CN115264469A - 一种具有熔盐蓄热和空气储能的热法磷酸热电联产系统 - Google Patents
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Abstract
一种具有熔盐蓄热和空气储能的热法磷酸热电联产系统。本发明公开了一种热法磷酸新型热能回收利用系统，包括熔盐加热蓄热系统、蒸汽产生和过热系统、汽轮发电供热系统、空气储能系统、热法磷酸生产系统五个子系统，熔盐加热蓄热系统包括熔盐加热罐、高温熔盐罐、低温熔盐罐、冷凝水储罐及管路等；蒸汽产生和过热系统包括蒸汽过热器、蒸汽发生器及管路等；本发明系统夜间利用多余的饱和蒸汽和谷电将熔盐梯级加热到高温储存在高温熔盐罐中，同时将空气压缩后储存在高压储罐中；在白天用汽用电高峰的状态下，将高压空气释压后送入热法磷酸工艺系统中，同时将高温熔盐送入蒸汽过热器和蒸汽发生器中进行换热放热，过热蒸汽进入汽轮机做功发电后供低压、中压蒸汽用户。
Description
技术领域
本发明涉及储能技术领域，尤其是涉及一种一种具有熔盐蓄热和空气储能的热法磷酸热电联产系统。
背景技术
在热法磷酸生产系统中，有压缩机、风机、循环水泵和酸循环泵等较大的用电设备，根据现有技术核算，生产磷酸电耗为60kW·h/t，这样年产75kt/a的热法磷酸生产装置的电容量需要750kW；同时热法磷酸特种燃磷塔副产工业蒸汽15t/h以上，蒸汽除了供给自身工艺溶磷和保温外，主要是外供热网或是供给后续的磷酸盐生产系统。但是由于外供热网昼夜需求的供汽负荷相差较大，夜间外热网不需要或是很少，而在白天高峰却出现需求不足的现象。另外在热法磷酸生产中需要压缩空气来雾化液态磷进行混合燃烧，年产75kt/a的热法磷酸生产装置热法磷酸生产装置大约需要200kW的压缩机来供给压缩空气，考虑到峰谷电价格相差0.7元/kW·h，如果能充分利用夜间谷电来蓄热储能是提高热法磷酸生产经济性和安全性的重要措施。
热电联产是将高温高压蒸汽进入汽轮发电机组做功发电后，从尾部排出的低压蒸汽再用于供热、制冷、干燥或者作为生活热水等用途，实现能源的梯级利用。由于产生和生活方式的改变，白天和夜晚的用电量和蒸汽用量存在较大的峰谷差。在热法磷酸生产工艺系统中，需要建立一个较大的蓄能系统来调节能源供应，同时多利用夜间的低谷电价格来提高企业的经济效益。
通过对现有的技术分析，熔盐蓄热是一个比较可行的蓄热技术。熔盐具有蓄热温度范围宽、黏度低、流动性好、蒸汽压小，对管路承压能力要求低，相对密度大，比热容高、蓄热能力强，成本低等诸多优点，已成为一种公认的良好的中高温传热蓄热的介质、现广泛应用高温加热炉系统、太阳能光热发电系统和核反应堆循环热介质，其稳定性和安全性已经得到了很好的检验。
本发明系统中，利用夜间谷电和多余的饱和蒸汽将低温熔盐梯级加热为高温熔盐储存在蓄热罐中，将水加热为饱和汽水混合物储存在蒸发罐中，同时利用谷电将空气压缩到高压储存到高压罐内进行储能；在白天时，用高温熔盐将饱和水加热蒸发为饱和蒸汽，同时与热法磷酸系统正常产生的饱和蒸汽一同被加热为过热蒸汽送入汽轮机进行发电后，在进行供热供冷使用。另外，将压缩空气释压送入热法磷酸特种燃磷塔内雾化溶磷进行混合燃烧，这样充分利用峰谷电价，能够降低企业成本，扩大经济效益，提高能源利用率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：热法磷酸生产过程中经济性问题和安全问题。本发明提供一种具有熔盐蓄热和空气储能的热法磷酸热电联产系统，在夜间：1、利用热法磷酸系统产生的多余饱和蒸汽和谷电将熔盐梯级加热到高温储存在蓄热罐内，2、利用谷电将蒸汽发生器内冷凝水加热为饱和水，3、利用谷电将空气压缩为高压空气储存在高压储罐中；在白天时：1、将高温熔盐和饱和蒸汽送入蒸汽过热器进行换热产生过热蒸汽，再进入背压式汽轮机做功发电后供中、低压蒸汽用户，2、将高压储罐的高压气体通过喷射混合器释压为低压空气送入稳压罐中，稳压后的空气送入特种燃磷塔中进行雾化混合燃烧，3、将经过蒸汽过热器后的中温熔盐进入蒸汽发生器中，与饱和水进行换热产生饱和蒸汽，并与热法磷酸生产系统中特种塔产生的饱和蒸汽一同送入蒸汽过热器中进行过热。这样既可以利用热法磷酸生产系统中多余的饱和蒸汽，利用谷电蓄热产生更多的蒸汽进行热电联产，达到提高能源利用率和系统运行安全稳定的效果，又可以降低工厂生产成本，提高整个系统的经济效益。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有熔盐蓄热和空气储能的热法磷酸热电联产系统，包括熔盐加热蓄热系统、蒸汽产生和过热系统、汽轮发电供热系统、空气储能系统和热法磷酸生产系统五个子系统，整套系统采用蒸汽作为热媒介质，熔盐作为蓄热体，空气作为储能介质，通过管道连接将子系统连通在一起，经过输送泵和阀门控制，使热媒介质和蓄热体在各个子系统和管道中循环流动完成储能、取能和用能三个过程。
所述熔盐加热蓄热系统包括熔盐加热罐、高温熔盐蓄热罐、低温熔盐罐、冷凝水储罐、低温熔盐泵、高温熔盐泵、饱和蒸汽A管、冷凝水A管、冷凝水B管、高温熔盐A管、高温熔盐B管、高温熔盐C管、低温熔盐A管、低温熔盐B管和低温熔盐C管；
