CN206281203U - 一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置，其包括罐体、环形加热器、换热器、排废口和加料口，在罐体内部设置环形加热器，在罐体上表面设置换热器进口和换热器出口，在罐体的上表面设置加料口，在罐体的下表面设置排废口。本实用新型结构简单、设计科学合理、储能与换热在一个罐体内进行，占地小，换热效率高，热损失小，加热均匀，充分利用熔盐的传热蓄热性质，在低谷时段通过电能加热进行储能，在高峰时期通过换热装置输出热能，可广泛应用于热能储能领域。

Description

一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置

技术领域

本实用新型属于熔盐储能换热设备领域，尤其涉及一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置。

背景技术

目前，我国处于工业化的加速期，经济飞速发展，同时，以煤炭为主的能源生产和消费结构，严重破坏着生态环境，因此，我国的能源供需矛盾日益突出。电力方面，我国电网昼夜峰谷差日益扩大，目前的日负荷率约为50％～60％，负荷的增长就需要对电网进行升级或者增建，而如果采用传统的措施，则耗资巨大，同时，大规模的扩建也会导致电力设备平均利用时间下降、发电效率下降、经济效益降低。如果在电网低谷时，借助一定的技术手段将电通过蓄能装置储存起来，然后在用电高峰时使用，则可以移峰填谷，减小电网的峰谷差，所节约的电力资产额将十分巨大，并大幅提升电力资产的利用率，这是未来电网发展的主要发展方向。

蓄能装置领域中常使用熔盐作为传热蓄热介质。熔盐作为一种具有优良性能的传热蓄热介质，具有使用温度较高、热稳定性高、比热容高、对流传热系数高、粘度低和成本低等优点。如果在电低谷时段利用电能加热熔盐进行储能，然后在高峰时期通过换热装置将热量提供给工业企业进行制热生产或对接市政供暖系统，则会达到环保无污染和投资成本低等效果。

现有技术的熔盐储能装置，需配备多个反应装置，另需换热管道将熔盐输送至热能反应系统中，如专利ZL201410093965.X所述，加热装置、冷熔盐装置和热熔盐装置分别设置在三个罐体内，熔盐首先储存在冷熔盐存放设备中，熔盐通过加热装置加热后，进入热熔盐存放设备，再经过输送管道输送熔盐至热能反应系统，完成热量交换。这种系统的不足为：

(1)所需的熔盐储存和反应设备容量较大，需要较大的场地布置设备；

(2)根据与热能反应系统的距离，需安装一定长度的熔盐输送管道，成本较高；

(3)效能不高；

(4)使用熔盐作为载热介质，对于设备的材料和安全问题都要求较高。

发明内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置。该装置结构简单、设计合理、充分利用熔盐的传热蓄热性质，在低谷时段通过电能加热进行储能，在高峰时期通过换热装置输出热能，可广泛应用于热能储能领域。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置，包括罐体、环形加热器、换热器、排废口和加料口，在罐体内部设置环形加热器，在罐体内部竖直设置换热器，在罐体上表面设置换热器进口和换热器出口，在罐体的上表面设置加料口，在罐体的下表面设置排废口。

而且，所述的罐体由罐体顶部、罐体中部和罐体底部组成，罐体顶部的上表面和罐体底部的下表面均为弧面，罐体中部为圆柱体。

而且，所述的环形加热器包括竖直连接杆和片状加热环两部分，其中，竖直连接杆上端连接罐体上平面，下端延伸至罐体底部；片状加热环位于罐体中部，以罐体中心为轴由上至下水平均匀分布，其外径接连竖直连接杆。

而且，所述的竖直连接杆按照使用要求数量设置为m个，2≤m≤4，片状加热环按照使用要求数量设置为n个，1≤n≤10，所有片状加热环和竖直连接杆都同轴均布在罐体内部。

而且所述的换热器包括换热器进液管、换热板和换热器出液管，换热器采用多块换热板并排设置的方式，换热器进液管连接换热板进液端和换热器进口，换热器出液管连接换热板出液端和换热器出口。

而且，在所述的加料口上设置加料辅助装置，其由管体和盖板组成，管体上端设置盖板，管体与盖板密封连接。

而且，在所述的排废口上设置排废管道，排废管道与罐体底部下表面的弧面的切线的夹角为20°-60°。

而且，在罐体外壁的中部竖直设置四个支架。

而且，在罐体顶部的上表面设置安全阀。

而且，在罐体外壁的上、中、下部分别垂直设置一个热电偶，热电偶总数为三个。

而且，在罐体中部的外侧设置保温层，保温层由内向外分为硅酸铝层、石棉层和聚氨酯层。

本实用新型的优点和有益效果是：

(1)本装置将换热装置竖直设置于罐体内部，使装置占地小，更适于小空间内或局部地区的储能使用；

(2)放弃了熔盐输送管道，节约了设置长距离管道的成本；

(3)加热器采用的是环形加热器，环形加热器包括竖直连接杆和片状加热环两部分，所有片状加热环和竖直连接杆都同轴均布在罐体内部，水平设置的片状加热环能使熔盐受热更加均匀，加热效率更高；

(4)本装置的外侧设置有保温层，保温层可以防止热量向外的扩散，提高储能效率；

(5)本装置的换热器包括换热板、换热器进液管和换热器出液管；换热器采用多块换热板并排设置的方式，使得换热板的数量可根据实际情况调节，并且换热介质为水或油，这样使换热效率更高，生产加工方式更加灵活，安全性能也大大提高；

(6)本装置采用热性能优良的混合熔盐作为载热介质，晩上加热熔盐，将电能以热能的形式储存起来，白天再将储存的热量用于供热，充分利用了谷期电力，缓解电网峰谷差，节约了能源，通过使用谷期电力替代了煤燃烧，减少燃煤使用量，大大减少了对空气的污染。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1的俯视示意图。

其中1为罐体，2为环形加热器，3为竖直连接杆，4为片状加热环，5为支架，6为排废管道，7为热电偶，8为罐体底部，9为罐体中部，10为换热器出液管，11为换热板，12为换热器进液管，13为换热器顶部，14为加料辅助装置盖板，15为加料辅助装置管体，16为加料辅助装置，17为保温层，18为安全阀。

具体实施方式

下面结合附图与具体的实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

实施例1：

一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置，包括罐体1、环形加热器2、换热器10-12、加料口和排废口，罐体由罐体底部8、罐体中部9和罐体顶部13组成，罐体顶部和罐体下部均呈弧形，罐体中部为圆柱体。在罐体中部设置环形加热器2，竖直连接杆3上端连接罐体上平面，下端延伸至罐体底部9，竖直连接杆距罐体内壁的距离为罐体半径的1/6，竖直连接杆底端至罐体底部的距离为加热器长度的1/6；片状加热环4以罐体中心为轴由上至下水平均匀分布，其外径接连竖直连接杆；所述的竖直连接杆按照使用要求数量设置为2个，片状加热环按照使用要求数量设置为3个，如图1所示。在罐体内部竖直设置换热器，换热器包括换热器进液管12、换热板11和换热器出液管10，换热板为并排设置，换热板数量为6排，换热器进液管连接换热板进液端和换热器进口，换热器出液管连接换热板出液端和换热器出口。在罐体的上表面设置加料口，加料辅助装置盖板14和盖板上端的管体15共同构成加料孔上设置加料辅助装置16，盖板与管体密封连接。在罐体底部的下表面设置排废口，在所述的排废口上设置排废管道6，排废管道与罐体底部下表面的弧面的切线的夹角为20°，管道的直径为罐体直径的1/10。在罐体外壁的中部竖直设置四个支架5，支架的长度为罐体半径的1/6。在罐体顶部的上表面设置安全阀17。在罐体外壁的上、中、下部分别垂直设置一个热电偶7，热电偶总数为三个并在同一竖直线上，其间距相等。在罐体中部的外侧包有5cm厚的保温层17，保温层由内向外分为硅酸铝层、石棉层和聚氨酯硬泡层。

