CN112524671A - 蓄热罐系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄热罐系统，所述蓄热罐系统包括蓄热罐、第一管路、第二管路、控制阀组、调节阀组、感应单元和控制单元，所述蓄热罐内具有腔室，所述蓄热罐设有第一开口和第二开口，所述第一管路的一端与所述第一开口相连，所述第二管路的一端与所述第二开口相连，所述控制阀组用于导通和断开所述第一管路和所述第一开口以及导通和断开所述第二管路和所述第二开口，所述感应单元用于感应进入所述腔室内热水的温度和/或所述腔室内所述热水的液位，所述控制单元与所述感应单元相连，所述控制单元与所述控制阀组相连。本发明的蓄热罐系统具有避免罐体内的液体溢出，运行稳定，且安全可靠的特点。

Description

蓄热罐系统

技术领域

本发明涉及电厂蓄热技术领域，具体地，涉及一种蓄热罐系统。

背景技术

在我国东北、华北和西北地区，电网系统中热电联产机组的比重大，水电、纯凝机组等可调峰电源稀缺，供暖季节调峰困难已经成为电网运行中最为突出的问题。为提升我国火电运行灵活性，通过热电联产时在热电厂中增设蓄热罐系统，消纳和利用调峰期间产生的能量，实现电力生产和热力生产的解耦运行，有效提升热电厂机组运行灵活性，有助于增加热电机组电网调峰能力，缓解风电与太阳能发电等可再生能源的消纳困境。

随着居民用电量的增加，用于各类电厂调峰蓄热罐罐体的设计容量越来越大。常压蓄热罐内水温接近100℃且一直处于不断蓄热放热的动态过程中，靠蓄热放热控制系统维持罐体内部水位的恒定。然而，相关技术中常压蓄热罐出现罐体内的液位过高溢出、罐内液体超温沸腾溢出的情况，将会对罐体附近的人员造成严重的人身伤害。

发明内容

为此，本发明的实施例提出蓄热罐系统，该蓄热罐系统可以避免罐体内的液体溢出，运行稳定，且安全可靠。

根据本发明实施例的蓄热罐系统，包括蓄热罐、第一管路、第二管路、控制阀组、调节阀组、感应单元和控制单元，所述蓄热罐内具有腔室，所述蓄热罐设有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口均与所述腔室连通，所述第一开口位于所述蓄热罐的上部，所述第二开口位于所述蓄热罐的下部，所述第一管路的一端与所述第一开口相连且用于向所述腔室内供应热水和将所述腔室内的热水排出，所述第二管路的一端与所述第二开口相连且用于向所述腔室内供应冷水和将所述腔室内的冷水排出，所述控制阀组用于断开所述第一管路和所述第一开口以及断开所述第二管路和所述第二开口，所述调节阀组用于调节所述第一管路和所述第二管路内冷热水的流量，所述感应单元用于感应进入所述腔室内热水的温度和/或所述腔室内所述热水的液位，所述控制单元与所述感应单元相连，所述控制单元与所述控制阀组相连，所述控制单元根据所述感应单元感应的所述热水的温度和/或所述热水的液位控制所述控制阀组断开所述第一管路和所述第一开口以及断开所述第二管路和所述第二开口。

根据本发明实施例的蓄热罐系统设置感应单元和控制单元，感应单元可以感应进入所述腔室内热水的温度和/或所述腔室内所述热水的液位和/或所述腔室上部压力，控制单元可以根据感应单元传递的信号对控制阀组进行控制，控制阀组可以断开所述第一管路和所述第一开口以及断开第二管路和所述第二开口，使第一管路和/或第二管路停止向蓄热罐的腔室内供水，因此可以避免罐体内的液体因液位过高溢出或罐内液体超温沸腾溢出或罐体压力过低向内塌陷，同时本发明实施例的蓄热罐系统还具有运行稳定，且安全可靠的特点。

在一些实施例中，所述感应单元包括压力变送器、液位传感器和热电阻，所述压力变送器与所述蓄热罐的顶部相连，所述液位传感器设在所述蓄热罐上且用于检测所述腔室内所述热水的液位，所述热电阻设在所述第一管路上，所述压力变送器、所述液位传感器和所述热电阻均与所述控制单元相连。

