CN110360863A - 一种电加热固介储能装置 - Google Patents

一种电加热固介储能装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110360863A
CN110360863A CN201910590983.1A CN201910590983A CN110360863A CN 110360863 A CN110360863 A CN 110360863A CN 201910590983 A CN201910590983 A CN 201910590983A CN 110360863 A CN110360863 A CN 110360863A
Authority
CN
China
Prior art keywords
jie
tank
heater
situated
admittedly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910590983.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110360863B (zh
Inventor
张海
胡丽琳
张扬
刘青
吴玉新
张缦
吕俊复
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201910590983.1A priority Critical patent/CN110360863B/zh
Publication of CN110360863A publication Critical patent/CN110360863A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110360863B publication Critical patent/CN110360863B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0056—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)

Abstract

一种电加热固介储能装置，包括高压电源、热固介罐、冷固介罐、固介提升装置、给料室以及至少一个加热器和至少一个换热器；加热器和换热器以固体储热介质作为换热介质。热固介罐进口与加热器之间通过调节阀相连，热固介罐出口与换热器之间通过多个管道连接，管道上设置有调节阀。冷固介罐进口和出口分别与换热器和给料室相连。加热器进口与固介提升装置相连，加热器接入高压电源。加热器还设有整流室。换热器设有低温介质入口和高温介质出口。本发明具有结构简单、能源综合利用度高等优点。

