CN117346577A - 水储放热系统及其稳压装置和稳压方法 - Google Patents
水储放热系统及其稳压装置和稳压方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117346577A CN117346577A CN202311531384.5A CN202311531384A CN117346577A CN 117346577 A CN117346577 A CN 117346577A CN 202311531384 A CN202311531384 A CN 202311531384A CN 117346577 A CN117346577 A CN 117346577A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure
- water
- tank
- heat
- heat storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 617
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 title claims abstract description 288
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 title claims abstract description 129
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 62
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 52
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 122
- 230000008569 process Effects 0.000 description 23
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 8
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 7
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
- F28D2020/0078—Heat exchanger arrangements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
本发明实施例公开了一种水储放热系统及其稳压装置和稳压方法,稳压装置包括:稳压容器,用于存储保压气体;增压单元,增压单元的输入端连接稳压容器,增压单元的输出端用于连接水储放热系统的储热介质存储单元;增压单元用于在储热介质存储单元的压力低于第一预设压力时,将稳压容器内存储的保压气体增压后输送至储热介质存储单元;输出单元,输出单元的输出端连接稳压容器,输出单元的输入端用于连接储热介质存储单元;输出单元用于在储热介质存储单元的压力高于第一预设压力时接收从储热介质存储单元输出的保压气体并输送至稳压容器内存储。本发明实施例可以使得保压气体在储热介质存储单元和稳压容器之间循环交互,保证安全、稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及储能技术领域,尤其涉及一种用于水储放热系统及其稳压装置、以及一种稳压方法。
背景技术
二氧化碳储能系统主要以二氧化碳为循环工质。二氧化碳储能系统的具体结构可以参照中国发明专利公告号CN112985143B、CN112985144B、CN112985145B和CN114109549B公开的二氧化碳储能装置/系统进行理解。储能时,由电动机带动压缩机,对低压二氧化碳进行压缩升压,压缩后的高温高压二氧化碳使用储放热系统(也即换热组件)的储热介质降温,同时储热介质被加热,完成热交换后将高压二氧化碳和高温储热介质分别储存,即该过程将电能转化成二氧化碳的压力势能和储热介质的热能。释能时,高压二氧化碳被高温储热介质加热升温后,进入到透平中推动透平做功发电,二氧化碳降压,储热介质降温,即将二氧化碳的压力势能和储热介质的热能转化为电能输出,完成一个储能和释能循环。
常用的储热介质有熔盐、导热油和水,用于实现储、释能阶段中的热能转换。熔盐在使用中因受储能系统运行间歇性影响,导致发生熔盐凝固,堵塞管道,引起生产事故。导热油作为大宗产品,受国际原油价格影响明显,且随储能系统容量和时长的变化而明显变化,尤其在长时储能系统投资成本中占比明显,同时导热油属可燃液体,一旦泄漏与空气接触易着火,在使用过程中存在巨大的安全隐患。并且导热油一旦发生泄漏会对环境造成较大的污染,以带压水取代熔盐、导热油可解决使用过程中的众多问题,但如何防止储放热过程中储水罐压力波动较大的问题需要攻克的难题,采用压缩空气进行保压,使用过程中造成大量高压空气浪费,极其不经济。
发明内容
因此,为解决现有技术中以高压水为储热介质时储水罐压力波动需要稳压的问题,本发明实施例提供一种用于水储放热系统及其稳压装置和稳压方法,通过稳压装置可以实现在储能释能循环过程中使得保压气体在储热介质存储单元和稳压容器之间循环交互以维持对储热介质存储单元的压力稳定,保证水储放热系统的安全、稳定运行。
本发明的一个实施例提供一种用于水储放热系统的稳压装置,包括:稳压容器,所述稳压容器用于存储保压气体;增压单元,所述增压单元的输入端连接所述稳压容器,所述增压单元的输出端用于连接所述水储放热系统的储热介质存储单元;所述增压单元用于在所述储热介质存储单元的压力低于第一预设压力时,将所述稳压容器内存储的所述保压气体增压后输送至所述储热介质存储单元;输出单元,所述输出单元的输出端连接所述稳压容器,所述输出单元的输入端用于连接所述储热介质存储单元;所述输出单元用于在所述储热介质存储单元的压力高于第一预设压力时接收从所述储热介质存储单元输出的保压气体并输送至所述稳压容器内存储。
本发明实施例还提供一种水储放热系统,包括前述实施例所述的稳压装置,还包括进水管路和出水管路,所述进水管路包括进水总管和一一对应连接所述多个储罐的多个进水支管,所述多个进水支管分别连接所述进水总管;所述出水管路包括出水总管和一一对应连接所述多个储罐的多个出水支管,所述多个出水支管分别与所述出水总管连接;
所述水储放热系统还包括储能换热器,所述出水总管用于与所述储能换热器的进口端连接,所述进水总管用于与所述储能换热器的出口端连接;所述倒罐和所述定压冷罐用于在所述储热阶段通过所述出水支管输出所述低温水至所述出水总管并经由所述储能换热器换热升温成高温水,所述定压热罐和所述倒罐用于在所述储热阶段通过所述进水支管接收所述储能换热器输出至所述进水总管的高温水;
所述水储放热系统还包括释能换热器,所述出水总管与用于所述释能换热器的进口端连接,所述进水总管用于与所述释能换热器的出口端连接;所述倒罐和所述定压热罐用于在所述放热阶段通过所述出水支管输出所述高温水至所述出水总管并经由所述释能换热器放热降温成低温水,所述定压冷罐和所述倒罐用于在所述放热阶段通过所述进水支管接收从所述释能换热器输出至所述进水总管的低温水。
本发明实施例还提供一种水储放热系统,包括前述实施例所述的稳压装置,还包括热水管路和冷水管路;所述热水管路包括热水总管和一一对应连接所述多个储罐的多个热水支管,所述多个热水支管分别与所述热水总管连接;所述冷水管路包括冷水总管和一一对应连接所述多个储罐的多个冷水支管,所述多个冷水支管分别与所述冷水总管连接;
所述水储放热系统还包括储能换热器,所述冷水总管用于连接所述储能换热器的进口端,所述热水总管用于连接所述储能换热器的出口端;所述倒罐和所述定压冷罐用于在所述储热阶段通过所述冷水支管输出所述低温水并经由所述冷水总管输送至所述储能换热器升温成高温水,所述定压热罐和所述倒罐用于在所述储热阶段通过所述热水支管接收所述储能换热器输出至所述热水总管的高温水;所述水储放热系统还包括释能换热器,所述冷水总管用于连接所述释能换热器的出口端,所述热水总管用于连接所述释能换热器的进口端;所述倒罐和所述定压热罐用于在所述放热阶段通过所述热水支管输出所述高温水并经由所述热水总管输送至所述释能换热器降温成低温水,所述定压冷罐和所述倒罐用于在所述放热阶段通过所述冷水支管接收所述释能换热器输出至所述冷水总管的低温水。
本发明实施例还提供一种用于水储放热系统的稳压方法,基于前述任意一项所述的用于水储放热系统的稳压装置,所述稳压方法包括:在所述储热介质存储单元的压力低于第一预设压力时,所述增压单元将所述稳压容器内存储的所述保压气体增压后输送至所述储热介质存储单元;在所述储热介质存储单元的压力高于第一预设压力时所述输出单元接收从所述储热介质存储单元输出的保压气体并输送至所述稳压容器内存储。
由上可知,本发明上述实施例可以达成以下一个或多个有益效果:
(1)通过在稳压装置设置稳压容器,可以存储保压气体,并且通过增压单元与输出单元可实现稳压容器与水储放热系统的储热介质存储单元的闭环连接,以在储热释热循环过程中使得保压气体可以在稳压容器和储热介质存储单元之间循环交互流动,以对储热介质存储单元进行稳压,保证水储放热系统的安全、稳定运行。
(2)稳压装置内保压气体在用于水储放热系统内循环流动,不排出外界,一次补充,无消耗。
附图说明
下面将结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
图1为本发明一个实施例提供的用于水储放热系统的稳压装置的结构示意图。
图2为本发明另一个实施例提供的用于水储放热系统的稳压装置结构示意图。
图3为本发明另一个实施例提供的用于水储放热系统的稳压装置的结构示意图。
图4为本发明另一个实施例提供的用于水储放热系统的稳压装置的结构示意图。
图5为本发明另一个实施例提供的用于水储放热系统的稳压装置的结构示意图。
图6为本发明另一个实施例提供的用于水储放热系统的稳压装置的结构示意图
图7为本发明另一个实施例提供的用于水储放热系统稳压装置的结构示意图。
图8为本发明一个具体实施例提供的水储放热系统的结构示意图。
图9为本发明另一个具体实施例提供的水储放热系统的结构示意图。
【附图标记说明】
10:稳压部;11:稳压容器;12:增压单元;12a:输入端;12b:输出端;121:增压泵;122:隔离阀;123:第一补气阀;124:第二补气阀;125:第一降温件;126:增压管路;13:输出单元;13a:输入端;13b:输出端;131:稳压阀;132:平衡阀;133:第二降温件;134:输出管路;14:控制阀;20:储热介质存储单元;21a:定压热罐,21b:倒罐;21c:定压冷罐;211:第一罐;212:第二罐;213:第三罐;214:第四罐;31:储能换热器;33:储能泵;41:释能换热器;43:释能泵;51:进水管路;511:进水总管;512:进水支管;52:出水管路;521:出水总管;522:出水支管;53:热水管路;531:热水总管;532:热水支管;54:冷水管路;541:冷水总管;542:冷水支管;61:第一出水阀;62:第二出水阀;63:第三出水阀;64:第四出水阀;65:第一热水阀;66:第二热水阀;67:第三热水阀;68:第四热水阀;71:第一进水阀;72:第二进水阀;73:第三进水阀;74:第四进水阀;75:第一冷水阀;76:第二冷水阀;77:第三冷水阀;78:第四冷水阀;80:定压管。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
为了使本领域普通技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中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的实施例,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,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明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。应当理解这样使用的术语在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明实施例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他步骤或单元。
还需要说明的是,本发明中多个实施例的划分仅是为了描述的方便,不应构成特别的限定,各种实施例中的特征在不矛盾的情况下可以相结合,相互引用。
本发明一个实施例提供一种用于水储放热系统的稳压装置,如图1所示,稳压装置包括稳压容器11、增压单元12和输出单元13。稳压容器11、增压单元12和输出单元13构成稳压部10。其中稳压容器11用于存储保压气体。增压单元12的输入端12a连接稳压容器11,增压单元12的输出端12b用于连接用于水储放热系统的储热介质存储单元20。增压单元12用于在储热介质存储单元20的压力低于第一预设压力时,将稳压容器11内存储的保压气体增压后输送至储热介质存储单元20。输出单元13的输出端13b连接稳压容器11,输出单元13的输入端13a用于连接储热介质存储单元20。输出单元13用于在储热介质存储单元20的压力高于第一预设压力时接收从储热介质存储单元20输出的保压气体并输送至稳压容器11内存储。图1中箭头方向表示保压气体在相应管路上的流向。
其中,储热介质为带压水时,保压气体为不与水发生反应的气体,例如为氮气等惰性气体,或者也可以是压缩空气。保压气体为用于维持储热介质存储单元20的压力在预设范围内的气体。储热介质存储单元20压力低于预设范围时可通过向储热介质存储单元20充入保压气体以使储热介质存储单元20内压力上升至预设范围,储热介质存储单元20压力高于预设范围时可将储热介质存储单元20内的保压气体排出以使换热介质存储单元20内压力下降至预设范围。储热介质存储单元20为水储放热系统中用于存储储热介质的结构,用于为水储放热系统储热阶段以及放热阶段提供储热介质的存储空间,当储热介质为带压水时,储热介质存储单元20还用于存储保压气体,通过在水储放热系统运行之前向储热介质存储单元20的存储空间内充入水和保压气体,存储空间的下方为液相空间,上方为气相空间,根据充入保压气体的压力可调节储热介质存储单元20的压力。举例而言,储热介质存储单元20可以包括用于存储低温储热介质的储冷单元和用于存储高温储热介质的储热单元,当然本实施例并不限制于上述举例。其中,在水储放热系统的储热阶段,低温的储热介质升温成高温的储热介质,以将能量以热能的形式存储。在水储放热系统的放热阶段,高温的储热介质降温成低温的储热介质,以将存储的热能释放。在储热阶段和放热阶段,水的温度变化引起水位变化进而引起保压气体压力变化导致储热介质存储单元20的压力产生变化。例如储热阶段低温的水升温成高温的水,由于水热胀冷缩的原因,水的体积增大引起保压气体被压缩升压以及保压气体被高温水加热升压,导致储热介质存储单元20压力增大。放热阶段高温水降温成低温水,水体积减小引起保压气体膨胀降压以及,保压气体被低温水降温将压,导致储热介质存储单元20压力降压。尤其是以带压水为储热介质的用于水储放热系统中,需要对储热介质存储单元20采取保压手段以维持带压水的状态稳定(例如避免超过100摄氏度的水汽化)、压力稳定以及储热介质存储单元20的压力稳定。