在一些实施例中，所述控制单元包括处理器和配电柜，所述处理器与所述压力变送器、所述液位传感器、所述热电阻和所述配电柜相连，所述处理器接收所述压力变送器、所述液位传感器和所述热电阻传来的信号并根据该信号控制所述配电柜内的线路通断电，所述配电柜与所述控制阀组相连。

在一些实施例中，所述控制阀组包括第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀设在所述第一管路上以用于断开述第一管路和所述第一开口，所述第二控制阀设在所述第二管路上以用于断开所述第二管路和所述第二开口。

在一些实施例中，所述第一控制阀和所述第二控制阀中的每一个包括气动阀和电磁阀，所述配电柜与所述电磁阀相连且能控制所述电磁阀的动作，所述电磁阀与所述气动阀相连以用于控制气源的通断，进而控制气动阀的开关。

在一些实施例中，所述第一控制阀和所述第二控制阀中的每一个还包括弹簧，所述弹簧用于在系统故障时快速关闭所述气动阀。

在一些实施例中，所述调节阀组包括第一调节阀和第二调节阀，所述第一调节阀设在所述第一管路上以用于导通和断开所述第一管路和所述第一开口且调节所述第一管路内热水的流量，所述第二调节阀设在所述第二管路上以用于导通和断开所述第二管路和所述第二开口且调节所述第二管路内冷水的流量。

在一些实施例中，所述蓄热罐系统还设有增压泵，所述增压泵与所述第二调节阀并联且用对所述第二管路内的冷水进行加压使其流入所述腔室内。

在一些实施例中，所述蓄热罐系统还包括供热首站换热器、用户侧换热站、第三管路和第四管路，所述供热首站换热器的一端通过所述第三管路与所述用户侧换热站的一端连通，所述用户侧换热站的另一端通过所述第四管路与所述首站换热器的另一端连通，所述第三管路与所述第一管路和连通，所述第四管路与所述第二管路连通。

在一些实施例中，所述蓄热罐系统还包括循环泵，所述循环泵设在所述第三管路和/或所述第四管路上以用于驱动水在所述供热首站换热器和所述用户侧换热站之间循环流动。

附图说明

图1是蓄热罐系统结构示意图。

附图标记：

蓄热罐1，第一开口11，第二开口12，第一管路2，第二管路21，控制阀组3，第一控制阀31，第二控制阀32，电磁阀33，气动阀34，调节阀组4，第一调节阀41，第二调节阀42，感应单元5，压力变送器51，液位传感器52，热电阻53，控制单元6，处理器61，配电柜62，增压泵7，热网循环回路8，供热首站换热器81，用户侧换热站82，循环泵83，第三管路84，第四管路85。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的蓄热罐系统。

如图1所示，根据本发明实施例的蓄热罐系统包括蓄热罐1、第一管路2、第二管路21、调节阀组4、控制阀组3、感应单元5和控制单元6。

蓄热罐1内具有腔室，蓄热罐1设有第一开口11和第二开口12，第一开口11和第二开口12均与腔室连通，第一开口11位于蓄热罐1的上部，第二开口12位于蓄热罐1的下部。第一管路2的一端与第一开口11相连且用于向腔室内供应热水和将腔室内的热水排出，第二管路21的一端与第二开口12相连且用于向腔室内供应冷水和将腔室内的冷水排出。

换言之，蓄热罐1上设有第一开口11和第二开口12，第一开口11位于蓄热罐1的上部，第二开口12位于蓄热罐1的下部，蓄热罐1内具有腔室，第一开口11和第二开口12均与腔室连通，第一管路2的一端与第一开口11相连，热水通过第一开口11进入或排出腔室且在腔室内的热水存储在腔室的上部，第二管路21的一端与第二开口12相连，冷水通过第二出口进入或排出腔室且冷水在腔室内部存储在腔室的下部，腔室内的热水和冷水之间存在分层，分层可根据热水和冷水的体积进行上下移动且使热水和冷水不进行混合。

调节阀组4用于导通和断开所述第一管路2和第一开口11以及导通和断开第二管路21和第二开口12。调节阀组4还可以调节第一管路2和第二管路21内的液体流量，用于控制进出第一开口11的热水量和进出第二开口12的冷水量，以完成蓄热过程的调节。

控制阀组3用于断开第一管路2和第一开口11以及断开第二管路21和第二开口12，控制阀组3为常开状态，控制阀组3用于及时断开第一管路2和第一开口11以及断开第二管路21和第二开口12，停止向蓄热罐1内供应热水和冷水，以避免罐体内液位过高溢出或罐内液体超温沸腾溢出。