所述熔盐加热罐包括蒸汽进口接管、冷凝水出口接管、低温熔盐进口接管、高温熔盐出口接管、外壳体、U型电加热A管和螺旋蒸汽加热管，所述U型电加热A管和螺旋蒸汽加热管均设置在外壳体内，所述蒸汽进口接管、冷凝水出口接管、低温熔盐进口接管、高温熔盐出口接管均设置在外壳体的外周壁上，所述螺旋蒸汽加热管的一端与蒸汽进口接管连通，所述螺旋蒸汽加热管的另一端与冷凝水出口接管连通，所述低温熔盐进口接管和高温熔盐出口接管均与外壳体内连通；所述高温熔盐蓄热罐包括保温壳体以及分别与其连通的高温熔盐进口接管和高温熔盐出口接管；所述低温熔盐罐包括保温壳体以及分别与其连通的低温熔盐进口接管和低温熔盐出口接管；所述冷凝水储罐包括壳体以及分别与其连通的冷凝水进口接管、冷凝水出口接管和补水进口接管
所述饱和蒸汽A管出口端与熔盐加热罐的蒸汽进口接管连通，冷凝水A管进口端与熔盐加热罐的冷凝水出口接管连通，所述冷凝水A管出口端与冷凝水储罐的进水口接管连通，冷凝水B管进口端与冷凝水储罐的出水口接管连通，所述高温熔盐A管进口端与熔盐加热罐的高温熔盐出口接管连通，所述高温熔盐A管出口端与高温熔盐罐的熔盐进口接管连通，高温熔盐B管进口端与高温熔盐罐的熔盐出口接管连通，高温熔盐B管出口端与高温熔盐泵的进口端连通，高温熔盐C管进口端与高温熔盐泵的出口端连通，低温熔盐A管出口端与低温熔盐罐的熔盐进口接管连通，低温熔盐B管的进口端与低温熔盐罐的熔盐出口接管连通，低温熔盐B管出口端与低温熔盐泵的进口端连通，低温熔盐C管进口端与低温熔盐泵的出口端连通；低温熔盐C管出口端与熔盐加热罐的低温熔盐进口接管连通；
所述蒸汽产生和过热系统包括蒸汽过热器、蒸汽发生器、给水泵、冷凝水B管、冷凝水C管、饱和蒸汽A管、饱和蒸汽B管、过热蒸汽管、饱和蒸汽D管、高温熔盐C管、中温熔盐管和低温熔盐A管，所述蒸汽过热器包括外壳体、饱和蒸汽进口接管、过热蒸汽出口接管、高温熔盐进口接管、中温熔盐出口接管、U型换热管、中间隔板和管板，所述管板设置在外壳体内并将外壳体的内腔分隔成相互隔开的左腔体和右腔体，所述U型换热管设置在管板上并位于外壳体的左腔体内，所述高温熔盐进口接管、中温熔盐出口接管设置在外壳体上且均与左腔体连通，所述中间隔板设置在外壳体的右腔体内并将其分隔成相互隔开的上腔体和下腔体，所述U型换热管的一端与上腔体连通，所述U型换热管的另一端与下腔体连通，所述饱和蒸汽进口接管设置在外壳体上并与其下腔体连通，所述过热蒸汽出口接管设置在外壳体上并与其上腔体连通；所述蒸汽发生器包括保温壳体、冷凝水进口接口、饱和蒸汽出口接口、中温熔盐进口集箱、低温熔盐出口集箱、平面双螺旋熔盐蒸发管、U型电加热B管和汽水分离器，所述冷凝水进口接口和饱和蒸汽出口接口均设置在保温壳体上并与其相连通，所述平面双螺旋熔盐蒸发管、U型电加热B管和汽水分离器均设置在保温壳体内，所述中温熔盐进口集箱和低温熔盐出口集箱均设置在在保温壳体外，所述平面双螺旋熔盐蒸发管的一端与中温熔盐进口集箱连通，所述平面双螺旋熔盐蒸发管的另一端与低温熔盐出口集箱连通，所述汽水分离器与饱和蒸汽出口接口连通；
所述冷凝水B管出口端与给水泵进口端连通，冷凝水C管的进口端与给水泵出口端连通，冷凝水C管出口端与蒸汽发生器冷凝水进口接管连通，饱和蒸汽B管进口端与蒸汽发生器饱和蒸汽出口接管连通；饱和蒸汽C管进口端与饱和蒸汽B管和饱和蒸汽D管的出口端连通；饱和蒸汽C管出口端与蒸汽过热器饱和蒸汽进口接管连通，过热蒸汽管进口端与蒸汽过热器过热蒸汽出口接管连通；高温熔盐C管出口端与蒸汽过热器高温熔盐进口接管连通，中温熔盐管的进口端与蒸汽过热器中温熔盐出口接管连通；中温熔盐管出口端与蒸汽发生器中温熔盐进口集箱连通，低温熔盐A管进口端与蒸汽发生器温熔盐出口集箱连通；
所述汽轮发电供热系统包括蒸汽分配调节箱、背压式汽轮发电机组、低压热用户、中压热用户、饱和蒸汽A管、过热蒸汽管、饱和蒸汽D管、饱和蒸汽E管、饱和蒸汽F管、中压蒸汽管和低压蒸汽管；所述蒸汽分配调节箱包括外壳体、饱和蒸汽进口接管、饱和蒸汽出口A接管、饱和蒸汽出口B接管和饱和蒸汽出口C接管，所述饱和蒸汽进口接管、饱和蒸汽出口A接管、饱和蒸汽出口B接管和饱和蒸汽出口C接管均与外壳体连通；所述背压式汽轮发电机组包括汽轮发电机组本体、过热蒸汽进口接管、抽汽蒸汽出口接管和低压蒸汽出口接管，所述过热蒸汽进口接管、抽汽蒸汽出口接管和低压蒸汽出口接管均设置在汽轮发电机组本体上并与其连接；
所述饱和蒸汽A管进口端与蒸汽分配调节箱饱和蒸汽出口A接管连通，饱和蒸汽D管与蒸汽分配调节箱饱和蒸汽出口B接管连通，饱和蒸汽E管进口端与蒸汽分配调节箱饱和蒸汽出口C接管连通，饱和蒸汽F管的出口端与蒸汽分配调节箱饱和蒸汽进口接管连通；过热蒸汽管出口端与背压式汽轮发电机组蒸汽进口接管连通，中压蒸汽管与背压式汽轮发电机组抽汽出口接管连通，低压蒸汽管与背压式汽轮发电机组低压蒸汽出口接管连通；中压蒸汽管出口端与中压蒸汽用户总管连通；低压蒸汽管出口端与低压蒸汽用户总管连通；