其中,储热介质存储单元20合适的运行压力可以是0.1-5MPa的任意数值,例如为0.1Mpa、1Mpa、2Mpa、3Mpa、3.5Mpa、4Mpa、4.5Mpa、5Mpa,第一预设压力例如可以为3MPa,当然,在一些实施例中,第一预设压力也可以设置为数值范围,储热介质存储单元20的压力低于该数值范围的最小值时为低于第一预设压力,储热介质存储单元20的压力高于该数值范围的最大值时为高于第一预设压力。稳压容器11内存储的保压气体压力范围为0.5~32Mpa,示例性说明如0.5Mpa、1Mpa、5Mpa、10Mpa、15Mpa、20Mpa、25Mpa、30Mpa、32Mpa,当储热介质存储单元20压力下降,当下降到低于3MPa时,通过增压单元12补充增压后的保压气体,稳压容器11内压力逐渐下降,储热介质存储单元20的压力逐渐上升至3Mpa,当储热介质存储单元20的压力达到3Mpa时停止补充保压气体。在储热介质存储单元20压力上升,当上升至高于3Mpa,可通过输出单元13接收储热介质存储单元20输出的保压气体并存储在稳压容器11内,稳压容器11内压力逐渐上升,储热介质存储单元20内压力逐渐下降至3MPa,当达到3MPa时可以停止向稳压容器11内存入保压气体。
通过上述方案,稳压容器11可以存储保压气体,并且可以实现在储热放热过程中,通过增压单元12和输出单元13能实现稳压容器11和储热介质存储单元20的闭环连接,以在储热释热循环过程中使得保压气体可以在稳压容器11和储热介质存储单元20之间循环交互,以实现维持储热介质存储单元20在储热和放热过程中压力的稳定,平衡储热过程和放热过程因热胀冷缩引起的压力变化。并且,由于稳压容器11和储热介质存储单元20之间形成回路,在稳压过程中保压气体无需排放至外界环境,可以不用从外部补充保压气体,可以实现资源的高效利用,减少浪费,降低运行成本。
参照图2,在一些实施例中,增压单元12包括增压管路126和增压泵121,增压管路126的相对两端分别为增压单元12的输入端12a和增压单元12的输出端12b。增压泵121设置在增压管路126上,且增压泵121的进口端连接稳压容器11。本实施例中通过增压泵121能实现对稳压容器11中的保压气体增压的功能。图2中箭头方向表示保压气体在相应管路上的流向。
参照图3,在一些实施例中,增压单元12还包括设置在增压管路126上的第一降温件125,第一降温件125位于增压泵121的出口端和增压单元12的输出端12b之间。第一降温件125用于将从增压泵121输出的保压气体降温。在储热介质存储单元20压力低于第一预设压力时,由增压泵121对稳压容器11内的保压气体进行增压,增压过程中导致保压气体温度上升,本实施例中通过设置第一降温件125将保压气体降温到符合储热介质存储单元20运行需求温度范围内,以保证稳定运行。其中第一降温件125可以为散热器。图3中箭头方向表示保压气体在相应管路上的流向。
参照图3,在一些实施例中,输出单元13包括输出管路134,输出管路134的相对两端分别为输出单元13的输入端13a和输出单元13的输出端13b。输出管路134上设置有第二降温件133,第二降温件133用于将从储热介质存储单元20输出的保压气体降温。储热过程中,通过输出单元13将保压气体接收到稳压容器11内存储。以维持储热介质存储单元20的压力稳定。由于维持储热介质存储单元20压力稳定的过程储热介质存储单元20中的保压气体从输送单元进入稳压容器11中,将导致稳压容器11内压力逐渐增大,通过第二降温件133将保压气体降温后再输送至稳压容器11内,可避免稳压容器11内压力上升过快,保证安全运行。并且保压气体温度较低可使得稳压容器11能存储更多的保压气体,提升稳压装置的处理能力。第二降温件133可以参照第一降温件125设置为散热器。
参照图4,在另一些实施例中,输出单元13可与增压单元12共用第一降温件125,第一降温件125还用于将从储热介质存储单元20输出的保压气体降温。具体如图4中所示,输出管路134共用增压管路126的第一管段1261,第一降温件125设置在第一管段1261上。图4中,第一管端1261a和第二管端1261b之间的部分为第一管段1261。在增压单元12向储热介质存储单元20输出增压后的保压气体时,从增压泵121输出的保压气体经第一管端1261a进入第一管段126并经第一降温件125降温后从第二管段1261b输出,最终经增压单元12的输出端12b输出至储热介质存储单元20。当通过输出单元13接收保压气体并存储至稳压容器11时,由输出单元13的输入端13a接收的保压气体经第二管端1261b进入第一管段126,并经由第一降温件125降温后从第一管端1261a输出至输出管路134,最终通过输出单元13的输出端13b输送进入稳压容器11。若储热释热不在同一时段,输出单元13和增压单元12传输保压气体可独立进行,因此储热和释热阶段,可共用第一降温件125对输入的保压气体进行降温,降低运行成本和项目投资成本。图4中箭头方向表示保压气体在相应管路上的流向。
参照图5,在一些实施例中,输出单元13包括稳压阀131,稳压阀131具体设置在输出管路134上,稳压阀131用于维持输出单元13的输出端输出的保压气体的压力稳定在第二预设压力。稳压阀131也可以称为减压阀,是一种可以依靠介质本身的能量使出口压力自动保持稳定的阀门。具体的,当输出单元13包括第二降温件133时,稳压阀131例如具体设置在第二降温件133和稳压容器11之间。或者当输出单元13与增压单元12共用第一降温件125时,稳压阀131设置在第一降温件125和稳压容器11之间,也即稳压阀131设置在第一管端1261a与稳压容器11之间。通过设置稳压阀121可以维持进入稳压容器11内的保压气体的压力,保证稳压容器11的稳定运行。
在一些实施例中,如图5所示,输出单元13上还设置有平衡阀132,平衡阀132用于在储热介质存储单元20的压力大于第一预设压力时自动打开以使输出单元13接收储热介质存储单元20输出的保压气体,以及在储热介质存储单元20压力小于等于第一预设压力时关闭以隔离输出单元13和储热介质存储单元。平衡阀132例如设置在输出管路134上且靠近输出单元13的输入端13a设置。具体例如设置在第一降温件125(或第二降温件133)和输出单元13的输入端13a之间。第一预设压力例如为3Mpa,则当储热介质存储单元20的压力大于3Mpa时,平衡阀132打开,储热介质存储单元20内的保压气体可以通过输出单元13输送至稳压容器11存储,以缓解储热介质存储单元20的压力上升,保证安全运行。当储热介质存储单元20的压力小于等于3Mpa时,平衡阀132关闭,输出单元13与储热介质存储单元20分隔。保压气体不会从储热介质存储单元20流向稳压容器11。通过设置平衡阀132,可以实现输出单元13的自动接通与阻断,以适应储热介质存储单元20的压力变化。