Description

一种电加热固介储能装置
技术领域
本发明涉及一种电加热固介储能装置，属于能量存储及利用领域。
背景技术
近年来，风能、太阳能等可再生能源作为清洁能源越来越受到重视，其装机容量在世界各地，特别是在中国迅速增加。然而，可再生能源发电通常是不稳定的，不能满足一般用电需求，特别是在风能或太阳能占发电量很大的地区。当火力发电或核能发电量不能随着电力需求的变化而变化时，必须放弃部分风力/太阳能发电，以维持电网的稳定，因而造成了极大的能源浪费。此外，中国“三北”地区(华北、东北和西北)以热电联产机组为主，冬季供暖时，容易造成严重的“弃风”现象。而储能作为技术手段，可以有效缓解弃风限电问题，提高火电机组的灵活调峰能力，增加新能源的并网率。近年来，越来越多的研究者致力于开发新兴的储能技术。能源储存技术主要可分为三种，其中储电技术利用电容器或二次电池存储电量，然而其存储容量小，且成本高。以机械能形式存储的技术主要有压缩空气和水坝储能。而储热技术则是以储热材料作为介质，将太阳能、地热能、工业余热、低品位废热等热能储存起来，并在需要时进行释放，以解决电力生产与消耗之间的不匹配，提高能源利用率的一种技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电加热固介储能装置，利用沙子等固体颗粒储热介质具有耐高温、易获得、成本低廉的优点，将过剩电量转化为固体颗粒的热能存储起来，并在工业生产中进行二次使用，缓解弃风问题，减少能源浪费，实现能源的合理存储与利用。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种电加热固介储能装置，包括加热器、热固介罐、换热器、冷固介罐和提升装置，所述加热器、热固介罐、换热器和冷固介罐自上而下依次相连，所述加热器和换热器以固体储热介质作为换热介质；所述提升装置连接所述冷固介罐和所述加热器，能够将所述冷固介罐内的冷固介提升到所述加热器顶部；所述加热器包括布置有若干电热组件的加热室和与所述电热组件相连通的电源。
上述技术方案中，所述加热器还包括整流室，所述整流室设置在所述加热室顶部，所述整流室与所述加热室之间布置有多孔整流板。
上述技术方案中，所述整流板上设有至少一片齿状刮板。
上述技术方案中，所述加热器设置两个以上，所述两个以上的加热器并联式或串联式设置在所述热固介罐上方。
上述技术方案中，所述换热器设置两个以上，所述两个以上的换热器并联式或者串联式设置在所述热固介罐和所述冷固介罐之间。
上述技术方案中，所述加热器底部出口设置有热固介调节阀。
上述技术方案中，所述热固介罐与所述换热器之间设置有均流装置。
上述技术方案中，所述换热器与所述冷固介罐之间设置有换热器调节阀。
上述技术方案中，所述热固介罐壁面设有保温材料；所述加热器壁面设有绝缘保温材料。
上述技术方案中，所述冷固介罐下方还设置有给料室，所述提升装置连接在所述给料室与所述加热器顶部之间；所述冷固介罐与所述给料室之间设置有冷固介调节阀。
上述技术方案中，所述固体储热介质包括沙子、陶瓷颗粒、碳化硅颗粒的一种或多种混合物。
本发明具有以下优点及有益效果：1)能够根据用电负荷的变化情况，将多余电量以热能形式转移到沙子等固体储热介质中进行存储，减少能源浪费，提高能源综合利用度；2)沙子等固体储热介质是优良的储热介质，易获得，成本低廉；3)装置结构简单，操作、维护简便。
附图说明
图1为本发明所涉及一种实施方式的电加热固介储能装置示意图。
图2为本发明所涉及一种实施方式的整流板示意图。
图中：1－加热器；11－整流室；12－整流板；13－加热室；14－电源；15－刮板；2－热固介罐；3－换热器；4－冷固介罐；5－热固介调节阀；6－均流装置；7－换热器调节阀；8－冷固介调节阀；9－给料室；10－提升装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
本发明所述的固介指固体储热介质，亦即包括沙子或石英砂、陶瓷颗粒、碳化硅颗粒的一种或多种混合物的固体颗粒，因此也可以称为固体颗粒储热介质。相应的，所述冷固介指的是冷态或者冷却后的低温固体储热介质，热固介指的是热态或者加热后的高温固体储热介质。所述固体储热介质包括沙子、陶瓷颗粒、碳化硅颗粒的一种或多种混合物。
如图1所示，一种电加热固介储能装置，包括加热器1、热固介罐2、换热器3、冷固介罐4和提升装置10，所述加热器1、热固介罐2、换热器3和冷固介罐4自上而下依次相连，所述加热器1和换热器3以固体储热介质作为换热介质；所述提升装置10连接所述冷固介罐4和所述加热器1，能够将所述冷固介罐4内的冷固介提升到所述加热器1顶部；所述加热器1包括布置有若干电热组件的加热室13和与所述电热组件相连通的电源14。电源14来自其它发电装置的弃电。当产电量大于需求量时，开启电源14，将多余电量输入储能系统。沙子等固体颗粒储热介质进入加热器1加热后成为热固介，进入热固介罐2。当需要使用该热能时，使工作介质进入换热器3，与热固介换热使得热固介温度降低成为冷固介进入冷固介罐4。
为尽可能地降低流动不均匀性，加热器1还设有整流室11，整流室11设置在加热室13顶部，整流室11与加热室13之间布置有整流板12。整流板12为多孔板。整流板12上方设置有至少一块刮板15，刮板15下部为齿状，且齿状下部贴着整流板12布置。刮板15可以设置两块以上，呈圆周对称布置。刮板15可以以整流板12中心为轴点旋转，可及时将固介提升装置10所供给的冷固介平整，使冷固介均匀落入加热室13中，以避免冷固介在加热室13中心形成沟流造成流动不均匀性，同时也避免冷固介在整流板12上淤塞其孔隙。此外，在加热前可先在整流室11内投入部分冷固介，通过整流板12的整流作用，冷固介被均匀分散在整个流动面积，以使其流入加热室13，并在加热室13中均匀受热。
