CN113188360A - 基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法及系统，包括以下步骤：步骤一：瓦斯蓄热氧化，将瓦斯与空气进行混合，通过管道输送到瓦斯蓄热氧化装置中，进行预热，在燃烧室内发生氧化反应，产生高温烟气；步骤二：热量分配，产生的高温烟气一部分通过输送管道进入发电装置进行发电，另一部分烟气进入气气换热器进行热量转换；步骤三：熔盐储热，在白天室外温度较高时，井筒防冻需要的热量较少，多余的高温烟气被送往高温空气‑熔盐换热器，与来自低温熔盐罐的低温熔盐进行换热，将低温熔盐加热，能够对谷电进行充分利用，能源利用效率高，降低能源浪费。
Description
技术领域
本发明属于熔盐领域，涉及基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法及系统。
背景技术
熔盐一般是指无机盐或其混合物的熔融态液体，常见的熔盐有硝酸盐、氯化盐、氟化盐、碳酸盐和硫酸盐等。熔盐具有使用温度范围广、蒸气压低、热容量大、稳定性高以及价格低廉的优点，是一种优良的传热蓄热介质。
近年来，我国大气污染形势严峻，区域性大气环境问题日益突出，损害人民群众身体健康，影响社会和谐稳定。随着我国工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，大气污染防治压力继续加大，能源浪费较大，环境危害日益严重，不方便综合利用瓦斯蓄热氧化和谷电的多能熔盐储热。
如授权公告号为CN106545876B的中国专利，其公开了一种瓦斯蓄热氧化后烟气加热井筒方法，抽采瓦斯与空气进行掺混，送至瓦斯蓄热氧化装置，发生氧化反应，产生高温烟气；产生的热量维持氧化装置自身的热量平衡，一部分烟气进入气/气换热器，加热井筒，另一部分烟气分别送至气/水换热器或开水炉，产生热水，经过换热器换热过后的高温烟气回流至与抽采瓦斯在掺混器中进行二次混合。
上述的这种加热方法具有氧化后热能利用的合理分配的优点；但是上述的这种加热方法依旧存在着一些缺点，如不方便对烟气中的热量通过熔盐进行储热，需要消耗大量的电力，不能够对谷电进行充分利用，能源利用效率低，提高了能源浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法及系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法，包括以下步骤：
步骤一：瓦斯蓄热氧化，将瓦斯与空气进行混合，通过管道输送到瓦斯蓄热氧化装置中，进行预热，在燃烧室内发生氧化反应，产生高温烟气；
步骤二：热量分配，产生的高温烟气一部分通过输送管道进入发电装置进行发电，另一部分烟气进入气气换热器进行热量转换；
步骤三：熔盐储热，在白天室外温度较高时，井筒防冻需要的热量较少，多余的高温烟气被送往高温空气-熔盐换热器，与来自低温熔盐罐的低温熔盐进行换热，将低温熔盐加热，加热后的熔盐进入高温熔盐罐进行储存；
步骤四：熔盐供热，在夜间室外温度较低时，余热锅炉/换热器产生的热量不足以满足井筒防冻的用热需求，通过高温熔盐进入熔盐-热风换热器中与经过空气预热器的热风进行换热，得到高温热空气，然后与来自混兑风机的冷风进行混合，得到适于井筒防冻的热空气。
优选的，所述步骤二中输送管道的表面上覆盖覆盖有保温材料，所述保温材料用于对所述输送管道进行保温，减小热量流失。
优选的，所述步骤三中高温熔盐罐的一侧连接有熔盐电加热器作为备用，在烟气热量不足时，加热熔盐。
优选的，所述步骤三中高温空气-熔盐换热器与所述高温熔盐罐之间设置有高温熔盐泵，所述高温熔盐泵用于输送加热后的熔盐。
优选的，所述瓦斯蓄热氧化装置、所述发电装置、所述高温空气-熔盐换热器、所述熔盐-热风换热器、所述高温熔盐泵和所述熔盐电加热器均通过导线连接有控制器。
优选的，所述高温熔盐泵的输料口上连接有电磁阀门，所述电磁阀门用于控制高温熔盐的流量，所述电磁阀门通过导线与所述控制器电性连接。