在一个具体实施例中,如图5所示,增压单元12的增压管路126上具体依次设置有隔离阀122、增压泵121、第一补气阀123和第二补气阀124。输出单元13的输出管路134上依次设置有平衡阀132和稳压阀131。增压单元12和输出单元13共用第一降温件125。当储热介质存储单元20压力上升并超过第一预设压力时,储热介质存储单元20内的保压气体需要排出以防止储热介质存储单元20内压力过高导致安全问题,此时隔离阀122、第一补气阀123和第二补气阀124关闭,稳压阀131打开、平衡阀132打开,储热介质存储单元20内的保压气体通过平衡阀132后进入第一降温件125降温,降温后的保压气体经稳压阀131进入稳压容器11内存储,稳压容器11内压力逐渐上升,储热介质存储单元20压力逐渐下降,储热介质存储单元20压力降至第一预设压力及以下时平衡阀132关闭。在储热介质存储单元20内的压力下降至低于第一预设压力时,关闭稳压阀131,打开隔离阀122、第一补气阀123、第二补气阀124和增压泵121,通过增压泵121将稳压容器11内的保压气体增加后输出,并由第一降温件125对增压后的保压气体进行降温后输出至储热介质存储单元20,当储热介质存储单元20上升至第一预设压力时,关闭增压泵121、隔离阀122、第一补气阀123和第二补气阀124,停止向储热介质存储单元20补气。通过上述过程可维持储热介质存储单元20运行期间的压力稳定,防止因水温和水位变化造成的压力波动较大的问题。
在另一些实施例中,如图6所示,稳压装置还包括压力检测单元和控制阀14,压力检测单元用于检测储热介质存储单元20内的压力。控制阀14的第一端用于连接储热介质存储单元20。压力检测单元例如可以采用压力传感器,可根据换热介质存储单元20的压力变化转换成电信号输出。控制阀14例如采用电动阀,可接收压力检测单元的电信号或者控制单元依据压力检测单元的电信号而发送的控制指令打开或者关闭。图6中箭头方向表示保压气体在相应管路上的流向。
在一个实施例中,控制阀14的第二端连接增压单元12的输出端12a,控制阀14用于在压力检测单元检测到储热介质存储单元20内的压力低于第一预设压力时打开,以导通增压单元12和储热介质存储单元20。本实施例中通过压力检测单元和控制阀14实现对增压单元12与换热介质存储单元20的导通,便于实现自动化控制,满足不同设计压力启动需求。
在一些实施例中,控制阀14的第二端连接输入单元13的输入端13a,控制阀14用于在压力检测单元检测到储热介质存储单元20内的压力高于第一预设压力时打开以导通输出单元13和储热介质存储单元20。本实施例中通过压力检测单元和控制阀14实现对输出单元13与换热介质存储单元20的导通,便于实现自动化控制,满足不同设计压力启动需求,并且相比于通过平衡阀132实现导通的方案,选择压力检测单元和控制阀14的组合时,可避免特定型号阀门的选择,可降低设备选择难度,在改变第一预设压力的范围时无需更换控制阀14的型号,适配性更好。
在一些实施例中,增压单元12的输出端12b和输出单元13的输入端13a共同连接控制阀14的第二端。第一预设压力例如为压力范围,举例而言第一预设压力例如为3~5Mpa,则压力低于3Mpa时为低于第一预设压力,压力高于5Mpa时为高于第一预设压力。压力处于3~5Mpa之间(例如为4MPa)时,压力符合第一预设压力。当压力检测单元检测到储热介质存储单元20内的压力低于第一预设压力时,控制阀14打开,接通增压单元12补充保压气体,当压力检测单元检测到储热介质存储单元20内的压力高于第一预设压力时,控制阀14打开接通输出单元13排出保压气体。当压力检测单元检测到储热介质存储单元20内的压力符合第一预设压力时关闭控制阀14,将稳压部10与储热介质存储单元20隔离。
在图6所示的具体实施例中,例如当储热介质存储单元20内压力符合第一预设压力时,控制阀14关闭,稳压部10不接收保压气体也不补充保压气体。当储热介质存储单元20内压力低于第一预设压力时,控制阀14打开,稳压阀131关闭,隔离阀122、第一补气阀123均打开,增压泵121工作,将稳压容器11内的保压气体增压并经第一降温件125降温后输出至储热介质存储单元20。当储热介质存储单元20内压力高于第一预设压力时,控制阀141打开,稳压阀131打开,隔离阀122和第一补气阀123关闭,储热介质存储单元20将保压气体排出至稳压容器11。因此本实施例中通过设置压力检测单元和控制阀14,且增压单元12和输出单元13均与控制阀14连接,能通过控制阀14实现增压和输出两路的通断,可降低设备成本。
本发明实施例中,该用于水储放热系统的稳压装置还包括储热介质存储单元20。如图1所示,增压单元12的输出端12b连接储热介质存储单元20,输出单元13的输入端13a连接储热介质存储单元20。储热介质存储单元20用于存储储热介质和保压气体。
具体地参照图7,储热介质存储单元20具体包括多个储罐,多个储罐至少包括定压热罐21a、定压冷罐21c和倒罐21b。定压热罐21a用于存储高温水和保压气体。定压冷罐21c用于存储低温水和保压气体。
在放热阶段结束后且储热阶段开始之前,定压热罐21a用于存储保压气体,定压冷罐21c和倒罐21b用于存储低温水以及定压冷罐21c和倒罐21b的顶部用于存储保压气体。
在储热阶段结束后且放热阶段开始之前,定压热罐21a和倒罐21b用于存储高温水,且定压热罐21a和倒罐21b的顶部用于存储保压气体。定压冷罐21c内用于存储保压气体。
可以理解的是,对于多个储罐中的任意一个储罐,当储罐内存储有低温水或高温水时,下方为液相空间存储水,上方为气相空间存储保压气体,保压气体占罐内容积的75%左右。在储热阶段,存储有低温水的倒罐21b和存储有低温水的定压冷罐21c用于输出低温水以储热升温成高温水,将热量存储在高温水中,实现热量的存储。定压热罐21a用于接收并存储经储热升温的高温水。在放热阶段,存储有高温水的倒罐21b和存储有高温水的定压热罐21a用于输出高温水以放热降温成低温水,将高温水中的热量释放,实现放热效果。定压冷罐21c用于接收并存储经放热降温的低温水。其中,低温水和高温水位相对关系,表示低温水比高温水的水温低。低温水的温度例如为30~40℃。高温水的温度例如为150~220℃。水温的选择可以根据饱和蒸汽压对应的温度。
相比于传统的储水结构中储冷罐仅存储低温水,储热罐仅存储高温水而言,本实施例中倒罐21b既可存储高温水又可存储低温水,可实现不同阶段的对倒罐21b的重复利用,使得可以设置更少的储罐,减低设备成本。
其中,倒罐21b的数量为一个或者一个以上。
在一些实施例中,倒罐21b的数量为一个,在储热阶段,倒罐21b用于输出低温水以储热升温成高温水后输送至定压热罐21a,定压热罐21a用于接收从倒罐21b输出并升温后的高温水。倒罐21b完成输出低温水后,定压冷罐21c用于输出低温水以经储热升温成高温水后输送至倒罐21b。
在放热阶段,倒罐21b用于输出高温水以放热降温成低温水后输送至定压冷罐21c,定压冷罐21c用于接收从倒罐21b输出降温后的低温水,在倒罐21b完成输出高温水后,定压热罐21a用于输出高温水以放热降温后输出至倒罐21b。即,在储热阶段倒罐21b首先作为储冷罐的功能存储低温水,当倒罐21b中的低温水输出完成后倒罐21b内仅存储有保压气体,可用于接收高温水实现作为储热罐的功能。在放热阶段倒罐21b首先作为储热罐存储高温水的功能,当倒罐21b中的高温水输出完成后倒罐21b内仅存储有保压气体,可以用于接收低温水实现作为储冷罐的功能。因此不仅可以节省储罐的数量,通过在倒罐21b完成输出高温水后再接收低温水,或者完成输出低温水后再接收高温水还可防止低温水和高温水混合,提高储热效率。