加热器1设置两个以上，两个以上的加热器1并联式或串联式设置在热固介罐2上方。
换热器3设置两个以上，两个以上的换热器3并联式或者串联式设置在热固介罐2和冷固介罐4之间。
加热器1底部出口设置有热固介调节阀5。根据需要，调节热固介调节阀的开度，以控制热固介在加热室13中的停留时间，改变热固介流量，以调节热固介温度。
热固介罐2与换热器3之间设置有均流装置6。均流原理同整流板12相似，均流装置6由多孔板，若干管道以及阀门组成，可使热固介均匀流入换热器3中与工作介质进行换热。系统处于加热状态时，均流装置6中阀门关闭。系统处于放热状态时，可调节均流装置6中的阀门开度，以调节热固介流量。
换热器3与冷固介罐4之间设置有换热器调节阀7。根据需要，调节换热器调节阀7的开度，以控制热固介在换热器3中的停留时间，从而调节出口冷固介温度。
热固介罐2壁面设有保温材料；加热器1壁面设有绝缘保温材料。
冷固介罐4下方还设置有给料室9，提升装置10连接在给料室9与加热器1顶部之间；冷固介罐4与给料室9之间设置有冷固介调节阀8。给料室9可作为缓冲室以根据系统负荷变化储存或供给冷固介。
该储能装置可用于多种场合，例如：以水和蒸汽为换热介质时，该储能装置可与汽轮机相连用于二次发电；以空气为换热介质时，该储能装置可用于锅炉、工业炉或燃气轮机等需要热空气的装置；以导热油为换热介质时，该储能装置可用于导热油炉。
该储能装置所用固体储热介质还包括沙子、陶瓷颗粒、碳化硅颗粒的一种或多种混合物的固体储热介质中添加金属粉末或碎粒，从而提高固体储热介质的换热系数，加快储能或释放热量过程。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电加热固介储能装置，其特征在于：所述储能装置包括加热器(1)、热固介罐(2)、换热器(3)、冷固介罐(4)和提升装置(10)，所述加热器(1)、热固介罐(2)、换热器(3)和冷固介罐(4)自上而下依次相连，所述加热器(1)和换热器(3)以固体储热介质作为换热介质；所述提升装置(10)连接所述冷固介罐(4)和所述加热器(1)，能够将所述冷固介罐(4)内的冷固介提升到所述加热器(1)顶部；所述加热器(1)包括布置有若干电热组件的加热室(13)和与所述电热组件相连通的电源(14)。
2.根据权利要求1所述的一种电加热固介储能装置，其特征在于：所述加热器(1)还包括整流室(11)，所述整流室(11)设置在所述加热室(13)顶部，所述整流室(11)与所述加热室(13)之间布置有整流板(12)。
3.根据权利要求1所述的一种电加热固介储能装置，其特征在于：所述整流板(12)上设有至少一片齿状刮板(15)。
4.根据权利要求1或2所述的一种电加热固介储能装置，其特征在于：所述加热器(1)设置两个以上，所述两个以上的加热器(1)并联式或串联式设置在所述热固介罐(2)上方。
5.根据权利要求1所述的一种电加热固介储能装置，其特征在于：所述换热器(3)设置两个以上，所述两个以上的换热器(3)并联式或者串联式设置在所述热固介罐(2)和所述冷固介罐(4)之间。
6.根据权利要求1所述的一种电加热固介储能装置，其特征在于：所述加热器(1)底部出口设置有热固介调节阀(5)；所述换热器(3)与所述冷固介罐(4)之间设置有换热器调节阀(7)。
7.根据权利要求1所述的一种电加热固介储能装置，其特征在于：所述热固介罐(2)与所述换热器(3)之间设置有均流装置(6)。
8.根据权利要求1所述的一种电加热固介储能装置，其特征在于：所述热固介罐(2)壁面设有保温材料；所述加热器(1)壁面设有绝缘保温材料。
9.根据权利要求1所述的一种电加热固介储能装置，其特征在于：所述冷固介罐(4)下方还设置有给料室(9)，所述提升装置(10)连接在所述给料室(9)与所述加热器(1)顶部之间；所述冷固介罐(4)与所述给料室(9)之间设置有冷固介调节阀(8)。
10.根据权利要求1所述的一种电加热固介储能装置，其特征在于：所述固体储热介质包括沙子、陶瓷颗粒、碳化硅颗粒的一种或多种混合物。
CN201910590983.1A 2019-07-02 2019-07-02 一种电加热固介储能装置 Active CN110360863B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910590983.1A CN110360863B (zh) 2019-07-02 2019-07-02 一种电加热固介储能装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910590983.1A CN110360863B (zh) 2019-07-02 2019-07-02 一种电加热固介储能装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110360863A true CN110360863A (zh) 2019-10-22
CN110360863B CN110360863B (zh) 2020-10-09