感应单元5用于感应进入腔室内热水的温度和/或腔室内热水的液位，感应单元5监测进入腔室内的热水温度，避免温度过高引起腔室内的热水超温沸腾溢出，同时还监测腔室内的热水的液位，防止液位过高引起溢出。

控制单元6与感应单元5相连，控制单元6与控制阀组3相连，控制单元6根据感应单元5感应的热水的温度和/或热水的液位控制控制阀组3断开第一管路2和第一开口11以及断开第二管路21和第二开口12。

换言之，控制单元6接收感应单元5传递的信号，当进入腔室内热水的温度过高和/或腔室内热水的液位过高时，控制单元6控制控制阀组3断开第一管路2和第一开口11以及断开第二管路21和第二开口12，停止第一管路2和第二管路21内的热水和冷水进出腔室，对蓄热罐1进行保护，避免罐体内的液体因液位过高溢出或罐内液体超温沸腾溢出。

根据本发明实施例的蓄热罐系统，感应单元5可以感应进入腔室内热水的温度和/或腔室内热水的液位，控制单元6根据感应单元5传递的信号对控制阀组3进行控制，控制阀组3可以断开第一管路2和第一开口11以及断开第二管路21和第二开口12，使第一管路2和/或第二管路21停止向蓄热罐1的腔室内供水，因此可以避免罐体内的液体过高溢出或罐内液体超温沸腾溢出，使整个蓄热罐系统运行稳定且安全可靠。

在一些实施例中，感应单元5包括压力变送器51、液位传感器52和热电阻53，压力变送器51与蓄热罐1的顶部相连，液位传感器52设在蓄热罐1上且用于检测腔室内热水的液位，热电阻53设在第一管路2上，压力变送器51、液位传感器52和热电阻53均与控制单元6相连。

如图1所示，压力变送器51设在蓄热罐1的顶部且与控制单元6相连，用于检测腔室中液位以上空间的内部压力并将检测信号传递给控制单元6。液位传感器52设在蓄热罐1上部且与控制单元6相连，用于检测腔室内热水的液位并将检测信号传递给控制单元6。热电阻53设在第一管路2上且与控制单元6相连，用于检测第一管路2内热水的温度并将检测信号传递给控制单元6。

在一些实施例中，控制单元6包括处理器61和配电柜62，处理器61与压力变送器51、液位传感器52、热电阻53和配电柜62相连。处理器61用于对接收到的信号进行逻辑分析后输出控制信号。配电柜62接收处理器61输出的信号后，对配电柜62内的电路进行通断电控制处理。

处理器61接收压力变送器51、液位传感器52和热电阻53传来的信号并根据该信号控制配电柜62内的线路通断电。配电柜62与控制阀组3相连，压力变送器51检测到的压力信号、液位传感器52检测到的液位信号和热电阻53检测到的第一管路2内液体温度信号均传递给处理器61。处理器61对接收到的信号进行处理后，对配电柜62输出控制信号，配电柜62通过内部线路的通断电完成对控制阀组3的控制。

在一些实施例中，控制阀组3包括第一控制阀31和第二控制阀32，第一控制阀31设在第一管路2上以用于断开第一管路2和第一开口11。第二控制阀32设在第二管路21上以用于断开第二管路21和第二开口12。控制阀组3用于控制第一管路2和第二管路21的断开。当配电柜62内的线路断电时，设在第一管路2上的第一控制阀31和设在第二管路21上的第二控制阀32分别将第一管路2和第一开口11断开以及第二管路21和第二开口12断开，使第一管路2和/或第二管路21停止向蓄热罐1的腔室内供水，因此可以避免罐体内的液体过高溢出或罐内液体超温沸腾溢出。

在一些实施例中，第一控制阀31和第二控制阀32中的每一个包括气动阀34和电磁阀33，电磁阀33与气动阀34相连以用于控制气源的通断。配电柜62与电磁阀33相连且能控制电磁阀33的动作。第一控制阀31和第二控制阀32的气动阀34用来直接断开第一管路2和第二管路21，电磁阀33通过开启和断开气源来控制气动阀34的状态。配电柜62与电磁阀33相连且通过线路的通断电控制电磁阀33的动作，间接控制启动阀的状态。

在一些实施例中，第一控制阀31和第二控制阀32中的每一个还包括弹簧，弹簧用于在系统故障时快速关闭所述气动阀34，第一控制阀31和第二控制阀32中的每一个还包括弹簧，弹簧用于在系统故障时快速关闭所述气动阀34。当处理器61失电、死机，气动阀34的气源故障，配电柜62的信号线路及供电线路断开、接头松开等情况发生时，弹簧能够在第一时间关闭气动阀34进而实现第一控制阀31和第二控制阀32的关闭，避免对第一管路2和第二管路21失去控制，导致蓄热罐1内的液位以及温度过高，产生溢出。

在一些实施例中，调节阀组4包括第一调节阀41和第二调节阀42，第一调节阀41设在第一管路2上以用于导通和断开第一管路2和第一开口11且调节第一管路2内热水的流量，第二调节阀42设在第二管路21上以用于导通和断开第二管路21和第二开口12且调节第二管路21内冷水的流量。

如图1所示，第一控制阀31和第二控制阀32为常开状态，只在处理器61发出信号使关闭，以完成对第一管路2和第二管路21的断开。正常状态下，第一管路2和第二管路21内热水和冷水的流量调节依靠第一调节阀41和第二调节阀42。设在第一管路2上的第一调节阀41对第一管路2中的热水供应进行调节控制，设在第二管路21上的第二调节阀42对第二管路21中的冷水供应进行调节控制。

在一些实施例中，蓄热罐系统还设有增压泵7，增压泵7与第二调节阀42并联且用对第二管路21内的冷水进行加压使其流入腔室内。当第二管路21中的冷水进入腔室时，增压泵7对第二管路21中的冷水进行加压，使其能正常流入腔室内。

在一些实施例中，蓄热罐系统还包括首站换热器81、用户侧换热站82、第三管路84和第四管路85，首站换热器81的一端通过第三管路84与用户侧换热站82的一端连通，用户侧换热站82的另一端通过第四管路85与首站换热器81的另一端连通，第三管路84与第一管路2和连通，第四管路85与第二管路21连通。

在一些实施例中，蓄热罐系统还包括循环泵83，循环泵83设在第三管路84和/或第四管路85上以用于驱动水在首站换热器81和用户侧换热站82之间循环流动。

如图1所示，首站换热器81的一端通过第三管路84与用户侧换热站82的一端连通。用户侧换热站82的另一端通过第四管路85与首站换热器81的另一端连通。循环泵83设在第三管路84和/或第四管路85上。第三管路84与第一管路2连通，第四管路85与第二管路21连通。第一管路2中的热水经用户侧换热站82、循环泵83和首站换热器81进行循环流动，第二管路21中的冷水经循环泵83、首站换热器81和用户侧换热站82进行循环流动，首站换热器81消耗电网内的能量对冷水进行加热，用户侧换热站82将热水中的热量进行转化利用，通过热量的转换，对电网进行调峰。

下面参考图1描述本发明一些具体示例的蓄热罐系统。

根据本发明具体示例的蓄热罐系统包括蓄热罐1、第一管路2、第二管路21、调节阀组4、控制阀组3、感应单元5、控制单元6、增压泵7、热网循环回路8、首站换热器81、用户侧换热站82、循环泵83、第三管路84和第四管路85。

如图1所示，蓄热罐1内具有腔室，蓄热罐1上设有第一开口11和第二开口12，第一开口11和第二开口12均与腔室连通，第一开口11位于蓄热罐1上部，第二开口12位于蓄热罐1下部，第一管路2的一端与第一开口11相连，第一管路2的另一端与第三管路84相连，第二管路21的一端与第二开口12相连，第二管路21的另一端与第四管路85相连，首站换热器81的一端通过第三管路84与用户侧换热站82的一端连通，用户侧换热站82的另一端通过第四管路85与首站换热器81的另一端连通，循环泵83设在第四管路85上。

调节阀组4包括第一调节阀41和第二调节阀42，第一调节阀41设在第一管路2上，第二调节阀42设在第二管路21上，增压泵7设在第二管路21上且与第二调节阀42并联。

