CN113483588A - 一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统及方法 - Google Patents

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郑建涛
徐越
杨剑
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Abstract

本发明公开了一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统及方法，包括高温储热罐和低温储热罐，所述高温储热罐的外侧缠绕有高温储热罐蒸汽伴热管道，所述低温储热罐的外侧缠绕有低温储热罐蒸汽伴热管道，所述高温储热罐蒸汽伴热管道的出口与低温储热罐蒸汽伴热管道的入口相连；还包括冷却水入口管道，高温储热罐下部的高温储热罐地基中设置有高温储热罐地基冷却水管道，低温储热罐下部的低温储热罐地基中设置有低温储热罐地基冷却水管道，所述冷却水入口管道分别连接至高温储热罐地基冷却水管道和低温储热罐地基冷却水管道；所述低温储热罐蒸汽伴热管道的出口、低温储热罐地基冷却水管道的出口以及高温储热罐地基冷却水管道的出口连接至混合水出口管道。

Description

一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统及方法
技术领域
本发明属热能工程及新能源热利用领域，涉及高效低热损储热储热装置，具体涉及一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统及方法。
背景技术
熔盐具有热容量大、稳定性高、工作温度高的明显特点，是工业余热节能利用、可再生能源储热发电采用的传热蓄热介质，进行能量传递和转换。即利用熔盐存储和利用太阳能、高温余热等能量，在经过换热器换热后，产生的过热蒸汽进行发电和提供给热用户，熔盐罐是一种专门用于对熔盐进行保温的储存罐。现有的熔盐罐在高温熔盐流入时，采用设置在罐体中间的液体分布装置将熔盐均匀的分散在熔盐罐的内部。由于熔盐一般温度较高，可达到550-600℃，对支撑地基有热传导作用，使地基温度升高，影响承载力，造成安全问题。另外储热罐容量大，储热时间长，储热罐有的直径达到39米，高15-17米，散热表面积大，地基传导热量大，需要避免地基温度过高和储热罐内介质凝固，以往采用电加热器防止介质凝固，采用强制通风防止地基温度过高。但存在保温效果不佳、电伴热能量浪费、通风效率不高等问题。
发明内容
为了克服现有技术存在缺陷，本发明提供一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统及方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统，包括高温储热罐和低温储热罐，所述高温储热罐的外侧缠绕有高温储热罐蒸汽伴热管道，所述低温储热罐的外侧缠绕有低温储热罐蒸汽伴热管道，所述高温储热罐蒸汽伴热管道的出口与低温储热罐蒸汽伴热管道的入口相连；
还包括冷却水入口管道，高温储热罐下部的高温储热罐地基中设置有高温储热罐地基冷却水管道，低温储热罐下部的低温储热罐地基中设置有低温储热罐地基冷却水管道，所述冷却水入口管道分别连接至高温储热罐地基冷却水管道和低温储热罐地基冷却水管道；所述低温储热罐蒸汽伴热管道的出口、低温储热罐地基冷却水管道的出口以及高温储热罐地基冷却水管道的出口连接至混合水出口管道。
进一步地，所述高温储热罐蒸汽伴热管道的入口连接至电厂蒸汽系统。
进一步地，所述高温储热罐蒸汽伴热管道从上至下缠绕在高温储热罐的外侧。
进一步地，所述低温储热罐蒸汽伴热管道从上至下缠绕在低温储热罐的外侧。
进一步地，所述冷却水入口管道上设置有冷却水泵。
进一步地，所述冷却水入口管道与高温储热罐地基冷却水管道之间设置有高温储热罐地基冷却水阀门。
进一步地，所述冷却水入口管道与低温储热罐地基冷却水管道之间设置有低温储热罐地基冷却水阀门。
进一步地，所述高温储热罐地基冷却水管道和低温储热罐地基冷却水管道均呈S型布置。
进一步地，所述低温储热罐蒸汽伴热管道的出口和低温储热罐地基冷却水管道的出口均连接至低温储热罐伴热和冷却水混合器，所述高温储热罐地基冷却水管道的出口连接至高温罐冷却水混合器，所述低温储热罐伴热和冷却水混合器的出口连接至高温罐冷却水混合器，所述高温罐冷却水混合器的出口连接至混合水出口管道。
