳程11，高温空气首先对过热蒸汽换热器3翅片管中的饱和蒸汽加温，超过用户16所需温度的过热蒸汽在过热蒸汽管道14流出，经比例调节阀8流量调节后存入过热蒸汽罐7与饱和蒸汽罐6输出经比例调节阀8调节的饱和蒸汽在过热蒸汽罐7中混合后输出给用户16；水泵13连续地补充过热蒸汽输出的水量保持饱和蒸汽罐6的水位稳定，联管18连接在饱和蒸汽罐6水位线下方与饱和蒸汽换热器4底部之间，在水重力压差的作用下保持饱和蒸汽换热器4与饱和蒸汽罐6之间的热循环；设在保温层外侧的水预热换热器5、饱和蒸汽换热器4在高温空气的驱动下不断地将低温水加热到饱和蒸汽，当用户16要增加过热蒸汽流量或提高过热蒸汽温度时，通过调整变频风机的转速增加空气流量，让高温空气在换热器组合体壳程11中释放更多的热能，达到提高带过热蒸汽换热装置的固体储热系统输出功率的效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种带过热蒸汽换热装置的固体储热系统，包括带保温层的固体储能体，绝缘基础，换热器，换热器组合体壳程，变频风机，热用户，吸热系统，放热系统，其特征在于，所述固体储能体是内部阵列电加热丝的由耐火砌块砌筑，并带有阵列热风孔集成热风通道的几何体；热风通道出口与变频风机之间的热风通道内依次设置有呈串接结构的过热蒸汽换热器、饱和蒸汽换热器、水预热换热器，在饱和蒸汽换热器上部与过热蒸汽换热器之间还设置有一饱和蒸汽罐，在饱和蒸汽罐下部与饱和蒸汽换热器下部还设有一连管，水预热换热器进口端通过水泵与水箱连接；过热蒸汽换热器出口依次通过过热蒸汽管道及过热蒸汽罐与热用户相连接，饱和蒸汽罐出口通过饱和蒸汽管道与过热蒸汽罐相连接，在过热蒸汽管道及饱和蒸汽管道上还设置有比例调节阀；所述吸热系统从低温水到高温过热蒸汽依次包括有水箱、水泵、水预热换热器、饱和蒸汽换热器、饱和蒸汽罐、过热蒸汽换热器、比例调节阀、过热蒸汽罐、热用户；所述放热系统依次包括固体储能体的阵列热风孔、保温层、换热器组合体壳程、变频风机、回风管、绝缘基础构成的闭合通道。
2.根据权利要求1所述的带过热蒸汽换热装置的固体储热系统，其特征在于：所述换热器是带耐热金属翅片的管制换热器。
3.根据权利要求1所述的带过热蒸汽换热装置的固体储热系统，其特征在于：所述的比例调节阀设置在过热蒸汽换热器的进口或出口蒸汽管道上。
4.根据权利要求1或3所述的带过热蒸汽换热装置的固体储热系统，其特征在于：所述比例调节阀为电动阀。
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