所述空气储能系统包括高压储罐、压缩机、喷射混合器、稳压罐、调节阀、高压空气A管、高压空气B管、低压空气A管、低压空气B管和低压空气C管；所述高压储罐包括外壳体及分别设置在外壳体上的高压空气进口接管和高压空气出口接管；所述压缩机包括主机及设置在主机上的高压空气出口接管；所述喷射混合器包括混合器及分别设置在混合器上的高压空气进口接管和低压空气出口接管；所述稳压罐包括外壳体及分别设置在外壳体上的低压空气进口接管和稳压空气出口接管；
所述高压空气A管进口端与压缩机出口接管连通；高压空气A管出口端与高压储罐空气进口接管连通，高压空气B管进口端与高压储罐空气出口接管连通；高压空气B管出口端与喷射混合器进口接管连通，低压空气A管进口端与喷射混合器出口接管连通；低压空气A管出口端与稳压罐进口接管连通，低压空气B管进口端与稳压罐出口接管连通；低压空气B管出口端与调节阀连通，低压空气C管进口端与调节阀连通；
所述热法磷酸生产系统包括特种燃磷塔、水化塔、汽包和饱和蒸汽E管；所述汽包包括壳体及设在壳体上的饱和蒸汽出口接管；所述饱和蒸汽E管进口端与汽包的蒸汽出口接管连通，所述特种燃磷塔和水化塔连通，所述壳体和特种燃磷塔连通，所述低压空气C管出口端与特种燃磷塔连通。
为了使高温熔盐与饱和蒸汽进行充分换热，本系统选用的熔盐加热罐为管壳式结构，蒸汽螺旋换热管有多根并联由上至下置于熔盐加热罐下内部。
为了使系统经济效益提高，充分利用谷电低价格，本系统采用空气储能子系统，夜间利用谷电和压缩机将空气压缩进入高压储罐中储存，白天时通过喷射混合器将高压储罐中的高压气体释压后送入稳压罐中，再通过调节阀将低压空气送入热法磷酸特种燃磷塔中进行雾化燃烧。
为了使系统提高换热效率，充分利用熔盐蓄热，本系统的蒸汽发生器下半部分设置有熔盐双螺旋蒸发管，中间部分设置有多组U型电加热管，上半部分设有汽水分离器。夜间利用谷电加热将冷凝水加热为饱和汽水储存起来，白天利用中温熔盐与饱和水进行换热，将饱和水加热为饱和蒸汽后，通过汽水分离后进入蒸汽管道送入蒸汽过热器中进行换热过热。
为了使蒸汽过热器提高工作效率，加强饱和蒸汽与高温熔盐内部换热，蒸汽过热器采用逆流换热方式，U形换热管排列于壳体内部，在换热管外加折流板以增加高温熔盐流程，提高换热面积。壳体连接处采用耐高温填料密封，饱和蒸汽在U型管道内部流通，高温熔盐在壳体内部流通。
为了实现热电联产，获得最大能源利用效率。将过热蒸汽进入背压式汽轮发电机组做功发电后，从背压式汽轮机抽出的中压蒸汽和尾部排出的低压蒸汽供给中压和低压蒸汽热用户。
为了增加换热效率，优选地，所述U型加热A管有多层多个且交叉排列组成，所述U形加热管外壁具有多个可增大换热面积的翅片。
为了增加换热效率，优选地，所述蒸汽过热器还包括若干折流板，若干所述折流板设置在外壳体的左腔体内，相邻两所述折流板之间相互交错设置。
本发明的有益效果是：
1、本系统在夜间利用热法磷酸系统多余的饱和蒸汽和电网谷电将熔盐梯级加热到500℃以上的高温，在白天用汽用电高峰时，利用高温熔盐进入蒸汽过热器和蒸汽发生器与汽水进行换热，产生过热蒸汽进入汽轮发电机组系统中，实现热电联产，不但可以向热网提高更多的低压蒸汽，同时可以满足自身工艺的用电用汽的需求，提高整个热法磷酸生产系统的热效率和
效率，提高经济效益和企业的竞争力。
2、本系统在夜间利用谷电将空气压缩后送入高压储罐储能，白天将高压空气释压送入燃磷塔进行雾化混合燃烧，充分利用了峰谷电价差优势，降低生产经成本，进一步提高系统经济效益。
3、提供了一种较大规模的具有熔盐蓄热和空气储能的热法磷酸调节系统，可以广泛应用于热电联产系统和其他余热发电系统，能降低系统运行中的热损失和占地面积，提高能源利用和工厂运行的经济效益。
4、采用熔盐进行高温蓄热，相比水汽蓄热，单位蓄热体积小、蓄热规模大、占地少、成本低，运维人员少、优于传统水汽蓄热成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的整体系统示意图；
图2是本发明所述熔盐加热蓄热系统示意图；
图3是本发明所述蒸汽产生和过热系统示意图；
图4是本发明所述汽轮发电供热系统示意图；
图5是本发明所述空气储能子系统示意图；
图6是本发明所述热法磷酸生产系统示意图；
图7是本发明所述熔盐加热罐示意图；
图8是本发明所述蒸汽发生器示意图；
图9是本发明所述蒸汽过热器示意图。
图中：1.熔盐加热蓄热系统，1-1.熔盐加热罐、111.饱和蒸汽进口接管、112.冷凝水出口接管、113.低温熔盐进口接管、114.高温熔盐出口接管、115.外壳体、116.U型电加热管、117.螺旋蒸汽加热管，1-2.高温熔盐罐、121.保温外壳体、122.高温熔盐进口接管、123.高温熔盐出口接管，1-3.低温熔盐罐、131.保温外壳体、132.低温熔盐进口接管、133.低温熔盐出口接管，1-4.冷凝水储罐、141.外壳体、142.冷凝水进口接管、143.冷凝水出口接管，144.补水进口接管，1-5.低温熔盐泵、1-6高温熔盐泵；
2.蒸汽产生和过热系统，2-1.蒸汽过热器、211.外壳体、212.饱和蒸汽进口接管、213.过热蒸汽出口接管、214.高温熔盐进口接管、215.中温熔盐出口接管、216.U型换热管、217.折流板、218.中间隔板，219.管板，2-2.蒸汽发生器，221.保温外壳体、222.给水进口接管，223.饱和蒸汽出口接管，224.中温熔盐进口集箱，225.中温熔盐出口集箱，226.多组螺旋熔盐加热管，227.U型电加热管，228.汽水分离器；