Family

ID=68217812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910590983.1A Active CN110360863B (zh) 2019-07-02 2019-07-02 一种电加热固介储能装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110360863B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111075668A (zh) * 2019-12-06 2020-04-28 中国科学院电工研究所 一种利用固体颗粒储热的储电系统
CN112358320A (zh) * 2020-11-10 2021-02-12 中国科学院电工研究所 一种电加热固体颗粒系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103225598A (zh) * 2013-04-27 2013-07-31 清华大学 一种压缩空气与储热介质同时储能的方法及系统
CN103791746A (zh) * 2014-03-07 2014-05-14 东莞理工学院 一种高温蓄热系统
CN105241087A (zh) * 2015-09-18 2016-01-13 中国科学院电工研究所 分体式单罐固体堆积床储热系统
CN106767078A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 北京中热能源科技有限公司 一种储能换热装置
CN207540411U (zh) * 2017-10-26 2018-06-26 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种低成本固体颗粒储热装置
CN108692309A (zh) * 2018-05-04 2018-10-23 清华大学 一种固介储热系统和热电厂换热系统
CN208365519U (zh) * 2018-05-04 2019-01-11 清华大学 一种固介储热系统和热电厂换热系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103225598A (zh) * 2013-04-27 2013-07-31 清华大学 一种压缩空气与储热介质同时储能的方法及系统
CN103791746A (zh) * 2014-03-07 2014-05-14 东莞理工学院 一种高温蓄热系统
CN105241087A (zh) * 2015-09-18 2016-01-13 中国科学院电工研究所 分体式单罐固体堆积床储热系统
CN106767078A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 北京中热能源科技有限公司 一种储能换热装置
CN207540411U (zh) * 2017-10-26 2018-06-26 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种低成本固体颗粒储热装置
CN108692309A (zh) * 2018-05-04 2018-10-23 清华大学 一种固介储热系统和热电厂换热系统
CN208365519U (zh) * 2018-05-04 2019-01-11 清华大学 一种固介储热系统和热电厂换热系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111075668A (zh) * 2019-12-06 2020-04-28 中国科学院电工研究所 一种利用固体颗粒储热的储电系统
CN112358320A (zh) * 2020-11-10 2021-02-12 中国科学院电工研究所 一种电加热固体颗粒系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110360863B (zh) 2020-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204187875U (zh) 一种采用导热油传热的储能式太阳能热水锅炉
CN105605957B (zh) 固体电蓄热装置
CN202452590U (zh) 全新风无水型电蓄热系统
CN107300258B (zh) 一种基于梯级储热用热的低谷电和弃风电利用装置
CN202470194U (zh) 集中储热式电采暖系统
CN102519080B (zh) 全新风无水型电蓄热系统及供热方法
CN110360863A (zh) 一种电加热固介储能装置
CN110360862A (zh) 基于流化床加热的固介储能系统及方法
CN211450858U (zh) 一种燃煤发电机组单罐熔融盐斜温层储热系统
CN106767073A (zh) 一种固体蓄能模块及电热固体蓄能装置
CN201069212Y (zh) 用于冬季采暖的太阳能供热装置
CN115234328B (zh) 一种发电机组熔盐储热深度调峰系统及其工作方法
CN108106025A (zh) 一种太阳能光伏光热与蓄热式电锅炉联合的供电供暖系统
CN207365172U (zh) 一种自动风温可调固体蓄热炉
CN207162501U (zh) 一种储能蒸汽装置
CN103411459B (zh) 多能源高温蓄热节能装置
CN206001686U (zh) 大型环水直接换热固体蓄热电炉
CN109099502A (zh) 相变蓄热式电热蒸汽与热水供应系统及其控制方法
CN205505816U (zh) 固体电蓄热装置
CN211183438U (zh) 一种耦合蓄热装置的火力发电机组
CN209459028U (zh) 一种太阳能辅助ptc加热的固体蓄热式供暖系统
CN113295033A (zh) 一种内置多级换热器的熔盐储热锅炉
CN209279238U (zh) 相变蓄热式电热蒸汽与热水供应系统
CN206831834U (zh) 电储热装置
CN110513757A (zh) 一种相变蓄热供暖装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant