CN208382321U - 一种带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统，该系统包括低温熔盐罐、低温熔盐泵、熔盐电加热器、高温熔盐罐、高温熔盐泵、混盐熔盐泵、静态混合器、给水泵、除氧器、循环水泵、预热器、蒸发器和热用户；所述高温熔盐罐通过高温熔盐泵及相应的熔盐管道与静态混合器的一个入口连接，低温熔盐罐通过混盐熔盐泵及相应的熔盐管道与静态混合器的另一入口连接，所述低温熔盐罐的一个出口通过低温熔盐泵经熔盐电加热器加热后进入高温熔盐罐内；所述静态混合器的出口连接蒸发器的熔盐入口。该系统通过增设一套熔盐静态混合器可使换热器两端温差降低100℃左右，显著降低换热器制造难度及制造成本，使其适用于熔盐储能系统中的大温差换热过程。
Description
技术领域
本实用新型涉及熔盐储能供热技术领域，尤其是一种带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统。
背景技术
随社会经济的发展，对供热的需求不断上升，燃煤消耗量也越来越大，面对燃煤引发的一系列环境问题，储能技术越来越受到各用热行业的极大关注，尤其在相关地方政府下发关停一些不达标的燃煤小锅炉政策后，“煤改电”储能技术顺应政策要求应运而生。二元熔盐Solar Salt作为光热发电的储能介质，已经成熟应用于国外光热电站储能系统中。熔盐具有温差大，热容高，环境友好无污染等特点，是极好的中高温蓄热材料。
由于熔盐的熔点较高如二元熔盐Solar Salt的熔点为220℃，为最大限度地利用熔盐的储能温区，一般高温熔盐的工作温度都较高(＞400℃)，而在熔盐储能供热系统中，热用户要求的温度参数往往是180—200℃的高温热水或蒸汽，导致熔盐/水(蒸汽)换热器两端温差过大，最大温差约200℃左右，但在实际工程中，换热器两侧介质温差过大，换热器所承受的温度应力越大，换热器也就越难制造，造价越高，不利于储能供热系统的推广使用。
实用新型内容
针对上述存在的问题，本实用新型的目的是，提供一种带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统，该供热系统针对高温熔盐储能供热系统中换热器换热温差大、换热困难、换热器制造难度大的问题对现有系统进行改进，通过增设一套熔盐静态混合器可使换热器两端温差降低100℃左右，显著降低换热器制造难度及制造成本，使其适用于熔盐储能系统中的大温差换热过程。
本实用新型的技术方案是：一种带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统，其特征在于该系统包括低温熔盐罐、低温熔盐泵、熔盐电加热器、高温熔盐罐、高温熔盐泵、混盐熔盐泵、静态混合器、给水泵、除氧器、循环水泵、预热器、蒸发器和热用户；
所述高温熔盐罐通过高温熔盐泵及相应的熔盐管道与静态混合器的一个入口连接，低温熔盐罐通过混盐熔盐泵及相应的熔盐管道与静态混合器的另一入口连接，所述低温熔盐罐的一个出口通过低温熔盐泵经熔盐电加热器加热后进入高温熔盐罐内；所述静态混合器的出口连接蒸发器的熔盐入口，蒸发器的熔盐出口连接低温熔盐罐，蒸发器的热工质出口引出三条支路，第一条支路直接连接热用户，根据热用户的用热方式判断是否有冷凝水回收，如有冷凝水回收则冷凝水由给水泵泵入除氧器中；
第二条支路连接预热器的一侧进口，预热器的一侧出口连接除氧器，除氧器的出口通过循环水泵连接预热器的另一侧进口；
第三条支路直接连接除氧器；
所述预热器的另一侧出口连接所述蒸发器的热工质进口。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型带有静态混合器的熔盐储能供热系统，将静态混合器应用在供能储热领域以降低蓄热介质温度，通过静态混合器的作用将高低温熔盐先进行混合后得到温度低于高温熔盐的中温熔盐，再与蒸发器进行换热，进而显著减少蒸发器两端的换热温差。整个系统结构简单、操作方便、控制简单、成本低，非常适于工业推广应用，具有巨大的经济效益。
附图说明
图1为本实用新型带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统的结构示意图；
图中，1低温熔盐罐、2低温熔盐泵、3熔盐电加热器、4高温熔盐罐、5高温熔盐泵、6混盐熔盐泵、7静态混合器、8给水泵、9除氧器、10循环水泵、11预热器、12蒸发器、13热用户。
具体实施方式
下面结合实施例及附图进一步解释本实用新型，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。
本实用新型一种带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统(简称系统或供热系统，参见图1)包括低温熔盐罐1、低温熔盐泵2、熔盐电加热器3、高温熔盐罐4、高温熔盐泵5、混盐熔盐泵6、静态混合器7、给水泵8、除氧器9、循环水泵10、预热器11、蒸发器12和热用户13；
所述高温熔盐罐4通过高温熔盐泵5及相应的熔盐管道与静态混合器7的一个入口连接，低温熔盐罐1通过混盐熔盐泵6及相应的熔盐管道与静态混合器的另一入口连接，所述低温熔盐罐的一个出口通过低温熔盐泵2经熔盐电加热器3加热后进入高温熔盐罐4内；所述静态混合器7的出口连接蒸发器12的熔盐入口，蒸发器12的熔盐出口连接低温熔盐罐1，蒸发器的热工质出口引出三条支路，第一条支路直接连接热用户13，根据热用户的用热方式判断是否有冷凝水回收，如有冷凝水回收则冷凝水由给水泵8泵入除氧器9中，进行下一循环；
第二条支路连接预热器11的一侧进口，预热器11的一侧出口连接除氧器9，除氧器9的出口通过循环水泵10连接预热器11的另一侧进口；蒸发器内出来的热工质作为热源加热来自除氧器9的冷凝水至180℃，蒸汽冷却后则回到除氧器9；
第三条支路直接连接除氧器9，蒸发器内出来的热工质作为热源除去给水泵送入的给水(冷凝水)中的氧气，并将除氧器9中的给水(冷凝水)加热到104℃；
所述预热器的另一侧出口连接所述蒸发器的热工质进口。
本实用新型中所述的热用户不仅仅限于工业蒸汽用户，也可以是二次供暖网的热源，且其温度可根据用户需求调节。
本实用新型带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统的工作过程是：
夜间低谷电时段，置于低温熔盐罐1中的低温熔盐(低温熔盐的工作温度设定为190℃)通过低温熔盐泵2泵入熔盐电加热器3中加热变成高温熔盐(高温熔盐的工作温度设定为405℃)，并储存在高温熔盐罐4中，完成熔盐蓄热过程；
待末端热用户13需要热量时，高温熔盐泵5、混盐熔盐泵6分别将高温熔盐及低温熔盐同时泵入静态混合器7中混合，混合后的熔盐温度介于高温熔盐和低温熔盐的工作温度之间(为300℃)，经过蒸发器12后，熔盐温度降为190℃后返回低温熔盐罐1中。
本实施例热用户仅以185℃的饱和蒸汽为例。用热侧的系统给水经给水泵8流经除氧器9、循环水泵10、预热器11后进入蒸发器12，与来自静态混合器7的300℃混合熔盐换热，换热后产生185℃的饱和蒸汽(185℃的饱和蒸汽是从蒸发器12出来的，整个流程是：104℃的给水经循环水泵10进入预热器11，在预热器11处被加热到180℃，之后180℃的饱和水进入蒸发器12，经蒸发器12加热变为185℃的饱和蒸汽。)，经蒸发器12分离，热蒸汽分三条支路流出，第一条支路蒸汽直接送往热用户，该热用户可以为工业用蒸汽用户，根据热用户的用热方式判断是否有冷凝水回收，如有冷凝水回收则冷凝水由给水泵8泵入系统，进行下一循环；第二条支路蒸汽进入预热器11，作为热源加热来自除氧器9的冷凝水至180℃，蒸汽冷却后则回到除氧器9；第三条支路蒸汽直接进入除氧器9，作为热源除去给水(冷凝水)中的氧气，并将除氧器9中的给水(冷凝水)加热到104℃。增设除氧器的目的是为了给系统给水、预热器11的蒸汽冷凝水除氧和加热，因为水里氧气多的话易对设备产生腐蚀；受除氧器运行压力限制，除氧器出口温度一般为104℃，为防止进入蒸发器12的给水温度太低造成熔盐冻堵在蒸发器内，从除氧器出来的系统给水需经循环水泵10泵入预热器11再次加热到180℃，进入蒸发器换热，这里增设预热器的目的主要是加热系统给水，提升给水温度，因为熔盐有凝固点，如果给水温度太低的话，熔盐就很容易凝固在蒸发器内，造成系统冻堵，所以一定要提升给水温度，使给水温度处于熔盐凝固点之上，保证熔盐不凝固，保证系统安全运行。