实施例2：

一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置，包括罐体、环形加热器、换热器、加料口和排废口，罐体由罐体底部、罐体中部和罐体顶部组成，罐体顶部和罐体下部均呈弧形，罐体中部为圆柱体。在罐体中部设置环形加热器，竖直连接杆上端连接罐体上平面，下端延伸至罐体底部，竖直连接杆距罐体内壁的距离为罐体半径的1/5，竖直连接杆底端至罐体底部的距离为加热器长度的1/5；片状加热环以罐体中心为轴由上至下水平均匀分布，其外径接连竖直连接杆；所述的竖直连接杆按照使用要求数量设置为4个，片状加热环按照使用要求数量设置为6个。在罐体内部竖直设置换热器，换热器包括换热器进液管、换热板和换热器出液管，换热板为并排设置，换热板数量为8排，换热器进液管连接换热板进液端和换热器进口，换热器出液管连接换热板出液端和换热器出口。在罐体的上表面设置加料口，加料辅助装置盖板和盖板上端的管体共同构成加料孔上设置加料辅助装置，盖板与管体密封连接。在罐体底部的下表面设置排废口，在所述的排废口上设置排废管道，排废管道与罐体底部下表面的弧面的切线的夹角为40°，管道的直径为罐体直径的1/9。在罐体外壁的中部竖直设置四个支架，支架的长度为罐体半径的1/4。在罐体顶部的上表面设置安全阀。在罐体外壁的上、中、下部分别垂直设置一个热电偶，热电偶总数为三个并在同一竖直线上，其间距相等。在罐体中部的外侧包有8cm厚的保温层，保温层由内向外分为硅酸铝层、石棉层和聚氨酯硬泡层。

本装置的使用包括储能阶段与换热阶段：储能阶段，热能由环形加热器传递至罐体中间位置，形成由四周向中间的热量传递流，直至罐体内部各位置的熔盐的温度一致；换热阶段，低温换热介质通过换热进口进入罐体内的换热器，与高温的熔盐进行热量交换，低温换热介质吸收热量后由换热器出口排出，中间位置的热量被交换走，四周的热量向中间传递，形成由四周向中间的热量传递流。储能阶段和换热阶段中罐体内部存在的热量差会形成热量传递流，这有助于热量在罐体内部的均匀分布，无需其他辅助装置，完全依靠加热器和换热器的形态和位置设置。

使用时，将使用环形加热器的熔盐储能换热装置的罐体通过位于四周的支架安装于指定位置，通过罐体上方的加料辅助装置将熔盐放入罐体内，在电低谷时，将环形加热器通电，对罐体内的熔盐进行加热，通过热电偶对罐内的温度进行监测，当熔盐加热至温度300-500摄氏度时停止供电；罐体外部的保温装置可以防止热量扩散；在电高峰时，将换热装置内通入放热介质，如水或油，放热介质吸收熔盐的热量并通过管道传递出去，完成储能换热的整个过程。

以上对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置，其特征在于：包括罐体、环形加热器、换热器、排废口和加料口，在罐体内部设置环形加热器，在罐体上表面设置换热器进口和换热器出口，在罐体的上表面设置加料口，在罐体的下表面设置排废口；所述的罐体由罐体顶部、罐体中部和罐体底部组成，罐体顶部的上表面和罐体底部的下表面均为弧面，罐体中部为圆柱体。

2.根据权利要求1所述的一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置，其特征在于：所述的环形加热器包括竖直连接杆和片状加热环两部分，其中，竖直连接杆上端连接罐体上平面，下端延伸至罐体底部；片状加热环位于罐体中部，以罐体中心为轴由上至下水平均匀分布，其外径接连竖直连接杆；所述的竖直连接杆按照使用要求数量设置为m个，2≤m≤4，片状加热环按照使用要求数量设置为n个，1≤n≤10，所有片状加热环和竖直连接杆都同轴均布在罐体内部。

3.根据权利要求1所述的一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置，其特征在于：所述的换热器包括换热器进液管、换热板和换热器出液管，换热器采用多块换热板并排设置的方式，换热器进液管连接换热板进液端和换热器进口，换热器出液管连接换热板出液端和换热器出口。

4.根据权利要求1所述的一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置，其特征在于：在所述的加料口上设置加料辅助装置，其由管体和盖板组成，管体上端设置盖板，管体与盖板密封连接。

5.根据权利要求1所述的一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置，其特征在于：在所述的排废口上设置排废管道，排废管道与罐体底部下表面的弧面的切线的夹角为20°-60°。

6.根据权利要求1所述的一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置，其特征在于：在罐体外壁的中部竖直设置四个支架。

7.根据权利要求1所述的一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置，其特征在于：在罐体顶部的上表面设置安全阀。

8.根据权利要求1所述的一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置，其特征在于：在罐体外壁的上、中、下部分别垂直设置一个热电偶，热电偶总数为三个。

9.根据权利要求1所述的一种使用环形加热器的熔盐储能换热装置，其特征在于：在罐体中部的外侧设置保温层，保温层由内向外分为硅酸铝层、石棉层和聚氨酯层。