CN115597106A - 一种供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及供热技术领域，公开了一种供热系统，用于提高传送快捷方便性，减少热量在管网中的损失，供热系统包括：电厂侧、输送车、固体颗粒和用户侧；其中电厂侧包括：储热装置，储热装置用于输出高温的固体颗粒；输送车将高温的固体颗粒从电厂侧运送至用户侧，或将低温的固体颗粒从用户侧运送至电厂侧；用户侧包括：颗粒换热器，颗粒换热器用于高温的固体颗粒与做功介质进行热交换使得高温的固体颗粒变成低温的固体颗粒，且做功介质产生蒸汽，颗粒换热器的出汽口与用户用热端连通。

Description

一种供热系统

技术领域

本发明涉及供热技术领域，特别涉及一种供热系统。

背景技术

根据国家能源局能源规划要求，风电、光伏等新能源电力装机容量将快速持续增长，为了提高电网对新能源的消纳能力，要求提高火电机组调峰能力，提升火电机组运行灵活性，提高新能源消纳能力。

目前我国大多热电厂都是通过蒸汽供热，具体指城市集中供热系统中用水为供热介质，以蒸汽的形态，从热源携带热量，经过热管网送至用户。蒸汽供热靠蒸汽本身的压力输送，在此过程中每公里压降约为0.1兆帕，热电厂所供蒸汽的参数多为0.8～1.3兆帕，供汽的距离一般在3～4公里以内。蒸汽供热易满足多种工艺生产用热的需要，但蒸汽在输送和使用过程中热能及热介质损失较多，热源所需补给水不仅量大而且水质要求也比热网补给水的要求高。

发明内容

本发明意在提供一种供热系统，以解决现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。

本发明提供了一种供热系统，包括：电厂侧、输送车、固体颗粒和用户侧；其中：

所述电厂侧包括：储热装置，所述储热装置用于输出高温的固体颗粒；

所述输送车将高温的固体颗粒从电厂侧运送至用户侧，或将低温的固体颗粒从用户侧运送至电厂侧；

所述用户侧包括：颗粒换热器，所述颗粒换热器用于所述高温的固体颗粒与做功介质进行热交换使得高温的固体颗粒变成低温的固体颗粒，且做功介质产生蒸汽，所述颗粒换热器的出汽口与用户用热端连通。

在一些可选的实施方式中，所述储热装置包括：第一仓、加热装置以及热颗粒存储罐，所述第一仓内装载有低温的固体颗粒，所述第一仓的出料口与所述加热装置的进料口连通，所述加热装置的出料口与所述热颗粒存储罐连通，所述热颗粒存储罐用于存储高温的固体颗粒。

在一些可选的实施方式中，所述第一仓位于所述加热装置的上方，所述供热系统还包括：上料装置，所上料装置包括：吊仓和传送装置，所述传送装置用于将所述吊仓内装载的低温的固体颗粒输送至所述第一仓。

在一些可选的实施方式中，所述上料装置还包括：第二冷颗粒存储罐和第一颗粒提升机，所述第一颗粒提升机用于将输送车上的低温的固体颗粒输送至所述第二冷颗粒存储罐，所述吊仓装载低温的固体颗粒时位于所述第二冷颗粒存储罐的出料口的下方。

在一些可选的实施方式中，所述电厂侧还包括：第一控制阀，所述第一控制阀设置于所述第二冷颗粒存储罐的出料口处。

在一些可选的实施方式中，所述电厂侧还包括：第二控制阀和第三控制阀，其中：所述二控制阀设置于所述加热装置的出料口处；所述第三控制阀设置于所述热颗粒存储罐的出料口处。

在一些可选的实施方式中，所述第二控制阀为星型控制阀，所述第三控制阀为电动插板门，所述传送装置为电动葫芦；并且/或者，

所述电厂侧还包括：温度传感器和控制器，所述控制器与所述温度传感器和所述第二控制阀电连接，所述温度传感器用于检测所述加热装置的出料口处的温度，所述控制器用于根据所述温度传感器检测到的温度控制所述第二控制阀的开度。

在一些可选的实施方式中，所述加热装置包括：壳体，部分位于所述壳体内的导热管，位于所述壳体内、对所述导热管内传输的低温的固体颗粒加热的热源，所述导热管的进口形成所述加热装置的进料口，所述导热管的出口形成所述加热装置的出料口。

在一些可选的实施方式中，所述热源为电加热板或高温气体。

在一些可选的实施方式中，所述用户侧还包括：第四控制阀，所述第四控制阀设置于所述颗粒换热器的出料口处；并且/或者，

所述用户侧包括第二仓，所述第二仓的出料口与颗粒换热器的进料口连通，高温的固体颗粒通过所述第二仓进入颗粒换热器；并且/或者，

所述用户侧还包括：第一冷颗粒存储罐和第二颗粒提升机，所述第二颗粒提升机的进料口与所述颗粒换热器的出料口连通，所述第二颗粒提升机的出料口与所述第一冷颗粒存储罐的进料口连通，所述第一冷颗粒存储罐用于存储经过热交换后的低温的固体颗粒。

本发明与现有技术相比至少取得了如下技术效果：

1．通过电厂侧的储热装置产生高温的固体颗粒，提高火电机组调峰能力和运行的灵活性，同时提高对新能源的消纳能力，将高温的固体颗粒通过输送车输送到用户侧，利用高温的固体颗粒通过颗粒换热器，与做功介质发生热交换产生热的蒸汽，提供给用户的用热端，不需要提前布设管网，传送快捷方便，且可以减少热量在管网中的损失；

2．通过第一仓、加热装置以及热颗粒存储罐的设置，便于对低温的固体颗粒进行加热和存储；

3．通过将第一仓设置在加热装置的上方，可以便于固体颗粒在重力的作用下在加热装置内流动，传送装置的设置便于输送低温的固体颗粒至第一仓；

4．通过设置的第一颗粒提升机，便于从输送车上将低温的固体颗粒输送至第二冷颗粒存储罐；

5．通过第一控制阀的设置便于控制第二颗粒存储罐的出料量，通过第二控制阀的设置，便于控制低温的固体颗粒在加热装置内的流动速度，便于控制加热的时间，通过设置的第三控制阀，便于控制热颗粒存储罐的出料口的出料量；

6．通过设置的温度传感器和控制器，便于较好地控制第二控制阀的开度，进一步有效地控制低温的固体颗粒在加热装置内的流动速度，便于固体颗粒吸收更多的热量；

7．通过设置的第四控制阀可以控制高温的固体颗粒在颗粒换热器内的流动速度，进而延长热交换时间；

8．通过第二颗粒提升机的设置，便于将颗粒换热器内的固体颗粒输送至第一冷颗粒存储罐内。

附图说明

图1为本发明提供的供热系统的框图；

图2为本发明提供的供热系统中的电厂侧的结构示意图；

图3为本发明提供的供热系统中的用户侧的结构示意图。

附图中的附图标记依次为：

1-第一仓 2-第二仓 3-加热装置 31-壳体 32-导热管 4-热颗粒存储罐 5-颗粒换热器 61-第一冷颗粒存储罐 62-第二冷颗粒存储罐 7-上料装置 71-吊仓 72-传送装置81-第一颗粒提升机 82-第二颗粒提升机 91-第一控制阀 92-第二控制阀 93-第三控制阀94-第四控制阀 95-第五控制阀 10-温度传感器 11-输送车 A-储热装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明提供了一种供热系统，包括：电厂侧、输送车11和用户侧；其中：

电厂侧包括：储热装置A，储热装置A用于输出高温的固体颗粒；输送车11将高温的固体颗粒从电厂侧运送至用户侧，或将低温的固体颗粒从用户侧运送至电厂侧；用户侧包括：颗粒换热器5，颗粒换热器5用于高温的固体颗粒与做功介质进行热交换使得高温的固体颗粒变成低温的固体颗粒，且做功介质产生蒸汽，颗粒换热器5的出汽口与用户用热端连通。

本发明提供的供热系统，通过电厂侧的储热装置A产生高温的固体颗粒，提高火电机组调峰能力和运行的灵活性，同时提高对新能源的消纳能力，将固体颗粒通过输送车11输送到用户侧，利用高温的固体颗粒通过颗粒换热器，与做功介质发生热交换产生热的蒸汽，提供给用户的用热端，不需要提前布设管网，传送快捷方便，且可以减少热量在管网中的损失。高温的固体颗粒进入到颗粒换热器5中，换热时间和换热量可以根据高温的固体颗粒进入颗粒换热器5的量和速率进行控制，且对颗粒换热器5持续加入高温固体颗粒就可以对用户侧持续稳定供热，供热稳定且可控。另外，高温的固体颗粒储热的热量高、热量密度大，利于对用户侧供出较高的温度的蒸汽，且速率快，尤其适合大型需热的用户。

上述做功介质为换热介质，比如水等液态换热介质，当然在其他实施例中，也可以使用空气或其他可以换热的气体。本申请中所说的产生蒸汽，该蒸汽可以是气体或者汽体或者气体和汽体的混合物等，在此不做限制。

在一实施例中用户侧还包括第二仓2，第二仓2的出料口与颗粒换热器5的进料口连通。高温的固体颗粒通过第二仓2进入颗粒换热器5。上述第二仓2和颗粒换热器5之间可以通过管路连通。上述高温的固体颗粒一般指的温度在800摄氏度至1200摄氏度之间的颗粒，低温的固体颗粒一般指的常温（室温）的颗粒。

上述颗粒换热器5的具体结构可以有多种，可选的，颗粒热换器可以包括第一管路和第二管路，第二管路套装在第一管路外，第一管路内用于传输高温的固体颗粒，第一管路和第二管路之间用于容纳做功介质。或者颗粒换热器可以使用板式换热器。

需要说明的是上述输送车11可以包含在本发明提供的供热系统内，也可以不包含，当需要输送时可以再外置输送车11。

通过输送车11的设置可以将电厂侧高温的固体颗粒输送至用户侧用于热交换，然后再将热交换后的低温的固体颗粒输送回电厂侧的储热装置A，实现固体颗粒的循环利用，提高利用率，降低成本。

可选的，固体颗粒类型包括惰性颗粒和热化学颗粒。将热能只以显热形式储存的颗粒称为惰性颗粒，惰性颗粒可以为陶瓷颗粒、氧化铝颗粒、碳化硅颗粒、石英砂、沙漠砂、河流砂、陶粒砂和黑铜渣等。

将热能以显热形式和化学热形式储存的颗粒称为热化学颗粒。热化学颗粒可以是金属氧化物颗粒，主体反应物为金属氧化物材料，或者是金属碳酸盐颗粒，主体反应物为金属碳酸盐材料，或者是金属硫酸盐颗粒，主体反应物为金属硫酸盐材料，或者是金属氢氧化物颗粒，主体反应物为金属氢氧化物材料，或者是钙钛矿颗粒，主体反应物为钙钛矿材料。

具体的，金属氧化物颗粒可以为纯金属氧化物颗粒，或者是复合金属氧化物颗粒。其中纯金属氧化物颗粒可以为氧化钴颗粒、氧化铜颗粒和氧化锰颗粒等。复合金属氧化物颗粒可以为铁锰复合氧化物颗粒、铜铝复合氧化物颗粒和铜锰复合氧化物颗粒等。

需要说明的是，上述惰性颗粒和热化学颗粒可单独采用一种，或者任意至少两种组合使用，以取得最佳的吸热效果。

如图2所示，上述储热装置A的具体结构可以有多种，只要可以提供高温的固体颗粒即可，一种可选的实施方式中，储热装置A包括：第一仓1、加热装置3以及热颗粒存储罐4，第一仓1内装载有低温的固体颗粒，第一仓1的出料口与加热装置3的进料口连通，加热装置3的出料口与热颗粒存储罐4连通，热颗粒存储罐4用于存储高温的固体颗粒。通过第一仓1、加热装置3以及热颗粒存储罐4的设置，便于对低温的固体颗粒进行加热和存储。

可选的，第一仓1位于加热装置3的上方，即加热装置3的进料口位于上侧，出料口位于下侧，为了便于向第一仓1内输送固体颗粒，供热系统还包括：上料装置7，所上料装置7包括：吊仓71和传送装置72，传送装置72用于将吊仓71内装载的低温的固体颗粒输送至第一仓1，通过将第一仓1设置在加热装置3的上方，可以便于固体颗粒在重力的作用下在加热装置3内流动，传送装置72的设置便于输送低温的固体颗粒至第一仓1。

上述传送装置72的具体结构可以有多种：可以为滑轨或滑轮结构等等，本发明提供的一种可选的实施方式中，传送装置72为电动葫芦。

一种可选的实施方式中，电厂侧还包括：第二控制阀92和第三控制阀93，其中：第二控制阀92设置于加热装置3的出料口处；第三控制阀93设置于热颗粒存储罐4的出料口处。通过第二控制阀92的设置，便于控制低温的固体颗粒在加热装置3内的流动速度，便于控制加热的时间，通过设置的第三控制阀93，便于控制热颗粒存储罐4的出料口的出料量。

第二控制阀92以及第三控制阀93的具体结构可以有多种，可选的，第二控制阀92为星型控制阀，第三控制阀93为电动插板门。

为了提高固体颗粒吸热量，电厂侧还包括：温度传感器10和控制器，控制器与温度传感器10和第二控制阀92电连接，温度传感器10用于检测加热装置3的出料口处的温度，控制器用于根据温度传感器10检测到的温度控制第二控制阀92的开度，通过第二控制阀92的开度控制，可以控制低温的固体颗粒在加热装置3内的流动速度，进而控制低温的固体颗粒加热的时间，提高固体颗粒的温度。

本发明提供的供热系统，输送车11用于将用户侧的低温的固体颗粒输送至电厂侧，上料装置7还包括：第二冷颗粒存储罐62和第一颗粒提升机81，第一颗粒提升机81用于将输送车11上的低温的固体颗粒输送至第二冷颗粒存储罐62，吊仓71位于第二冷颗粒存储罐62的出料口的下方，通过设置的第一颗粒提升机81，便于从输送车11上将低温的固体颗粒输送至第二冷颗粒存储罐62。

进一步的，电厂侧还包括：第一控制阀91，第一控制阀91设置于第二冷颗粒存储罐62的出料口处，通过第一控制阀91的设置便于控制第二冷颗粒存储罐的出料量。

上述加热装置3的具体结构可以有多种，本发明提供的一种可选的实施方式中，加热装置3包括：壳体31，部分位于壳体31内的导热管32，位于壳体31内、对导热管32内传输的低温的固体颗粒加热的热源，导热管32的进口形成加热装置3的进料口，导热管32的出口形成加热装置3的出料口。低温的固体颗粒从导热管32的进口进入导热管32内，位于壳体31内的导热管32受到热源的加热，会将热量传导给其内的低温的固体颗粒，低温的固体颗粒会受热温度升高，为了提高低温的固体颗粒的受热时长，可以将导热管32位于壳体31内的部分设置成倾斜的或者呈螺旋向下的结构。位于壳体31内的导热管32所在的区域温度为900摄氏度~1100摄氏度，便于得到符合温度条件的高温的固体颗粒，可选的导热管32可以为吸热器撬块。

优选的，导热管32外壁设置有翅片。翅片可增加传热面积，并加强扰动，以获得更好地传热效果，便于低温的固体颗粒升温。壳体31的内壁上设有保温层，减少热量的散失。

可选的，热源为电加热板或高温气体。电加热板的具体结构形状不限，高温气体的成分也不限。加热装置3的壳体31可以是锅炉，高温气体为锅炉内高温气体。而在导热管32内置锅炉内，相对于导热管32外置锅炉或接管导出高温气体对导热管32进行加热，内置的换热方式不仅利于提高换热效率和速率，而且通过导热管32在锅炉内的设置位置，便于对获得目标温度的高温的固体颗粒。

如图3所示，一种可选的实施方式中，用户侧还包括：第四控制阀94，第四控制阀94设置于颗粒换热器5的出料口处。通过设置的第四控制阀94可以控制高温的固体颗粒在颗粒换热器5内的流动速度，进而延长热交换时间。可选的，第四控制阀94可以为星型控制阀。

用户侧还包括第一冷颗粒存储罐61，用于存储从颗粒换热器5换热后出来的低温的固体颗粒。为了便于将颗粒换热器5内的固体颗粒输送至第一冷颗粒存储罐61，用户侧还包括：第二颗粒提升机82，第二颗粒提升机82的进料口与颗粒换热器5的出料口连通，第二颗粒提升机82的出料口与第一冷颗粒存储罐61的进料口连通。

可选的，第一冷颗粒存储罐61具有出料口，便于将其内的低温的固体颗粒输送给输送车11，进一步的，第一冷颗粒存储罐61的出料口设有第五控制阀95，以控制第一冷颗粒存储罐61的出料口的出料量。可选的第五控制阀95可以为电动插板门。

本发明提供的供热系统在工作时，第一颗粒提升机81将低温的固体颗粒（可以为位于输送车11上的）提升至第二冷颗粒存储罐62，第一控制阀91打开，第二冷颗粒存储罐62内低温的固体颗粒在重力作用下，落入吊仓71，吊仓71装满后，电动葫芦（传送装置72）吊起吊仓71至第一仓1上方，电动葫芦将吊仓71内低温的固体颗粒导入第一仓1内，第一仓1内的低温的固体颗粒进入导热管32内，经过导热管32加热后变为高温的固体颗粒，温度传感器10用于检测加热装置3的出料口处的温度（可选的，温度传感器10可以设置在导热管32从加热装置3伸出的部分上），控制器根据温度传感器10检测的温度控制第二控制阀92（例如星型控制阀）的开度，高温的固体颗粒进入热颗粒存储罐4，当第三控制阀93开启时，热颗粒存储罐4内的高温的固体颗粒在重力作用下进入输送车11。输送车11将高温的固体颗粒输送至用户侧的第二仓2，高温的固体颗粒进入颗粒换热器5，与颗粒换热器5内的做功介质进行热交换产生蒸汽，输送给用户用热端，经过热交换后的高温的固体颗粒通过第四控制阀94的开启进入第二颗粒提升机82，进而进入第一冷颗粒存储罐61，第五控制阀95开启，第一冷颗粒存储罐61内的低温的固体颗粒在重力作用下进入输送车11，输送车11将低温的固体颗粒再送回至电厂侧进行加热，循环利用。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。

以上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)

1.一种供热系统，其特征在于，包括：电厂侧、输送车、固体颗粒和用户侧；其中：

所述电厂侧包括：储热装置，所述储热装置用于输出高温的固体颗粒；

所述输送车将高温的固体颗粒从电厂侧运送至用户侧，或将低温的固体颗粒从用户侧运送至电厂侧；

所述用户侧包括：颗粒换热器，所述颗粒换热器用于所述高温的固体颗粒与做功介质进行热交换使得高温的固体颗粒变成低温的固体颗粒，且做功介质产生蒸汽，所述颗粒换热器的出汽口与用户用热端连通。

2.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，所述储热装置包括：第一仓、加热装置以及热颗粒存储罐，所述第一仓内装载有低温的固体颗粒，所述第一仓的出料口与所述加热装置的进料口连通，所述加热装置的出料口与所述热颗粒存储罐连通，所述热颗粒存储罐用于存储高温的固体颗粒。

3.根据权利要求2所述的供热系统，其特征在于，所述第一仓位于所述加热装置的上方，所述供热系统还包括：上料装置，所上料装置包括：吊仓和传送装置，所述传送装置用于将所述吊仓内装载的低温的固体颗粒输送至所述第一仓。

4.根据权利要求3所述的供热系统，其特征在于，所述上料装置还包括：第二冷颗粒存储罐和第一颗粒提升机，所述第一颗粒提升机用于将输送车上的低温的固体颗粒输送至所述第二冷颗粒存储罐，所述吊仓装载低温的固体颗粒时位于所述第二冷颗粒存储罐的出料口的下方。

5.根据权利要求4所述的供热系统，其特征在于，所述电厂侧还包括：第一控制阀，所述第一控制阀设置于所述第二冷颗粒存储罐的出料口处。

6.根据权利要求3所述的供热系统，其特征在于，所述电厂侧还包括：第二控制阀和第三控制阀，其中：所述第二控制阀设置于所述加热装置的出料口处；所述第三控制阀设置于所述热颗粒存储罐的出料口处。

7.根据权利要求6所述的供热系统，其特征在于，所述第二控制阀为星型控制阀，所述第三控制阀为电动插板门，所述传送装置为电动葫芦；并且/或者，

所述电厂侧还包括：温度传感器和控制器，所述控制器与所述温度传感器和所述第二控制阀电连接，所述温度传感器用于检测所述加热装置的出料口处的温度，所述控制器用于根据所述温度传感器检测到的温度控制所述第二控制阀的开度。

8.根据权利要求2所述的供热系统，其特征在于，所述加热装置包括：壳体，部分位于所述壳体内的导热管，位于所述壳体内、对所述导热管内传输的低温的固体颗粒加热的热源，所述导热管的进口形成所述加热装置的进料口，所述导热管的出口形成所述加热装置的出料口。

9.根据权利要求8所述的供热系统，其特征在于，所述热源为电加热板或高温气体。

10.根据权利要求1~9任一项所述的供热系统，其特征在于，所述用户侧还包括：第四控制阀，所述第四控制阀设置于所述颗粒换热器的出料口处；并且/或者，

所述用户侧包括第二仓，所述第二仓的出料口与颗粒换热器的进料口连通，高温的固体颗粒通过所述第二仓进入颗粒换热器；并且/或者，

所述用户侧还包括：第一冷颗粒存储罐和第二颗粒提升机，所述第二颗粒提升机的进料口与所述颗粒换热器的出料口连通，所述第二颗粒提升机的出料口与所述第一冷颗粒存储罐的进料口连通，所述第一冷颗粒存储罐用于存储经过热交换后的低温的固体颗粒。

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