一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却方法，高温蒸汽通过高温储热罐蒸汽伴热管道对高温储热罐加热后流入低温储热罐蒸汽伴热管道，通过低温储热罐蒸汽伴热管道对低温储热罐加热，同时冷却水入口管道的冷却水分别通过高温储热罐地基冷却水管道和低温储热罐地基冷却水管道对高温储热罐地基和低温储热罐地基降温，低温储热罐蒸汽伴热管道中的冷凝水以及低温储热罐地基冷却水管道中冷却水以及高温储热罐地基冷却水管道中冷却水混合后经混合水出口管道流至热用户。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明利用电厂蒸汽依次对高温储热罐、低温储热罐进行伴热，节省了电伴热的电能使用，并且能进行蒸汽温区的合理设置，实现能量的梯级利用，提高了一次能源的使用效率。由于储热罐温度较高，为保持储热罐地基不致温度过高影响承载力，本发明采用冷却水对高温储热罐地基和低温储热罐地基进行冷却，保持地基温度不超过某一设定值，比空气通风冷却的效率和效果有显著提高，并降低空气换热管道造价和鼓风机电耗，同时可回收热能，进行节能利用。本发明将设备的蒸汽伴热加热系统和地基的冷却系统进行结合，在提高加热效率和冷却效果同时，出口混合热量可供给热用户使用，充分提高能量利用效果。
附图说明
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明结构示意图。
其中，1、高温储热罐，2、低温储热罐，3、高温储热罐蒸汽伴热管道，4、高温储热罐地基，5、混合水出口管道，6、高温罐冷却水混合器，7、低温储热罐蒸汽伴热管道，8、低温储热罐伴热和冷却水混合器，9、低温储热罐地基，10、低温储热罐地基冷却水管道，11、高温储热罐地基冷却水管道，12、低温储热罐地基冷却水阀门，13、高温储热罐地基冷却水阀门，14、冷却水泵，15、冷却水入口管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明利用电厂蒸汽系统的蒸汽依次对高温储热罐1、低温储热罐2进行伴热，保持高温储热罐1和低温储热罐2温度在介质凝固点之上，防止凝结。由于储热罐温度较高，为保持地基不致温度过高影响承载力，采用冷却水对高温储热罐地基4和低温储热罐地基9进行冷却，保持地基温度不超过某一设定值；在本发明中，高温储热罐1和低温储热罐2使用蒸汽缠绕管进行伴热，防止储热罐内介质凝结，高温储热罐蒸汽伴热管道3出口端直接串联进入低温储热罐蒸汽伴热管道7继续进行伴热，另外本发明采用并联方式用冷却水分别对高温储热罐地基4和低温储热罐地基9进行冷却，保持温度不超过一定限度；本发明采用高温罐冷却水混合器6和低温储热罐伴热和冷却水混合器8对伴热蒸汽和地基冷却水进行混合；另外，高温储热罐1和低温储热罐2可以是同一种介质，也可以是不同种类介质，低温储热罐地基冷却水管道10和高温储热罐地基冷却水管道11可以采用裸管、鳍片管、螺纹管等强化传热的结构，也可采用板式换热器进行冷却换热；高温储热罐蒸汽伴热管道3和低温储热罐蒸汽伴热管道7各自间距在不同高度段各不相同，相邻层高温储热罐蒸汽伴热管道3或低温储热罐蒸汽伴热管道7之间的层间距的取值范围为1mm～6mm，高温储热罐1的高温储热罐蒸汽伴热管道3间距和低温储热罐2的低温储热罐蒸汽伴热管道7间距和管径可以相同，也可以不同，高温储热罐地基4和低温储热罐地基9可以是混凝土地基也可以是钢结构地基。
高温储热罐蒸汽伴热管道3螺旋缠绕在高温储热罐1表面上，从高温储热罐1出来的蒸汽管道进入低温储热罐2的表面进行缠绕伴热然后和低温储热罐伴热和冷却水混合器8。冷却水泵14分别和冷却水入口管道15、低温储热罐地基冷却水阀门12、高温储热罐地基冷却水阀门13相连，低温储热罐地基冷却水管道10入口和低温储热罐地基冷却水阀门12相连，出口与低温储热罐伴热和冷却水混合器8相连。高温储热罐地基冷却水管道11入口和高温储热罐地基冷却水阀门13相连，出口和高温冷却水混合器6相连。混合水出口管道5和高温冷却水混合器6相连。