本实用新型带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统可以有效提高熔盐的使用温度，在相同的蓄热量Q基础上，如在没有静态混合器的储能供热系统中，储能高温熔盐的温度为300℃，换热后的低温熔盐温度为190℃，储能温差为110℃，根据热量平衡公式
Q＝cmΔt
在不考虑熔盐裕量及换热效率的条件下，计算储能熔盐用量为Q/(c*110)。增设静态混合器后，储能高温熔盐的使用温度可达405℃，换热后的低温熔盐温度为190℃，储能温差为215℃，根据热量平衡公式计算可得储能熔盐用量为Q/(c*215)，其用量仅为未增设静态混合器熔盐用量的51.2％。由此可见，增设静态混合器的熔盐储能供热系统显著减少了熔盐的使用量，缩小储能装置体积，节约系统占地面积，熔盐泵的流量相应降低，显著降低泵耗电量。
上述过程中采用的储能熔盐为低熔点熔盐，其熔点为115℃，为保证其在换热过程中不凝固，蒸发器换热后的低温熔盐温度设定为190℃，此低熔点储能熔盐的上限使用温度高于405℃，但为降低储罐制造材料费，本系统中取储热高温熔盐的温度为405℃。
本实用新型中储能高温熔盐的使用温度还可以进一步提高，当温度再提高时会对高温熔盐罐的材质要求更加严格，本申请选用碳钢制成的高温熔盐罐，其储存高温熔盐的使用温度上限为405℃，如果侧重于减少高温熔盐的用量或增大其储能能力，可以选用其他耐高温材质制成的高温熔盐罐，熔盐用量更少，设备体积更小。
本实用新型带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统在系统结构上仅需增设一台混盐泵及对应的熔盐管道、阀门即可实现高温储能、低温混盐换热的过程，整个系统结构简单、操作方便、控制简单、成本低，非常适于工业推广应用。
本实用新型未述及之处适用于现有技术。
Claims (2)
1.一种带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统，其特征在于该系统包括低温熔盐罐、低温熔盐泵、熔盐电加热器、高温熔盐罐、高温熔盐泵、混盐熔盐泵、静态混合器、给水泵、除氧器、循环水泵、预热器、蒸发器和热用户；
所述高温熔盐罐通过高温熔盐泵及相应的熔盐管道与静态混合器的一个入口连接，低温熔盐罐通过混盐熔盐泵及相应的熔盐管道与静态混合器的另一入口连接，所述低温熔盐罐的一个出口通过低温熔盐泵经熔盐电加热器加热后进入高温熔盐罐内；所述静态混合器的出口连接蒸发器的熔盐入口，蒸发器的熔盐出口连接低温熔盐罐，蒸发器的热工质出口引出三条支路，第一条支路直接连接热用户，根据热用户的用热方式判断是否有冷凝水回收，如有冷凝水回收则冷凝水由给水泵泵入除氧器中；
第二条支路连接预热器的一侧进口，预热器的一侧出口连接除氧器，除氧器的出口通过循环水泵连接预热器的另一侧进口；
第三条支路直接连接除氧器；
所述预热器的另一侧出口连接所述蒸发器的热工质进口。
2.根据权利要求1所述的带有熔盐静态混合器的熔盐储能供热系统，其特征在于所述的热用户为工业蒸汽用户或二次供暖网的热源。
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2018
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