控制阀组3包括第一控制阀31和第二控制阀32，第一控制阀31设在第一管路2上，第二控制阀32设在第二管路21上。

感应单元5包括压力变送器51、液位传感器52和热电阻53，压力变送器51与蓄热罐1的顶部相连，液位传感器52设在蓄热罐1上且用于检测腔室内热水的液位，热电阻53设在第一管路2上，压力变送器51、液位传感器52和热电阻53均与控制单元6相连。控制单元6包括处理器61和配电柜62，处理器61与压力变送器51、液位传感器52、热电阻53和配电柜62相连，配电柜62分别与第一控制阀31和第二控制阀32相连。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种蓄热罐系统，其特征在于，包括：

蓄热罐，所述蓄热罐内具有腔室，所述蓄热罐设有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口均与所述腔室连通，所述第一开口位于所述蓄热罐的上部，所述第二开口位于所述蓄热罐的下部；

第一管路，所述第一管路的一端与所述第一开口相连且用于向所述腔室内供应热水和将所述腔室内的热水排出；

第二管路，所述第二管路的一端与所述第二开口相连且用于向所述腔室内供应冷水和将所述腔室内的冷水排出；

控制阀组，所述控制阀组用于断开所述第一管路和所述第一开口以及断开所述第二管路和所述第二开口；

调节阀组，所述调节阀组用于调节所述第一管路和所述第二管路内冷热水的流量；

感应单元，所述感应单元用于感应进入所述腔室内热水的温度和/或所述腔室内所述热水的液位；

控制单元，所述控制单元与所述感应单元相连，所述控制单元与所述控制阀组相连，所述控制单元根据所述感应单元感应的所述热水的温度和/或所述热水的液位控制所述控制阀组断开所述第一管路和所述第一开口以及断开所述第二管路和所述第二开口。

2.根据权利要求1所述的蓄热罐系统，其特征在于，所述感应单元包括压力变送器、液位传感器和热电阻，所述压力变送器与所述蓄热罐的顶部相连，所述液位传感器设在所述蓄热罐上且用于检测所述腔室内所述热水的液位，所述热电阻设在所述第一管路上且用于检测进入所述腔室内热水的温度，所述压力变送器、所述液位传感器和所述热电阻均与所述控制单元相连。

3.根据权利要求2所述的蓄热罐系统，其特征在于，所述控制单元包括处理器和配电柜，所述处理器与所述压力变送器、所述液位传感器、所述热电阻和所述配电柜相连，所述处理器接收所述压力变送器、所述液位传感器和所述热电阻传来的信号并根据该信号控制所述配电柜内的线路通断电，所述配电柜与所述控制阀组相连。

4.根据权利要求1所述的蓄热罐系统，其特征在于，所述控制阀组包括第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀设在所述第一管路上以用于断开所述第一管路和所述第一开口，所述第二控制阀设在所述第二管路上以用于断开所述第二管路和所述第二开口。

5.根据权利要求3所述的蓄热罐系统，其特征在于，所述第一控制阀和所述第二控制阀中的每一个包括气动阀和电磁阀，所述配电柜与所述电磁阀相连且能控制所述电磁阀的动作，所述电磁阀与所述气动阀相连以用于控制气源的通断，进而控制气动阀的开关。

6.根据权利要求5所述的蓄热罐系统，其特征在于，所述第一控制阀和所述第二控制阀中的每一个还包括弹簧，所述弹簧用于在系统故障时快速关闭所述气动阀。

7.根据权利要求1所述的蓄热罐系统，其特征在于，所述调节阀组包括第一调节阀和第二调节阀，所述第一调节阀设在所述第一管路上以用于导通和断开所述第一管路和所述第一开口且调节所述第一管路内热水的流量，所述第二调节阀设在所述第二管路上以用于导通和断开所述第二管路和所述第二开口且调节所述第二管路内冷水的流量。

8.根据权利要求7所述的蓄热罐系统，其特征在于，还设有增压泵，所述增压泵与所述第二调节阀并联且用对所述第二管路内的冷水进行加压使其流入所述腔室内。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的蓄热罐系统，其特征在于，还包括供热首站换热器、用户侧换热站、第三管路和第四管路，所述首站换热器的一端通过所述第三管路与所述用户侧换热站的一端连通，所述用户侧换热站的另一端通过所述第四管路与所述首站换热器的另一端连通，所述第三管路与所述第一管路和连通，所述第四管路与所述第二管路连通。

10.根据权利要求9所述的蓄热罐系统，其特征在于，还包括循环泵，所述循环泵设在所述第三管路和/或所述第四管路上以用于驱动水在所述供热首站换热器和所述用户侧换热站之间循环流动。

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