3.汽轮发电供热系统，3-1.蒸汽分配调节箱，311.外壳体，312.饱和蒸汽进口接管、313.饱和蒸汽出口A接管、314.饱和蒸汽出口B接管、315.饱和蒸汽出口C接管，3-2.背压式汽轮发电机组、321.汽轮发电机本体、322.过热蒸汽进口接管、323.抽汽出口接管、324.尾部排汽接管，3-3.低压热用户，3-4.中压热用户；
4.空气储能系统，4-1.高压储罐、411.外壳体、412.高压空气进口接管，413.高压空气出口接管，4-2.压缩机，421.外壳体，422.高压空气出口接管，4-3.喷射混合器，431.混合器、432.高压空气进口接管，433.低压空气进口接管，4-4.稳压罐，441.外壳体，442.低压空气进口接管，443.稳压空气出口接管，4-5.调节阀；
5.热法磷酸生产系统，5-1.特种燃磷塔，5-2.水化塔，5-3.汽包，531.外壳体，532.饱和蒸汽出口接管；
Z0.饱和蒸汽A管，Z1.冷凝水A管，Z2.冷凝水B管，Z3.冷凝水C管，Z4饱和蒸汽B管，Z5.饱和蒸汽C管，Z6.过热蒸汽管，Z7.饱和蒸汽D管，Z8.饱和蒸汽E管，Z9.饱和蒸汽F管，Z10.中压蒸汽管，Z11.低压蒸汽管，R1.高温熔盐A管，R2.高温熔盐B管，R3.高温熔盐C管，R4.中温熔盐管，R5.低温熔盐A管，R6.低温熔盐B管，R7.低温熔盐C管，K1高压空气A管，K2.高压空气B管，K3.低压空气A管，K4.低压空气B管，K5.低压空气C管。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1～图9所示，一种具有熔盐蓄热和空气储能的热法磷酸热电联产系统，包括熔盐加热蓄热系统1、蒸汽产生和过热系统2、汽轮发电供热系统3、空气储能系统4、热法磷酸生产系统5五个子系统。
所述的熔盐加热蓄热系统1包括熔盐加热罐1-1、高温熔盐罐1-2、低温熔盐罐1-3、冷凝水储罐1-4、低温容盐泵1-5、高温熔盐泵1-6、饱和蒸汽A管Z0、冷凝水A管Z1、冷凝水B管Z2、高温熔盐A管R1、高温熔盐B管R2、高温熔盐C管R3、低温熔盐A管R5、低温熔盐B管R6、低温熔盐C管R7。
所述的熔盐加热罐1-1包括饱和蒸汽进口接管111、冷凝水出口接管112、低温熔盐进口接管113、高温熔盐出口接管114、外壳体115、U型电加热A管116和螺旋蒸汽换热管117，所述蒸汽进口接管111、冷凝水出口接管112、低温熔盐进口接管113、高温熔盐出口接管114均设置在外壳体115的外周壁上，所述低温熔盐进口接管113和高温熔盐出口接管114均与外壳体115内连通，所述的螺旋蒸汽换热管117有多根并联且置于熔盐加热器1-1的外壳体115内部，螺旋蒸汽换热管117进口端与蒸汽接口接管111连通，螺旋蒸汽换热管117出口端与冷凝水出口接管112连通，U型电加热管116有多层多个且交叉排列组成，U型电加热管116外壁具有多个可增大换热面积的翅片。所述的高温熔盐罐1-2包括保温外壳体121，高温熔盐罐1-2的外壳体121上分别设置有与其连通的高温熔盐进口接管122和高温熔盐出口接管123；所述的低温熔盐罐1-3包括保温外壳体131，低温熔盐罐1-3的保温外壳体131上分别设置有与其连通的低温熔盐进口接管132和低温熔盐出口接管133；所述的冷凝水储罐1-4包括外壳体141，冷凝水储罐1-4的外壳体141上分别设置有与其连通的冷凝水进口接管142和冷凝水出口接管143；
所述饱和蒸汽A管Z0出口端与熔盐加热罐1-1蒸汽进口接管111连通，冷凝水A管Z1进口端与熔盐加热罐1-1冷凝水出口接管112连通；所述冷凝水A管Z1出口端与冷凝水储罐1-4进水口接管142连通，冷凝水B管Z2进口端与冷凝水储罐1-4出水口接管143连通；所述高温熔盐A管R1进口端与熔盐加热罐1-1高温熔盐出口接管114连通；所述高温熔盐A管R1出口端与高温熔盐罐1-2熔盐进口接管122连通，高温熔盐B管R2进口端与高温熔盐罐1-2熔盐出口接管123连通；高温熔盐B管R2出口端与高温熔盐泵1-6进口端连通，高温熔盐C管R3进口端与高温熔盐泵1-6出口端连通；低温熔盐A管R5出口端与低温熔盐罐1-3熔盐进口接管132连通，低温熔盐B管R6的进口端与低温熔盐罐1-3熔盐出口接管133连通；低温熔盐B管R6出口端与低温熔盐泵1-5进口端连通，低温熔盐C管R7进口端与低温熔盐泵1-5出口端连通；低温熔盐C管R7出口端与熔盐加热罐1-1低温熔盐进口接管113连通。
所述的蒸汽产生和过热系统2包括蒸汽过热器2-1、蒸汽发生器2-2、给水泵2-3、冷凝水B管Z2、冷凝水C管Z3、饱和蒸汽B管Z4、饱和蒸汽C管Z5、饱和蒸汽D管Z7、过热蒸汽管Z6、高温熔盐C管R3、中温熔盐管R4、低温熔盐A管R5。所述的蒸汽过热器2-1包括外壳体211、饱和蒸汽进口接管212、过热蒸汽出口接管213、高温熔盐进口接管214、中温熔盐出口接管215、U型换热管216、折流板217、中间隔板218和管板219，所述管板219设置在外壳体211内并将外壳体211的内腔分隔成相互隔开的左腔体和右腔体，所述U型换热管216设置在管板219上并位于外壳体211的左腔体内，所述高温熔盐进口接管214、中温熔盐出口接管215设置在外壳体211上且均与左腔体连通，所述中间隔板218设置在外壳体211的右腔体内并将其分隔成相互隔开的上腔体和下腔体，所述U型换热管216的一端与上腔体连通，所述U型换热管216的另一端与下腔体连通，所述饱和蒸汽进口接管212设置在外壳体211上并与其下腔体连通，所述过热蒸汽出口接管213设置在外壳体211上并与其上腔体连通，若干所述折流板217设置在外壳体211的左腔体内，相邻两所述折流板217之间相互交错设置；所述的蒸汽发生器2-2包括保温外壳体221、冷凝水进口接管222、饱和蒸汽出口接管223、中温熔盐进口集箱224、中温熔盐出口集箱225、双螺旋熔盐加热管226、U型电加热B管227和汽水分离器228，所述冷凝水进口接口222和饱和蒸汽出口接口223均设置在保温壳体221上并与其相连通，所述平面双螺旋熔盐蒸发管226、U型电加热B管227和汽水分离器228均设置在保温壳体221内，所述中温熔盐进口集箱224和低温熔盐出口集箱225均设置在在保温壳体221外，所述平面双螺旋熔盐蒸发管226的一端与中温熔盐进口集箱224连通，所述平面双螺旋熔盐蒸发管226的另一端与低温熔盐出口集箱225连通，所述汽水分离器228与饱和蒸汽出口接口223连通。
所述冷凝水B管Z2出口端与给水泵2-3的进口接管连通，冷凝水C管Z3的进口端与给水泵2-3的出口端连通，冷凝水C管Z3的出口端与蒸汽发生器2-2冷凝水进口接管222连通，饱和蒸汽B管Z3进口端与蒸汽发生器2-2饱和蒸汽出口接管223连通；饱和蒸汽B管Z3出口端与饱和蒸汽C管Z6的出口端连通，饱和蒸汽D管Z4进口端与饱和蒸汽B管Z3和饱和蒸汽C管Z5的出口端连通；饱和蒸汽D管Z4出口端与蒸汽过热器2-1饱和蒸汽进口接管212连通，过热蒸汽管Z6进口端与蒸汽过热器2-1过热蒸汽出口接管213连通；高温熔盐C管R3出口端与蒸汽过热器2-1高温熔盐进口接管214连通，中温熔盐管R4与蒸汽过热器2-1中温熔盐出口接管215连通；中温熔盐管R4出口端与蒸汽发生器2-2中温熔盐进口集箱224连通，低温熔盐A管R5进口端与蒸汽发生器2-2中温熔盐出口集箱225连通。
所述的汽轮发电供热系统3包括蒸汽分配调节箱3-1、背压式汽轮发电机组3-2、低压蒸汽用户3-3、中压蒸汽用户3-4、饱和蒸汽A管Z0、过热蒸汽管Z6、饱和蒸汽C管Z7、Z8、饱和蒸汽E管Z9、中压蒸汽管Z10、低压蒸汽管Z11。所述的蒸汽分配调节箱3-1包括外壳体311、饱和蒸汽进口接管312、饱和蒸汽出口接管313、饱和蒸汽出口B接管314和饱和蒸汽出口C接管315，所述饱和蒸汽进口接管312、饱和蒸汽出口A接管313、饱和蒸汽出口B接管314和饱和蒸汽出口C接管315均与外壳体311连通。所述的背压式汽轮发电机组3-2包括汽轮机发电主体321、过热蒸汽进口接管322、抽汽蒸汽出口接管323和低压蒸汽出口接管324，所述过热蒸汽进口接管322、抽汽蒸汽出口接管323和低压蒸汽出口接管324均设置在汽轮发电机组本体321上并与其连接；
所述的饱和蒸汽A管Z0进口端与蒸汽分配调节箱3-1饱和蒸汽出口接管313连通，饱和蒸汽C管Z6与蒸汽分配调节箱3-1饱和蒸汽出口接管313连通，饱和蒸汽C管Z7、Z8进口端与蒸汽分配调节箱3-1饱和蒸汽出口接管313连通，饱和蒸汽E管Z9的出口端与蒸汽分配调节箱3-1饱和蒸汽进口接管312连通；过热蒸汽管Z6出口端与背压式汽轮发电机组3-2蒸汽进口接管321连通，中压蒸汽管Z10与背压式汽轮发电机组3-2蒸汽出口连通，低压蒸汽管Z11与背压式汽轮发电机组3-2蒸汽出口连通；中压蒸汽管Z10出口端与中压蒸汽用户3-4总管连通；低压蒸汽管Z11出口端与低压蒸汽用户3-3总管连通；
所述的空气储能系统4包括高压储罐4-1、压缩机4-2、喷射混合器4-3、稳压罐4-4、调节阀4-5、高压空气管K1、高压空气管K2、低压空气A管K3、低压空气B管K4和低压空气C管K5；所述的高压储罐4-1包括外壳体411，高压储罐4-1的外壳体411分别设置有与其连通的高压空气进口接管412、高压空气出口接管413；所述的压缩机4-2包括外壳体421及设置在外壳体421上的高压空气出口接管422；所述的喷射混合器4-3包括高压空气进口接管431，喷射混合器4-3的高压空气进口接管431上分别设置有与其连通的高压空气进口接管432和低压空气出口接管433；所述的稳压罐4-4包括外壳体441，稳压罐4-4的外壳体441分别设置有与其连通的低压空气进口接管442、低压空气出口接管443；
所述的高压空气A管K1进口端与压缩机4-2出口接管422连通；高压空气A管K1出口端与高压储罐4-1空气进口接管412连通，高压空气B管K2进口端与高压储罐4-1空气出口接管413连通；高压空气B管K2出口端与喷射混合器4-3进口接管431连通，低压空气A管K3进口端与喷射混合器4-3出口接管432连通；低压空气A管K3出口端与稳压罐4-4进口接管442连通，低压空气B管K4进口端与稳压罐4-4出口接管443连通；低压空气B管K4出口端与调节阀4-5连通，稳压空气C管K5进口端与调节阀4-5连通。
所述热法磷酸生产系统5包括特种燃磷塔5-1、水化塔5-2、汽包5-3和饱和蒸汽E管Z9；所述汽包5-3包括壳体531及设在壳体531上的饱和蒸汽出口接管532；所述饱和蒸汽E管Z9进口端与汽包5-3的蒸汽出口接管532连通，所述特种燃磷塔5-1和水化塔5-2连通，所述壳体531和特种燃磷塔5-1连通，所述低压空气C管K5出口端与特种燃磷塔5-1连通。
熔盐蓄热工作过程：
蓄热过程一般发生在夜间，通过热法磷酸生产系统产生的多余饱和蒸汽和电网谷电进行梯级加热。将熔盐从低温(150℃)加热到为高温(550℃-600℃)进行蓄热。从热法磷酸工艺系统Z0管道输送来的饱和蒸汽进入熔盐加热器1-1的螺旋蒸汽换热管117内与管外的低温熔盐进行换热，饱和蒸汽逐步释放出热量成为冷凝水进入冷凝水储罐1-4；与此同时储存在低温熔盐罐1-3内的低温熔盐，通过低温熔盐泵1-5，将熔盐输送到熔盐加热罐1-1内部，与螺旋蒸汽换热管117内的饱和蒸汽进行传热，使其温度逐步上升并流动到加热罐1-1的上部；再通过熔盐加热罐1-1的U型电加热A管116进一步加热转变为高温熔盐，高温熔盐加热罐1-1的高温熔盐出口接管114排出，再进入到高温熔盐罐1-2中进行保温储存。
同时开启阀门，将冷凝水储罐1-4中的冷凝水经过给水泵2-3加压后，通过管道输送至蒸汽发生器2-2中，利用谷电，通过蒸汽发生器2-2中的U型电加热B管227将冷凝水加热到额定压力饱和水(150℃-200℃)储存起来。
空气储能工作过程：
储能过程同时也发生在夜间，利用谷电的价格优势，通过压缩机4-2，将空气压缩为高压气体后，通过管道K1输送到高压储罐4-1中进行储存进行储能。
取热工作过程：
取热过程一般发生在白天的用汽用电高峰时段。高温熔盐罐1-2内的高温熔盐通过管道在高温熔盐输送泵1-6的作用下，经过高温熔盐B管R2和C管R3进入到蒸汽过热器2-1内，经过与蒸汽过热器2-1内的饱和蒸汽进行换热，饱和蒸汽(150℃-210℃)转变为过热蒸汽(250℃-300℃)，高温熔盐流过折流板217，温度从550℃-600℃下降到400℃左右后排出蒸汽过热器2-1，再通过中温熔盐管道R4进入蒸汽发生器2-2中，与蒸汽发生器2-2中的饱和水再次进行换热，将饱和水转变为饱和蒸汽后，中温熔盐温度降至150℃，从蒸汽发生器2-2中排出，送入低温熔盐蓄罐1-3内储存，从而完成熔盐从高温到低温释放显热的过程。过热蒸汽经过背压式汽轮发电机组3-2进行做功发电，一部分抽汽进入中压蒸汽用户3-4；从汽轮机尾部排出的低压蒸汽进入低压蒸汽用户3-3，
用能工作过程：
用能过程发生在白天。高压储罐4-1中的高压气体通过管道进入混合喷射器4-3中进行释压，释压后的低压气体进入稳压罐4-4中，通过调节阀4-5后送入热法磷酸生产系统5中的特种燃磷塔5-1进行雾化燃烧。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (4)
1.一种具有熔盐蓄热和空气储能的热法磷酸热电联产系统，其特征在于：包括熔盐加热蓄热系统(1)、蒸汽产生和过热系统(2)、汽轮发电供热系统(3)、空气储能系统(4)和热法磷酸生产系统(5)；
所述熔盐加热蓄热系统(1)包括熔盐加热罐(1-1)、高温熔盐蓄热罐(1-2)、低温熔盐罐(1-3)、冷凝水储罐(1-4)、低温熔盐泵(1-5)、高温熔盐泵(1-6)、饱和蒸汽A管(Z0)、冷凝水A管(Z1)、冷凝水B管(Z2)、高温熔盐A管(R1)、高温熔盐B管(R2)、高温熔盐C管(R3)、低温熔盐A管(R5)、低温熔盐B管(R6)和低温熔盐C管(R7)；
所述熔盐加热罐(1-1)包括蒸汽进口接管(111)、冷凝水出口接管(112)、低温熔盐进口接管(113)、高温熔盐出口接管(114)、外壳体(115)、U型电加热A管(116)和螺旋蒸汽加热管(117)，所述U型电加热A管(116)和螺旋蒸汽加热管(117)均设置在外壳体(115)内，所述蒸汽进口接管(111)、冷凝水出口接管(112)、低温熔盐进口接管(113)、高温熔盐出口接管(114)均设置在外壳体(115)的外周壁上，所述螺旋蒸汽加热管(117)的一端与蒸汽进口接管(111)连通，所述螺旋蒸汽加热管(117)的另一端与冷凝水出口接管(112)连通，所述低温熔盐进口接管(113)和高温熔盐出口接管(114)均与外壳体(115)内连通；所述高温熔盐蓄热罐(1-2)包括保温壳体(121)以及分别与其连通的高温熔盐进口接管(122)和高温熔盐出口接管(123)；所述低温熔盐罐(1-3)包括保温壳体(131)以及分别与其连通的低温熔盐进口接管(132)和低温熔盐出口接管(133)；所述冷凝水储罐(1-4)包括壳体(141)以及分别与其连通的冷凝水进口接管(142)、冷凝水出口接管(143)和补水进口接管(144)；
所述饱和蒸汽A管(Z0)出口端与熔盐加热罐(1-1)的蒸汽进口接管(111) 连通，冷凝水A管(Z1)进口端与熔盐加热罐(1-1)的冷凝水出口接管(112)连通，所述冷凝水A管(Z1)出口端与冷凝水储罐(1-4)的进水口接管(142)连通，冷凝水B管(Z2)进口端与冷凝水储罐(1-4)的出水口接管(143)连通，所述高温熔盐A管(R1)进口端与熔盐加热罐(1-1)的高温熔盐出口接管(114)连通，所述高温熔盐A管(R1)出口端与高温熔盐罐(1-2)的熔盐进口接管(122)连通，高温熔盐B管(R2)进口端与高温熔盐罐(1-2)的熔盐出口接管(123)连通，高温熔盐B管(R2)出口端与高温熔盐泵(1-6)的进口端连通，高温熔盐C管(R3)进口端与高温熔盐泵(1-6)的出口端连通，低温熔盐A管(R5)出口端与低温熔盐罐(1-3)的熔盐进口接管(132)连通，低温熔盐B管(R6)的进口端与低温熔盐罐(1-3)的熔盐出口接管(133)连通，低温熔盐B管(R6)出口端与低温熔盐泵(1-5)的进口端连通，低温熔盐C管(R7)进口端与低温熔盐泵(1-5)的出口端连通；低温熔盐C管(R7)出口端与熔盐加热罐(1-1)的低温熔盐进口接管(113)连通；
所述蒸汽产生和过热系统(2)包括蒸汽过热器(2-1)、蒸汽发生器(2-2)、给水泵(2-3)、冷凝水B管(Z2)、冷凝水C管(Z3)、饱和蒸汽A管(Z4)、饱和蒸汽B管(Z5)、过热蒸汽管(Z6)、饱和蒸汽D管(Z7)、高温熔盐C管(R3)、中温熔盐管(R4)和低温熔盐A管(R5)，所述蒸汽过热器(2-1)包括外壳体(211)、饱和蒸汽进口接管(212)、过热蒸汽出口接管(213)、高温熔盐进口接管(214)、中温熔盐出口接管(215)、U型换热管(216)、中间隔板(218)和管板(219)，所述管板(219)设置在外壳体(211)内并将外壳体(211)的内腔分隔成相互隔开的左腔体和右腔体，所述U型换热管(216)设置在管板(219)上并位于外壳体(211)的左腔体内，所述高温熔盐进口接管(214)、中温熔盐出口接管(215)设置在外壳体(211)上且均与左腔体连通，所述中间隔板(218)设置在外壳体(211)的右腔体内并将其分隔成相互隔开的上腔体和下腔体，所述U型换热管(216)的一端与上腔体连通，所述U型换热管(216)的另一端与下腔体连通，所述饱和蒸汽进口接管(212)设置在外壳体(211)上并与其下腔体连通，所述过热蒸汽出口接管(213)设置在外壳体(211)上并与其上腔体连通；所述蒸汽发生器(2-2)包括保温壳体(221)、冷凝水进口接口(222)、饱和蒸汽出口接口(223)、中温熔盐进口集箱(224)、低温熔盐出口集箱(225)、平面双螺旋熔盐蒸发管(226)、U型电加热B管(227)和汽水分离器(228)，所述冷凝水进口接口(222)和饱和蒸汽出口接口(223)均设置在保温壳体(221)上并与其相连通，所述平面双螺旋熔盐蒸发管(226)、U型电加热B管(227)和汽水分离器(228)均设置在保温壳体(221)内，所述中温熔盐进口集箱(224)和低温熔盐出口集箱(225)均设置在在保温壳体(221)外，所述平面双螺旋熔盐蒸发管(226)的一端与中温熔盐进口集箱(224)连通，所述平面双螺旋熔盐蒸发管(226)的另一端与低温熔盐出口集箱(225)连通，所述汽水分离器(228)与饱和蒸汽出口接口(223)连通；
所述冷凝水B管(Z2)出口端与给水泵(2-3)进口端连通，冷凝水C管(Z3)的进口端与给水泵(2-3)出口端连通，冷凝水C管(Z3)出口端与蒸汽发生器(2-2)冷凝水进口接管(221)连通，饱和蒸汽B管(Z4)进口端与蒸汽发生器(2-2)饱和蒸汽出口接管(222)连通；饱和蒸汽C管(Z5)进口端与饱和蒸汽B管(Z4)和饱和蒸汽D管(Z7)的出口端连通；饱和蒸汽C管(Z5)出口端与蒸汽过热器(2-1)饱和蒸汽进口接管(212)连通，过热蒸汽管(Z6)进口端与蒸汽过热器(2-1)过热蒸汽出口接管(213)连通；高温熔盐C管(R3)出口端与蒸汽过热器(2-1)高温熔盐进口接管(214)连通，中温熔盐管(R4)的进口端与蒸汽过热器(2-1)中温熔盐出口接管(215)连通；中温熔盐管(R4) 出口端与蒸汽发生器(2-2)中温熔盐进口集箱(224)连通，低温熔盐A管(R5)进口端与蒸汽发生器(2-2)低温熔盐出口集箱(225)连通；
所述汽轮发电供热系统(3)包括蒸汽分配调节箱(3-1)、背压式汽轮发电机组(3-2)、低压热用户(3-3)、中压热用户(3-4)、饱和蒸汽A管(Z0)、过热蒸汽管(Z6)、饱和蒸汽D管(Z7)、饱和蒸汽E管(Z8)、饱和蒸汽F管(Z9)、中压蒸汽管(Z10)和低压蒸汽管(Z11)；所述蒸汽分配调节箱(3-1)包括外壳体(311)、饱和蒸汽进口接管(312)、饱和蒸汽出口A接管(313)、饱和蒸汽出口B接管(314)和饱和蒸汽出口C接管(315)，所述饱和蒸汽进口接管(312)、饱和蒸汽出口A接管(313)、饱和蒸汽出口B接管(314)和饱和蒸汽出口C接管(315)均与外壳体(311)固定连通；所述背压式汽轮发电机组(3-2)包括汽轮发电机组本体(321)、过热蒸汽进口接管(322)、抽汽蒸汽出口接管(323)和低压蒸汽出口接管(324)，所述过热蒸汽进口接管(322)、抽汽蒸汽出口接管(323)和低压蒸汽出口接管(324)均设置在汽轮发电机组本体(321)上并与其连接；
所述饱和蒸汽A管(Z0)进口端与蒸汽分配调节箱(3-1)饱和蒸汽出口A接管(313)连通，饱和蒸汽D管(Z7)与蒸汽分配调节箱(3-1)饱和蒸汽出口B接管(314)连通，饱和蒸汽E管(Z8)进口端与蒸汽分配调节箱(3-1)饱和蒸汽出口C接管(315)连通，饱和蒸汽F管(Z9)的出口端与蒸汽分配调节箱(3-1)饱和蒸汽进口接管(312)连通；过热蒸汽管(Z6)出口端与背压式汽轮发电机组(3-2)蒸汽进口接管(322)连通，中压蒸汽管(Z10)与背压式汽轮发电机组(3-2)抽汽出口接管(323)连通，低压蒸汽管(Z11)与背压式汽轮发电机组(3-2)低压蒸汽出口接管(324)连通；中压蒸汽管(Z10)出口端与中压蒸汽用户(3-4)总管连通；低压蒸汽管(Z11)出口端与低压蒸汽用户(3-3)总管连通；
所述空气储能系统(4)包括高压储罐(4-1)、压缩机(4-2)、喷射混合器(4-3)、稳压罐(4-4)、调节阀(4-5)、高压空气A管(K1)、高压空气B管(K2)、低压空气A管(K3)、低压空气B管(K4)和低压空气C管(K5)；所述高压储罐(4-1)包括外壳体(411)及分别设置在外壳体(411)上的高压空气进口接管(412)和高压空气出口接管(413)；所述压缩机(4-2)包括主机(421)及设置在主机(421)上的高压空气出口接管(422)；所述喷射混合器(4-3)包括混合器(431)及分别设置在混合器(431)上的高压空气进口接管(432)和低压空气出口接管(433)；所述稳压罐(4-4)包括外壳体(441)及分别设置在外壳体(441)上的低压空气进口接管(442)和稳压空气出口接管(443)；
所述高压空气A管(K1)进口端与压缩机(4-2)出口接管(422)连通；高压空气A管(K1)出口端与高压储罐(4-1)空气进口接管(412)连通，高压空气B管(K2)进口端与高压储罐(4-1)空气出口接管(413)连通；高压空气B管(K2)出口端与喷射混合器(4-3)进口接管(431)连通，低压空气A管(K3)进口端与喷射混合器(4-3)出口接管(432)连通；低压空气A管(K3)出口端与稳压罐(4-4)进口接管(442)连通，低压空气B管(K4)进口端与稳压罐(4-4)出口接管(443)连通；低压空气B管(K4)出口端与调节阀(4-5)连通，低压空气C管(K5)进口端与调节阀(4-5)连通；
所述热法磷酸生产系统(5)包括特种燃磷塔(5-1)、水化塔(5-2)、汽包(5-3)和饱和蒸汽E管(Z9)；所述汽包(5-3)包括壳体(531)及设在壳体(531)上的饱和蒸汽出口接管(532)；所述饱和蒸汽E管(Z9)进口端与汽包(5-3)的蒸汽出口接管(532)连通，所述特种燃磷塔(5-1)和水化塔(5-2)连通，所述壳体(531)和特种燃磷塔(5-1)连通，所述低压空气C管(K5)出口端与特种燃磷塔(5-1)连通。
2.如权利要求1所述的具有熔盐蓄热和空气储能的热法磷酸热电联产系统，其特征在于：所述螺旋蒸汽换热管(117)有多根并联且由上至下置于熔盐加热罐(1-1)内。
3.如权利要求1所述的具有熔盐蓄热和空气储能的热法磷酸热电联产系统，其特征在于：所述U型加热A管(116)有多层多个且交叉排列组成，所述U形加热管(116)外壁具有多个可增大换热面积的翅片。
4.如权利要求1所述的具有熔盐蓄热和空气储能的热法磷酸热电联产系统，其特征在于：所述蒸汽过热器(2-1)还包括若干折流板(217)，若干所述折流板(217)设置在外壳体(211)的左腔体内，相邻两所述折流板(217)之间相互交错设置。
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| CN202210875755.0A CN115264469A (zh) | 2022-07-25 | 2022-07-25 | 一种具有熔盐蓄热和空气储能的热法磷酸热电联产系统 |
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| CN202210875755.0A CN115264469A (zh) | 2022-07-25 | 2022-07-25 | 一种具有熔盐蓄热和空气储能的热法磷酸热电联产系统 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115693728A (zh) * | 2023-01-03 | 2023-02-03 | 兰州大成科技股份有限公司 | 一种光伏直流电加热熔盐储热系统及其储热方法 |
| CN115711163A (zh) * | 2022-11-25 | 2023-02-24 | 豪顿银湖(杭州)低碳科技有限公司 | 基于熔盐储热的新型高效余热发电系统 |
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2022
- 2022-07-25 CN CN202210875755.0A patent/CN115264469A/zh not_active Withdrawn
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