使用时，高温蒸汽通过高温储热罐蒸汽伴热管道3对高温储热罐1加热后流入低温储热罐蒸汽伴热管道7，通过低温储热罐蒸汽伴热管道7对低温储热罐2加热，同时冷却水入口管道15的冷却水分别通过高温储热罐地基冷却水阀门13和低温储热罐地基冷却水阀门12连接至高温储热罐地基冷却水管道11和低温储热罐地基冷却水管道10，通过高温储热罐地基冷却水管道11和低温储热罐地基冷却水管道10对高温储热罐地基4和低温储热罐地基9降温，低温储热罐蒸汽伴热管道7中的冷凝水以及低温储热罐地基冷却水管道10中冷却水流至低温储热罐伴热和冷却水混合器8，高温储热罐地基冷却水管道11中冷却水流至高温罐冷却水混合器6，冷却水流至低温储热罐伴热和冷却水混合器8中混合液流至高温罐冷却水混合器6中混合后经混合水出口管道5流至热用户，并进行热利用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统，其特征在于，包括高温储热罐(1)和低温储热罐(2)，所述高温储热罐(1)的外侧缠绕有高温储热罐蒸汽伴热管道(3)，所述低温储热罐(2)的外侧缠绕有低温储热罐蒸汽伴热管道(7)，所述高温储热罐蒸汽伴热管道(3)的出口与低温储热罐蒸汽伴热管道(7)的入口相连；
还包括冷却水入口管道(15)，高温储热罐(1)下部的高温储热罐地基(4)中设置有高温储热罐地基冷却水管道(11)，低温储热罐(2)下部的低温储热罐地基(9)中设置有低温储热罐地基冷却水管道(10)，所述冷却水入口管道(15)分别连接至高温储热罐地基冷却水管道(11)和低温储热罐地基冷却水管道(10)；所述低温储热罐蒸汽伴热管道(7)的出口、低温储热罐地基冷却水管道(10)的出口以及高温储热罐地基冷却水管道(11)的出口连接至混合水出口管道(5)。
2.根据权利要求1所述的一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统，其特征在于，所述高温储热罐蒸汽伴热管道(3)的入口连接至电厂蒸汽系统。
3.根据权利要求1所述的一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统，其特征在于，所述高温储热罐蒸汽伴热管道(3)从上至下缠绕在高温储热罐(1)的外侧。
4.根据权利要求1所述的一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统，其特征在于，所述低温储热罐蒸汽伴热管道(7)从上至下缠绕在低温储热罐(2)的外侧。
5.根据权利要求1所述的一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统，其特征在于，所述冷却水入口管道(15)上设置有冷却水泵(14)。
6.根据权利要求1所述的一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统，其特征在于，所述冷却水入口管道(15)与高温储热罐地基冷却水管道(11)之间设置有高温储热罐地基冷却水阀门(13)。
7.根据权利要求1所述的一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统，其特征在于，所述冷却水入口管道(15)与低温储热罐地基冷却水管道(10)之间设置有低温储热罐地基冷却水阀门(12)。
8.根据权利要求1所述的一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统，其特征在于，所述高温储热罐地基冷却水管道(11)和低温储热罐地基冷却水管道(10)均呈S型布置。
9.根据权利要求1所述的一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却系统，其特征在于，所述低温储热罐蒸汽伴热管道(7)的出口和低温储热罐地基冷却水管道(10)的出口均连接至低温储热罐伴热和冷却水混合器(8)，所述高温储热罐地基冷却水管道(11)的出口连接至高温罐冷却水混合器(6)，所述低温储热罐伴热和冷却水混合器(8)的出口连接至高温罐冷却水混合器(6)，所述高温罐冷却水混合器(6)的出口连接至混合水出口管道(5)。
10.一种熔盐罐蒸汽伴热和地基冷却方法，采用权利要求1所述的其特征在于，高温蒸汽通过高温储热罐蒸汽伴热管道(3)对高温储热罐(1)加热后流入低温储热罐蒸汽伴热管道(7)，通过低温储热罐蒸汽伴热管道(7)对低温储热罐(2)加热，同时冷却水入口管道(15)的冷却水分别通过高温储热罐地基冷却水管道(11)和低温储热罐地基冷却水管道(10)对高温储热罐地基(4)和低温储热罐地基(9)降温，低温储热罐蒸汽伴热管道(7)中的冷凝水以及低温储热罐地基冷却水管道(10)中冷却水以及高温储热罐地基冷却水管道(11)中冷却水混合后经混合水出口管道(5)流至热用户。
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