在本实施例中,可对应多个储罐分别设置液位检测单元,以及多个储罐内的液位情况控制各储罐的运行。
在一些实施例中,倒罐21b的数量为一个以上。储热阶段,一个以上倒罐21b中的一个倒罐21b输出低温水经储热升温成高温水后输送至定压热罐或另一个倒罐21b,一个倒罐21b完成输出低温水后成为置空倒罐,一个以上倒罐21b中的另一个倒罐或者定压冷罐21c输出低温水经储热升温成高温水后输送至置空倒罐。在放热阶段一个以上倒罐21b中的一个倒罐21b输出高温水经放热降温后输送至定压冷罐21c或者另一个倒罐21b,一个倒罐21b完成输出高温水后成为置空倒罐,一个以上倒罐21b中的另一个倒罐21b或者定压热罐21a输出高温水经放热降温成低温水后输送至置空倒罐。
可以参照图8,多个储罐包括第一罐211、第二罐212、第三罐213、第四罐214,以第一罐211作为定压冷罐21c,第二罐212和第三罐213作为倒罐21b,第四罐214作为定压热罐21a为例。在储阶段开始之前,第四罐214内存储保压气体,第一罐211、第二罐212和第三罐213内存储有低温水和保压气体。储热阶段,第三罐213输出低温水以储热升温高温水后输送至第四罐214(定压热罐21a),第三罐完成输出高温水之后成为置空倒罐,第二罐212输出低温水以储热升温成高温水后输送至第三罐213(置空倒罐)。第二罐212完成输出低温水后成为置空倒罐,第一罐211(定压冷罐21c)输出低温水以储热升温成高温水后输送至第二罐212(置空倒罐)。储热完成后(且在放热阶段之前)第一罐211内存储保压气体,第二罐212、第三罐213和第四罐214内存储高温水和保压气体。
在放热阶段,第二罐212输出高温水以放热降温成低温水后输送至第一罐211(定压冷罐21c),第二罐212完成输出高温水后成为置空倒罐,第三罐213输出高温水以放热降温成低温水后输送至第二罐212(置空倒罐),第三罐213完成输出高温水后成为置空倒罐,第四罐214(定压热罐21a)输出高温水以放热降温成低温水后输送至第三罐(置空倒罐)。放热完成之后,第四罐214内存储保压气体,第一罐211、第二罐212和第三罐213内存储有低温水和保压气体。
即在储热过程中,任意一个存储有低温水的倒罐21b将输出低温水至定压热罐21a或者成为置空倒罐的另一个倒罐21b。任意一个成为置空倒罐的倒罐21b将接收高温水并存储。因此在储热过程中,多个倒罐21中的每个倒罐21经过“输出低温水→完成输出低温水成为置空倒罐→接收高温水”的过程,实现既作为储冷罐又作为储热罐的效果。在放热过程中,任意一个存储有高温水21b将输出高温水至定压冷罐21c或者成为置空倒罐的另一个倒罐21b。任意一个成为置空倒罐的倒罐21b将接收低温水并存储,因此在放热过程中多个倒罐21中的每个倒罐21经过“输出高温水→完成高温水的输出成为置空倒罐→接收低温水”的过程,实现既作为储冷罐又作为储热罐的效果。因此通过一个以上倒罐21b不仅可以节省储罐的数量,通过在倒罐21b完成输出高温水后再接收低温水,或者完成输出低温水后再接收高温水还可防止低温水和高温水混合,提高储热效率。
在一些实施例中,参照图7,稳压装置还包括定压管80,输出单元13的输入端13a和增压单元12的输出端12b分别连接定压管80。多个储罐中每个储罐的顶部分别与定压管80连通。定压管80用于导通多个储罐顶部的气相空间以使多个储罐内的压力平衡。其中多个储罐和定压管80之间连接的管路上不设置阀门或者阀门常开,保持多个储罐的顶部通过定压管80连通。在储热阶段和放热阶段,保压气体可通过定压管80在多个储罐之间流动,以使得多个储罐之间的压力平衡。在储热阶段输出低温水的储罐水位下降,输入高温水的储罐水位上升且温度升高,因此输入高温水的储罐顶部的保压气体可通过定压管80流动至输出低温水的储罐。在放热阶段,输出高温水的储罐水位下降,温度下降,输出低温水的储罐水位上升,因此输入低温水的储罐顶部的保压气体可通过定压管流动至输出高温水的储罐内。因此通过上述定压管80的设置可平衡在储热阶段或放热阶段由于储罐内的液位变化和热障冷缩导致的压力的波动,可维持各储罐的正常运行压力,在储热阶段或放热阶段可首先通过多个储罐之间保压气体的交互实现压力平衡,再通过稳压装置的稳压部10补充或排出保压气体维持压力稳定,保证储热放热效率。
在一些实施例中,多个储罐的容积相等,便于逐个储罐交替使用,在各个储罐中无冷水和热水混合现象,储能效率更高。且可保证储热阶段和放热阶段定压使用。
在一些实施例中,参照图8,本发明实施例还提供一种水储放热系统,包括前述实施例的稳压装置,水储放热系统还包括进水管路51和出水管路52,进水管路51包括进水总管511和一一对应连接多个储罐的多个进水支管512,多个进水支管512分别连接进水总管511。出水管路52包括出水总管521和一一对应连接多个储罐的多个出水支管522,多个出水支管522分别与出水总管521连接。水储放热系统还包括储能换热器31,出水总管521用于与储能换热器31的进口端连接,进水总管511用于与储能换热器31的出口端连接。倒罐21b和定压冷罐21c用于在储热阶段通过各自对应的出水支管522输出低温水至出水总管521并经由储能换热器31换热升温成高温水,定压热罐21a和倒罐21b用于在储热阶段通过各自对应的进水支管512接收储能换热器31输出至进水总管511的高温水。
水储放热系统还包括释能换热器41,出水总管521用于与释能换热器41的进口端连接,进水总管511用于与释能换热器41的出口端连接。倒罐21b和定压热罐21a用于在放热阶段通过各自对应的出水支管522输出高温水至出水总管521并经由释能换热器41放热降温成低温水,定压冷罐21c和倒罐21b用于在放热阶段通过各自对应的进水支管512接收从释能换热器41输出至进水总管511的低温水。
参照图8中举例,多个储罐包括第一罐211、第二罐212、第三罐213和第四罐,第一罐211对应的进水支管512通过第一进水阀71与进水总管511导通或隔离,第二罐212对应的进水支管512通过第二进水阀72与进水总管511导通或隔离,第三罐213对应的进水支管512第三进水阀73与进水总管511导通或隔离,第四罐214对应的进水支管512通过第四进水阀74与进水总管511导通或隔离。第一罐211对应的出水支管522通过第一出水阀61与出水总管521导通或隔离,第二罐212对应的出水支管522通过第二出水阀62与出水总管521导通或隔离,第三罐313对应的出水支管522通过第三出水阀63与出水总管521导通或隔离,第四罐314对应的出水支管522通过第四出水阀64与出水总管521导通或隔离。
例如第四罐214作为定压冷罐21c,储热阶段之前存储有保压气体。第一罐211作为定压热罐21a,第二罐212和第三罐213作为倒罐21b,第一罐211、第二罐212和第三罐213储热阶段之前存储有低温水(30~40℃)和保压气体。首先例如第四进水阀74和第三出水阀63打开,其余阀门关闭。储能泵33将第三罐213内存储的低温水经过第三出水阀63所在出水支管522、出水总管521输送至储能换热器31换热升温,经升温后水温例如达到150~220摄氏度,成为高温水,高温水经由进水总管511、第四进水阀74所在进水支管512进入第四罐214。即第三罐213内的水完全进入第四罐214后,第三罐213成为置空倒罐,第四罐214内存储高温水。接着,关闭第四进水阀74和第三出水阀63,打开第三进水阀73和第二出水阀62(其余阀门保持不变),储能泵33将第二罐212内存储的低温水经第二出水阀62所在出水支管522和出水总管521输送至储能换热器31升温,升温后的水经进水总管511和第三进水阀73所在进水支管512进入第三罐213,当第二罐212内的水完全进入第三罐213后,第二罐212成为置空倒罐,第三罐213内存储有高温水。依次类推,储热阶段完成后第一罐211内存储的为保压气体,第二罐212、第三罐213和第四罐214内存储升温后的(高温水)水和保压气体。
再进行放热阶段时,首先打开第一进水阀71和第二出水阀62,其余阀门保持关闭,释能泵43将第二罐212内的高温水经第二出水阀62所在出水支管522和出水总管路521输送至释能换热器41降温,降温后的水经进水总管511和第一进水阀71所在进水支管511进入第一罐211内。当第二罐212内的水完全输入至第一罐211内时,第二罐212成为置空倒罐,第一罐211内存储有低温水。接着,关闭第一进水阀71和第二出水阀62,打开第二进水阀72和第三出水阀63(其余阀门保持不变),释能泵43将第三罐213内的高温水经第三出水阀63所在出水支管522和出水总管521输送至释能换热器41降温,降温后的水经进水总管511和第二进水阀72所在进水支管512输送至第二罐212内。当第三罐213内的高温水完全进入第二罐212内后,第三罐213成为置空倒罐,第二罐212内存储冷水。依次进行,在放热阶段完成后第四罐214内存储保压气体,第一罐211、第二罐212和第三罐213内存储的为降温后的水(低温水)。当然前述各出储罐的使用切换顺序仅为举例说明,本实施例并不限制具体地切换顺序。
即通过上述每个储罐分别通过对应的进水支管512连接进水总管511,每个储罐对应的出水支管522连接出水总管521,储能换热器31分别与进水总管511和出水总管521连接,释能换热器41与进水总管511和出水总管521连接的设置,使得多个储罐中的倒罐21b可以交替作为储冷罐或者储热罐使用,相比于储冷罐和储热罐分别设置的结构,本实施例中可减少储罐的数量,降低投资成本。以及储能阶段和释能阶段可共用进水总管511进水和共用出水总管521出水,可减少管路布置,降低建设成本。
参照图9,在另一个实施例提供的水储放热系统中,还包括热水管路53和冷水管路54,热水管路53包括热水总管531和一一对应连接多个储罐的多个热水支管532,多个热水支管532分别与热水总管531连接。冷水管路54包括冷水总管541和一一对应连接多个储罐的多个冷水支管542,多个冷水支管542分别连接冷水总管541。水储放热系统还包括储能换热器31,冷水总管541连接储能换热器31的进口端,热水总管541连接储能换热器31的出口端。倒罐21b和定压冷罐21c用于在储热阶段通过各自对应的冷水支管542输出低温水并经由冷水总管541输送至储能换热器31升温成高温水,定压热罐21a和倒罐21b在储热阶段用于通过各自对应的热水支管532接收储能换热器31输出至热水总管531的高温水。
水储放热系统还包括释能换热器,冷水总管541连接释能换热器41的出口端,热水总管531连接释能换热器31的进口端。倒罐21b和定压热罐21a用于在放热阶段通过各自对应的热水支管532输出高温水并经由热水总管531输送至释能换热器41降温成低温水,定压冷罐21c和倒罐21b在放热阶段通过各自对应的冷水支管542接收释能换热器41输出至冷水总管541的低温水。
参照图9中举例,多个储罐包括第一罐211、第二罐212、第三罐213和第四罐,第一罐211对应的冷水支管542通过第一冷水阀75与冷水总管541导通或隔离,第二罐212对应的冷水支管542通过第二冷水阀76与冷水总管541导通或隔离,第三罐213对应的冷水支管542第三冷水阀77与冷水总管541导通或隔离,第四罐214对应的冷水支管542通过第四冷水阀78与冷水总管541导通或隔离。第一罐211对应的热水支管532通过第一热水阀65与热水总管531导通或隔离,第二罐212对应的热水支管532通过第二热水阀66与热水总管531导通或隔离,第三罐313对应的热水支管532通过第三热水阀67与热水总管531导通或隔离,第四罐314对应的热水支管532通过第四热水阀68与热水总管531导通或隔离。
例如第四罐214作为定压冷罐21c,储热阶段之前存储有保压气体。第一罐211作为定压热罐21a,第二罐212和第三罐213作为倒罐21b,储热阶段之前存储有低温水(示例性说明,30~40℃)和保压气体。首先例如,第三冷水阀77和第四热水阀68打开,其余阀门关闭。储能泵33将第三罐213内存储的低温水经过第三冷水阀77所在冷水支管542、冷水总管541输送至储能换热器31换热升温,经升温后水温例如达到150~220摄氏度,成为高温水,高温水经由热水总管531、第四热水阀68所在热水支管532进入第四罐214。即第三罐213内的水完全进入第四罐214后,第三罐213成为置空倒罐,第四罐214内存储高温水。接着,关闭第三冷水阀77和第四热水阀68,打开第二冷水阀76和第三热水阀67(其余阀门保持不变),储能泵33将第二罐212内存储的低温水经第二冷水阀76所在冷水支管542和冷水总管541输送至储能换热器31升温,升温后的水经热水总管531和第三热水阀67所在热水支管532进入第三罐213,当第二罐212内的水完全进入第三罐213后,第二罐212成为置空倒罐,第三罐213内存储有高温水。依次类推,储热阶段完成后第一罐211内存储的为保压气体,第二罐212、第三罐213和第四罐214内存储升温后的(高温水)水和保压气体。
再进行放热阶段时,首先打开第一冷水阀75和第二热水阀66,其余阀门保持关闭,释能泵43将第二罐212内的高温水经第二热水阀66所在热水支管532和热水总管路531输送至释能换热器41降温,降温后的水经冷水总管541和第一冷水阀75所在冷水支管542进入第一罐211内。当第二罐212内的水完全输入至第一罐211内时,第二罐212成为置空倒罐,第一罐211内存储有低温水。再接着,关闭第一冷水阀75和第二热水阀66,打开第二冷水阀76和第三热水阀67(其余阀门保持不变),释能泵43将第三罐213内的高温水经第三热水阀67所在热水支管532和热水总管路531输送至释能换热器41降温,降温后的水经冷水总管541和第二冷水阀76所在冷水支管542输送至第二罐212内。当第三罐213内的高温水完全进入第二罐212内后,第三罐213成为置空倒罐,第二罐212内存储冷水。依次进行,在放热阶段完成后第四罐214内存储保压气体,第一罐211、第二罐212和第三罐213内存储的为降温后的水(低温水)。当然前述各出储罐的使用切换顺序仅为举例说明,本实施例并不限制具体地切换顺序。