基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热系统，包括瓦斯蓄热氧化装置、发电装置、高温空气-熔盐换热器、熔盐-热风换热器、高温熔盐泵和熔盐电加热器和控制器，所述控制器中设置有热量检测系统、显示系统、控制系统和报警系统，所述热量检测系统用于检测步骤一至步骤四之间热量的变化，所述显示系统用于显示储热、供热的热量数据值，所述控制系统用于控制设备的运行参数，所述报警系统用于对异常的数据值发出警报，警示工作人员。
优选的，所述热量检测系统包括多个热量表温度传感器，多个所述热量表温度传感器安装在所述高温熔盐罐以及所述井筒上。
优选的，所述显示系统包括显示器和移动终端，所述显示器和所述移动终端均通过导向与所述控制器相连接。
优选的，所述报警系统包括报警器，所述报警器与所述控制器通讯连接。
本发明的有益效果在于：该基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法及系统中，通过高温烟气加热空气用于井筒加热，可完全替代现有燃煤热风炉，通过项目的实施，能够有效解决当前燃煤热风炉的大气污染物超标问题，减小了大气污染物排放，避免了废水和固废物的排放，具有良好的节能环保效益，同时充分利用了排空的低浓度瓦斯，节省了燃煤消耗，实现对昼夜间热负荷的“削峰填谷”，有效提高蓄热氧化供热系统的经济性及适用性，能够对谷电进行充分利用，能源利用效率高，降低能源浪费。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明的流程框图；
图2为本发明的控制器使用流程框图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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的具体含义。
实施例1
基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法，包括以下步骤：
步骤一：瓦斯蓄热氧化，将瓦斯与空气进行混合，通过管道输送到瓦斯蓄热氧化装置中，进行预热，在燃烧室内发生氧化反应，产生高温烟气；
步骤二：热量分配，产生的高温烟气一部分通过输送管道进入发电装置进行发电，另一部分烟气进入气气换热器进行热量转换；
步骤三：熔盐储热，在白天室外温度较高时，井筒防冻需要的热量较少，多余的高温烟气被送往高温空气-熔盐换热器，与来自低温熔盐罐的低温熔盐进行换热，将低温熔盐加热，加热后的熔盐进入高温熔盐罐进行储存；
步骤四：熔盐供热，在夜间室外温度较低时，余热锅炉/换热器产生的热量不足以满足井筒防冻的用热需求，通过高温熔盐进入熔盐-热风换热器中与经过空气预热器的热风进行换热，得到高温热空气，然后与来自混兑风机的冷风进行混合，得到适于井筒防冻的热空气。
本实施例中，优选的，步骤二中输送管道的表面上覆盖覆盖有保温材料，保温材料用于对输送管道进行保温，减小热量流失。
本实施例中，优选的，步骤三中高温熔盐罐的一侧连接有熔盐电加热器作为备用，在烟气热量不足时，加热熔盐。
本实施例中，优选的，步骤三中高温空气-熔盐换热器与高温熔盐罐之间设置有高温熔盐泵，高温熔盐泵用于输送加热后的熔盐。
本实施例中，优选的，瓦斯蓄热氧化装置、发电装置、高温空气-熔盐换热器、熔盐-热风换热器、高温熔盐泵和熔盐电加热器均通过导线连接有控制器。
本实施例中，优选的，高温熔盐泵的输料口上连接有电磁阀门，电磁阀门用于控制高温熔盐的流量，电磁阀门通过导线与控制器电性连接。
基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热系统，包括瓦斯蓄热氧化装置、发电装置、高温空气-熔盐换热器、熔盐-热风换热器、高温熔盐泵和熔盐电加热器和控制器，控制器中设置有热量检测系统、显示系统、控制系统和报警系统，热量检测系统用于检测步骤一至步骤四之间热量的变化，显示系统用于显示储热、供热的热量数据值，控制系统用于控制设备的运行参数，报警系统用于对异常的数据值发出警报，警示工作人员。
本实施例中，优选的，热量检测系统包括多个热量表温度传感器，多个热量表温度传感器安装在高温熔盐罐以及井筒上。
本实施例中，优选的，显示系统包括显示器和移动终端，显示器和移动终端均通过导向与控制器相连接。
本实施例中，优选的，报警系统包括报警器，报警器与控制器通讯连接。
实施例2
基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法，包括以下步骤：
步骤一：瓦斯蓄热氧化，将瓦斯与空气进行混合，通过管道输送到瓦斯蓄热氧化装置中，进行预热，在燃烧室内发生氧化反应，产生高温烟气；
步骤二：热量分配，产生的高温烟气一部分通过输送管道进入发电装置进行发电，另一部分烟气进入气气换热器进行热量转换；
步骤三：熔盐储热，在白天室外温度较高时，井筒防冻需要的热量较少，多余的高温烟气被送往高温空气-熔盐换热器，与来自低温熔盐罐的低温熔盐进行换热，将低温熔盐加热，加热后的熔盐进入高温熔盐罐进行储存；
步骤四：熔盐供热，在夜间室外温度较低时，余热锅炉/换热器产生的热量不足以满足井筒防冻的用热需求，通过高温熔盐进入熔盐-热风换热器中与经过空气预热器的热风进行换热，得到高温热空气，然后与来自混兑风机的冷风进行混合，得到适于井筒防冻的热空气。
本实施例中，优选的，步骤二中输送管道的表面上覆盖覆盖有保温材料，保温材料用于对输送管道进行保温，减小热量流失。
本实施例中，优选的，步骤三中高温熔盐罐的一侧连接有熔盐电加热器作为备用，在烟气热量不足时，加热熔盐。
本实施例中，优选的，步骤三中高温空气-熔盐换热器与高温熔盐罐之间设置有高温熔盐泵，高温熔盐泵用于输送加热后的熔盐。
本实施例中，优选的，瓦斯蓄热氧化装置、发电装置、高温空气-熔盐换热器、熔盐-热风换热器、高温熔盐泵和熔盐电加热器均通过导线连接有控制器。
本实施例中，优选的，高温熔盐泵的输料口上连接有电磁阀门，电磁阀门用于控制高温熔盐的流量，电磁阀门通过导线与控制器电性连接。
基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热系统，包括瓦斯蓄热氧化装置、发电装置、高温空气-熔盐换热器、熔盐-热风换热器、高温熔盐泵和熔盐电加热器和控制器，控制器中设置有热量检测系统、显示系统、控制系统和报警系统，热量检测系统用于检测步骤一至步骤四之间热量的变化，显示系统用于显示储热、供热的热量数据值，控制系统用于控制设备的运行参数，报警系统用于对异常的数据值发出警报，警示工作人员，控制器为现有技术，采用型号为JMDM-32DIOMRrar工业IO控制器。
本实施例中，优选的，热量检测系统包括多个热量表温度传感器，多个热量表温度传感器安装在高温熔盐罐以及井筒上，热量表温度传感器为现有技术，采用型号为CR-100热量表温度传感器。
本实施例中，优选的，显示系统包括显示器和移动终端，显示器和移动终端均通过导向与控制器相连接，方便接收控制器端的数据。
本发明的工作原理及使用流程：
该基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法及系统在使用的时候，通过利用瓦斯燃烧燃烧产生高温烟气，大部分通过输送管道进入发电装置进行发电，另一部分烟气进入气气换热器进行热量转换，提高高温烟气的利用率，白天时方便通过高温空气-熔盐换热器，与来自低温熔盐罐的低温熔盐进行换热，将低温熔盐加热，加热后的熔盐进入高温熔盐罐进行储存，夜晚时需要供热的时候，通过高温熔盐进入熔盐-热风换热器中与经过空气预热器的热风进行换热，得到高温热空气，然后与来自混兑风机的冷风进行混合，得到适于井筒防冻的热空气，产生高温烟气加热空气用于井筒加热，可完全替代现有燃煤热风炉，通过项目的实施，能够有效解决当前燃煤热风炉的大气污染物超标问题，减小了大气污染物排放，避免了废水和固废物的排放，具有良好的节能环保效益，同时充分利用了排空的低浓度瓦斯，节省了燃煤消耗，实现对昼夜间热负荷的“削峰填谷”，有效提高蓄热氧化供热系统的经济性及适用性，能够对谷电进行充分利用，能源利用效率高，降低能源浪费。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：瓦斯蓄热氧化，将瓦斯与空气进行混合，通过管道输送到瓦斯蓄热氧化装置中，进行预热，在燃烧室内发生氧化反应，产生高温烟气；
步骤二：热量分配，产生的高温烟气一部分通过输送管道进入发电装置进行发电，另一部分烟气进入气气换热器进行热量转换；
步骤三：熔盐储热，在白天室外温度较高时，井筒防冻需要的热量较少，多余的高温烟气被送往高温空气-熔盐换热器，与来自低温熔盐罐的低温熔盐进行换热，将低温熔盐加热，加热后的熔盐进入高温熔盐罐进行储存；
步骤四：熔盐供热，在夜间室外温度较低时，余热锅炉/换热器产生的热量不足以满足井筒防冻的用热需求，通过高温熔盐进入熔盐-热风换热器中与经过空气预热器的热风进行换热，得到高温热空气，然后与来自混兑风机的冷风进行混合，得到适于井筒防冻的热空气。
2.根据权利要求1所述的基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法，其特征在于：所述步骤二中输送管道的表面上覆盖覆盖有保温材料，所述保温材料用于对所述输送管道进行保温，减小热量流失。
3.根据权利要求1所述的基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法，其特征在于：所述步骤三中高温熔盐罐的一侧连接有熔盐电加热器作为备用，在烟气热量不足时，加热熔盐。
4.根据权利要求1所述的基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法，其特征在于：所述步骤三中高温空气-熔盐换热器与所述高温熔盐罐之间设置有高温熔盐泵，所述高温熔盐泵用于输送加热后的熔盐。
5.根据权利要求1所述的基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法，其特征在于：所述瓦斯蓄热氧化装置、所述发电装置、所述高温空气-熔盐换热器、所述熔盐-热风换热器、所述高温熔盐泵和所述熔盐电加热器均通过导线连接有控制器。
6.根据权利要求5所述的基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热方法，其特征在于：所述高温熔盐泵的输料口上连接有电磁阀门，所述电磁阀门用于控制高温熔盐的流量，所述电磁阀门通过导线与所述控制器电性连接。
7.基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热系统，其特征在于：包括瓦斯蓄热氧化装置、发电装置、高温空气-熔盐换热器、熔盐-热风换热器、高温熔盐泵和熔盐电加热器和控制器，所述控制器中设置有热量检测系统、显示系统、控制系统和报警系统，所述热量检测系统用于检测步骤一至步骤四之间热量的变化，所述显示系统用于显示储热、供热的热量数据值，所述控制系统用于控制设备的运行参数，所述报警系统用于对异常的数据值发出警报，警示工作人员。
8.根据权利要求7所述的基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热系统，其特征在于：所述热量检测系统包括多个热量表温度传感器，多个所述热量表温度传感器安装在所述高温熔盐罐以及所述井筒上。
9.根据权利要求7所述的基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热系统，其特征在于：所述显示系统包括显示器和移动终端，所述显示器和所述移动终端均通过导向与所述控制器相连接。
10.根据权利要求7所述的基于瓦斯蓄热氧化、发电余热和谷电的多能熔盐储热供热系统，其特征在于：所述报警系统包括报警器，所述报警器与所述控制器通讯连接。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113758350A (zh) * | 2021-09-25 | 2021-12-07 | 太原理工大学 | 一种矿井防冻新风加热系统 |
| CN114543574A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-27 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 瓦斯蓄热氧化熔盐储热调峰智能控制方法及系统 |
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