即通过上述每个储罐分别通过对应的热水支管532连接热水总管531,每个储罐对应的冷水支管542连接冷水总管531,储能换热器31分别与热水总管531和冷水总管541连接,释能换热器41与热水总管531和冷水总管541连接的设置,使得多个储罐中的倒罐21b可以交替作为储冷罐或者储热罐使用,相比于储冷罐和储热罐分别设置的结构,本实施例中可减少储罐的数量,降低投资成本。以及储能阶段和释能阶段可共用热水总管531和冷水总管541,可减少管路布置,降低建设成本。以及,储能换热器31的进口端和释能换热器41的出口端连接冷水总管541,储能换热器31的出口端和释能换热器41的进口端连接热水总管531,使得无论是储热阶段还是放热阶段,总是冷水总管541和冷水支管542输送低温水,热水总管531和热水支管532输送高温水,在冷水管路54和热水管路53中不会发生低温水和高温水交替的情况,可以提高换热效率。
本发明实施例还提供一种水储放热系统的稳压方法,基于前述实施例提供的用于水储放热系统的稳压装置,该稳压方法包括:在储热介质存储单元20的压力低于第一预设压力时,增压单元12将稳压容器11内存储的保压气体增压后输送至储热介质存储单元20;在储热介质存储单元20的压力高于第一预设压力时输出单元13接收从储热介质存储单元20输出的保压气体并输送至稳压容器11内存储。本实施例提供的稳压方法通过稳压装置的稳压部10在储热介质存储单元20压力低时由增压单元12补充保压气体,在储热介质存储单元20压力高时由输出单元13将保压气体输送至稳压容器11内存储,可保证储热介质存储单元20内压力不会随储热介质的体积、温度的变化而大幅波动,系统安全可靠。并且通过保压气体在稳压装置的稳压部10和储热介质存储单元20之间的交互流动,使得在正常操作时保压气体可循环利用不外排,只需在用于水储放热系统运行之前补充即可,可减少资源的消耗,实现资源的高效利用。
关于本实施例提供的储放热方法的其他具体实施步骤,可以参照前述实施例的描述,在此不再赘述。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (12)
1.一种用于水储放热系统的稳压装置,其特征在于,包括:
稳压容器,所述稳压容器用于存储保压气体;
增压单元,所述增压单元的输入端连接所述稳压容器,所述增压单元的输出端用于连接所述水储放热系统的储热介质存储单元;所述增压单元用于在所述储热介质存储单元的压力低于第一预设压力时,将所述稳压容器内存储的所述保压气体增压后输送至所述储热介质存储单元;
输出单元,所述输出单元的输出端连接所述稳压容器,所述输出单元的输入端用于连接所述储热介质存储单元;所述输出单元用于在所述储热介质存储单元的压力高于第一预设压力时接收从所述储热介质存储单元输出的保压气体并输送至所述稳压容器内存储。
2.如权利要求1所述的用于水储放热系统的稳压装置,其特征在于,所述增压单元包括增压管路和增压泵,所述增压管路的相对两端分别为所述增压单元的输入端和所述增压单元的输出端,所述增压泵设置在所述增压管路上,且所述增压泵的进口端连接所述稳压容器。
3.如权利要求2所述的用于水储放热系统的稳压装置,其特征在于,所述增压单元还包括设置在所述增压管路上的第一降温件,所述第一降温件位于所述增压泵的出口端和所述增压单元的输出端之间;所述第一降温件用于将从所述增压泵输出的所述保压气体降温。
4.如权利要求3所述的用于水储放热系统的稳压装置,其特征在于,所述输出单元包括输出管路,所述输出管路的相对两端分别为所述输出单元的输入端和所述输出单元的输出端,所述输出单元包括第二降温件,所述第二降温将用于将从所述储热介质存储单元输出的所述保压气体降温;或者所述输出管路共用所述增压管路的第一管段,所述第一降温件设置在所述第一管段上,所述输出单元与所述增压单元共用所述第一降温件,所述第一降温件还用于将从所述储热介质存储单元输出的所述保压气体降温。
5.如权利要求1所述的用于水储放热系统的稳压装置,其特征在于,所述输出单元包括稳压阀,所述稳压阀用于维持所述输出单元的输出端输出的所述保压气体的压力稳定在第二预设压力;和/或,所述输出单元还包括平衡阀,所述平衡阀用于在所述储热介质存储单元的压力高于第一预设压力时自动打开以使所述输出单元接收所述储热介质存储单元输出的所述保压气体,以及在所述储热介质存储单元的压力小于等于所述第一预设压力时关闭以隔离所述输出单元和所述储热介质存储单元。
6.如权利要求1所述的用于水储放热系统的稳压装置,其特征在于,还包括压力检测单元和控制阀,所述压力检测单元用于检测所述储热介质存储单元内的压力;所述控制阀的第一端用于连接所述储热介质存储单元;
所述控制阀的第二端连接所述增压单元的输出端,所述控制阀用于在所述压力检测单元检测到所述储热介质存储单元内的压力低于所述第一预设压力时打开,以导通所述增压单元和所述储热介质存储单元;和/或
所述控制阀的第二端连接所述输出单元的输入端,所述控制阀用于在所述压力检测单元检测到所述储热介质存储单元内的压力高于所述第一预设压力时打开以导通所述输出单元和所述储热介质存储单元。
7.如权利要求1~6中任意一项所述的用于水储放热系统的稳压装置,其特征在于,还包括所述储热介质存储单元,所述增压单元的输出端连接所述储热介质存储单元,所述输出单元的输入端连接所述储热介质存储单元;所述储热介质存储单元包括多个储罐,所述多个储罐至少包括定压热罐、定压冷罐和倒罐;
在放热阶段结束后且储热阶段开始之前,所述定压热罐用于存储保压气体,所述定压冷罐和倒罐用于存储低温水以及顶部存储保压气体;在储热阶段结束后且放热阶段开始之前,所述定压热罐和所述倒罐用于存储高温水以及顶部存储保压气体,所述定压冷罐用于存储保压气体;在储热阶段,存储有低温水的所述倒罐和存储有所述低温水所述定压冷罐用于输出所述低温水以储热升温成所述高温水,所述定压热罐用于接收并存储经储热升温后的所述高温水;在放热阶段,存储有所述高温水的所述倒罐和存储有所述高温水的所述定压热罐用于输出所述高温水以放热降温成所述低温水,所述定压冷罐用于接收并存储经放热降温后的所述低温水。
8.如权利要求7所述的用于水储放热系统的稳压装置,其特征在于,
所述倒罐的数量为一个,在所述储热阶段,所述倒罐用于输出所述低温水经储热升温成高温水后输送至所述定压热罐,所述定压冷罐用于在所述倒罐完成输出所述低温水后输出所述低温水经储热升温成高温水后输送至所述倒罐;在所述放热阶段,所述倒罐用于输出所述高温水经放热降温成低温水后输送至所述定压冷罐,所述定压热罐用于在所述倒罐完成输出所述高温水后,输出所述高温水经放热降温成低温水后输送至所述倒罐;或者,
所述倒罐的数量为一个以上,所述储热阶段,所述一个以上倒罐中的一个倒罐用于输出所述低温水经储热升温成高温水后输送至所述定压热罐或另一个倒罐,所述一个倒罐完成输出所述低温水后成为置空倒罐,所述倒罐中的另一个倒罐或者所述定压冷罐用于输出所述低温水经储热升温成高温水后输送至所述置空倒罐;所述放热阶段,所述一个以上倒罐中的一个倒罐用于输出所述高温水经放热降温后输送至所述定压冷罐或者另一个倒罐,所述一个倒罐完成输出所述高温水后成为置空倒罐,所述倒罐中的另一个倒罐或所述定压热罐用于输出所述高温水经放热降温成低温水后输送至所述置空倒罐。
9.如权利要求7所述的用于水储放热系统的稳压装置,其特征在于,还包括定压管,所述输出单元的输入端和所述增压单元的输出端分别连接于所述定压管,所述多个储罐中的每个储罐的顶部分别与所述定压管连通;所述定压管用于导通所述多个储罐顶部的气相空间以使所述多个储罐内的压力平衡。
10.一种水储放热系统,其特征在于,包括如权利要求7~9任一所述的稳压装置,还包括进水管路和出水管路,所述进水管路包括进水总管和一一对应连接所述多个储罐的多个进水支管,所述多个进水支管分别连接所述进水总管;所述出水管路包括出水总管和一一对应连接所述多个储罐的多个出水支管,所述多个出水支管分别与所述出水总管连接;
所述水储放热系统还包括储能换热器,所述出水总管用于与所述储能换热器的进口端连接,所述进水总管用于与所述储能换热器的出口端连接;所述倒罐和所述定压冷罐用于在所述储热阶段通过所述出水支管输出所述低温水至所述出水总管并经由所述储能换热器换热升温成高温水,所述定压热罐和所述倒罐用于在所述储热阶段通过所述进水支管接收所述储能换热器输出至所述进水总管的高温水;
所述水储放热系统还包括释能换热器,所述出水总管与用于所述释能换热器的进口端连接,所述进水总管用于与所述释能换热器的出口端连接;所述倒罐和所述定压热罐用于在所述放热阶段通过所述出水支管输出所述高温水至所述出水总管并经由所述释能换热器放热降温成低温水,所述定压冷罐和所述倒罐用于在所述放热阶段通过所述进水支管接收从所述释能换热器输出至所述进水总管的低温水。
11.一种水储放热系统,其特征在于,包括如权利要求7~9任一所述的稳压装置,所述稳压装置还包括热水管路和冷水管路;所述热水管路包括热水总管和一一对应连接所述多个储罐的多个热水支管,所述多个热水支管分别与所述热水总管连接;所述冷水管路包括冷水总管和一一对应连接所述多个储罐的多个冷水支管,所述多个冷水支管分别与所述冷水总管连接;
所述水储放热系统还包括储能换热器,所述冷水总管用于连接所述储能换热器的进口端,所述热水总管用于连接所述储能换热器的出口端;所述倒罐和所述定压冷罐用于在所述储热阶段通过所述冷水支管输出所述低温水并经由所述冷水总管输送至所述储能换热器升温成高温水,所述定压热罐和所述倒罐用于在所述储热阶段通过所述热水支管接收所述储能换热器输出至所述热水总管的高温水;所述水储放热系统还包括释能换热器,所述冷水总管用于连接所述释能换热器的出口端,所述热水总管用于连接所述释能换热器的进口端;所述倒罐和所述定压热罐用于在所述放热阶段通过所述热水支管输出所述高温水并经由所述热水总管输送至所述释能换热器降温成低温水,所述定压冷罐和所述倒罐用于在所述放热阶段通过所述冷水支管接收所述释能换热器输出至所述冷水总管的低温水。
12.一种用于水储放热系统的稳压装置的稳压方法,其特征在于,基于如权利要求1~9任意一项所述的用于水储放热系统的稳压装置,所述稳压方法包括:在所述储热介质存储单元的压力低于第一预设压力时,所述增压单元将所述稳压容器内存储的所述保压气体增压后输送至所述储热介质存储单元;在所述储热介质存储单元的压力高于第一预设压力时所述输出单元接收从所述储热介质存储单元输出的保压气体并输送至所述稳压容器内存储。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311531384.5A CN117346577A (zh) | 2023-11-15 | 2023-11-15 | 水储放热系统及其稳压装置和稳压方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311531384.5A CN117346577A (zh) | 2023-11-15 | 2023-11-15 | 水储放热系统及其稳压装置和稳压方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117346577A true CN117346577A (zh) | 2024-01-05 |
Family
ID=89365102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311531384.5A Pending CN117346577A (zh) | 2023-11-15 | 2023-11-15 | 水储放热系统及其稳压装置和稳压方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117346577A (zh) |
-
2023
- 2023-11-15 CN CN202311531384.5A patent/CN117346577A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102536516B (zh) | 连续流热力泵 | |
CN113531388B (zh) | 一种液氢加氢站冷量回收利用系统及方法 | |
KR102566242B1 (ko) | 액화가스를 분배하는 방법 및 시스템 | |
US8091593B2 (en) | Method and device for filling a tank with a pressurized gas | |
JP5313338B2 (ja) | 低温流体をポンピングするデバイスおよび方法 | |
CN104456071B (zh) | 一种液化天然气槽车卸载装置和方法 | |
US10316825B2 (en) | Non-air compressed gas-based energy storage and recovery system and method | |
CN114109659B (zh) | 一种lpg燃料管路控制方法 | |
CN112212216B (zh) | 一种用于超临界二氧化碳布雷顿循环的充装及调试系统 | |
CN108953988B (zh) | 一种液氢汽化及自增压装置 | |
CN111536420A (zh) | 一种液态乙烷管道检修后安全充装系统与充装方法 | |
CN104728605A (zh) | 城市应急调峰lng储气库 | |
CN117346577A (zh) | 水储放热系统及其稳压装置和稳压方法 | |
AU2017433381B2 (en) | System and method to store and generate energy where a pressure is released into a liquid circuit which in turn moves a liquid turbine to generate power. | |
CN201651755U (zh) | 液氩输送装置 | |
US6338253B1 (en) | Method and apparatus for storing and supplying fuel to laser generators | |
CN217422950U (zh) | 一种带蒸发气回收的外增压式燃料电池用液氢增压供给系统 | |
CN217560432U (zh) | 一种移罐式高压高温热水储放热系统 | |
CN115654785A (zh) | 工程化大规模带背压的过冷液甲烷制备系统及制备方法 | |
CN114542953B (zh) | 一种废热利用的金属氢化物氢压缩机系统和方法 | |
JP5707043B2 (ja) | 移動式水素ステーションでの液化水素コンテナの加圧方法 | |
CN111365609A (zh) | 从加氢站为储氢容器进行加氢的方法和加氢站 | |
CN212456254U (zh) | 一种基于固态储供氢的加氢站系统 | |
CN219283780U (zh) | 一种液化气体能量优化系统 | |
JPH0548399B2 (zh) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |