CN215723488U - 自然循环熔盐储能换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自然循环熔盐储能换热装置，其包括有罐体，罐体的内部密封固定有水平设置的橡胶隔膜，橡胶隔膜将罐体分割成上部缓冲室和下部储热室，上部缓冲室的顶端设有通气口；下部储热室的侧壁上设有加料口、排废口，下部储热室内填充有换热介质，下部储热室的内部固定有竖直设置的换热盘管，下部储热室的底部侧壁上设有换热盘管的入口，下部储热室的顶部侧壁上设有换热盘管的出口，换热盘管的内部固定设有筒体，筒体的上下两端均为敞口，在筒体内竖直固定有加热盘管，下部储热室的底部侧壁上设有加热盘管的出口，下部储热室的顶部侧壁上设有加热盘管的入口。

Description

自然循环熔盐储能换热装置

技术领域：

本实用新型涉及熔盐储能换热设备领域，具体涉及自然循环熔盐储能换热装置。

背景技术：

为响应国家关于新能源消纳、提高火电机组运行灵活性的政策要求,满足电网电力辅助服务市场运营规则,增强火电机组在电力辅助服务调峰市场的竞争力和盈利能力,各火力发电企业积极进行机组灵活性改造,实现热电解耦,在保证机组深度调峰能力的同时保障城市供热，现有的方案有以下几种：

低压缸切除方案：将低压缸进汽抽出行联产供热，是低压缸仅保持非常少量的冷却蒸汽，使低压缸在高真空条件下“零出力”运行。此方案会引起低压缸过热、振动、叶片水蚀等汽轮机安全问题。

配置电锅炉方案：机组深调峰供热不足时，将一部分机组发电用于电锅炉加热蒸汽进行供热，此方案能耗损失较大。

旁路供热改造：供热机组深调峰时，采用高压旁路供热或者高低压旁路联合供热。此方案的不足之处，在于直接将高品质蒸汽减温减压用于供热，热经济性较差；且由于蒸汽参数等级较高，抽汽流量变化可能引起汽轮机轴向推力变化和叶片强度超限等危及机组运行安全性的问题。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种自然循环熔盐储能换热装置。

本实用新型由如下技术方案实施：自然循环熔盐储能换热装置，其包括有罐体，所述罐体的内部密封固定有水平设置的橡胶隔膜，所述橡胶隔膜将所述罐体分割成上部缓冲室和下部储热室，所述上部缓冲室的顶端设有通气口；

所述下部储热室的侧壁上设有加料口、排废口，所述下部储热室内填充有换热介质，所述下部储热室的内部固定有竖直设置的换热盘管，所述下部储热室的底部侧壁上设有所述换热盘管的入口，所述下部储热室的顶部侧壁上设有所述换热盘管的出口，所述换热盘管的内部固定设有筒体，所述筒体的上下两端均为敞口，在所述筒体内竖直固定有加热盘管，所述下部储热室的底部侧壁上设有所述加热盘管的出口，所述下部储热室的顶部侧壁上设有所述加热盘管的入口。

进一步的，所述筒体为变径筒，所述变径筒的直径由上至下依次增大。

进一步的，所述换热盘管与所述变径筒的形状相匹配。

进一步的，所述换热盘管的入口与供热管网的出口管线连接，所述供热管网的入口与所述换热盘管的出口管线连接。

进一步的，所述加热盘管的入口与汽轮机的蒸汽出口管线连接，所述加热盘管的出口与凝汽器的入口管线连接。

进一步的，所述换热介质为熔盐。

进一步的，所述筒体通过支撑架与所述罐体的内壁固定连接。

进一步的，所述罐体的外壁固定有保温层。

进一步的，所述下部储热室的底部设有第一热电偶，所述下部储热室的顶部设有第二热电偶。

本实用新型的优点：该装置具有占地面积小、成本低，结构简单，不需要其他的辅助设备，只与汽轮机的蒸汽出口和供热管网的入口相连，不会对机组安全产生影响，保证了汽轮机的安全性，同时相对于其他技术换热损失较小；在该装置的供热侧热源短时间失去时，需求侧仍然能够继续输出热能，本装置用于火力供热发电机组的热网交换器处，可实现热电解耦；橡胶隔膜能产生形变，为熔盐热胀冷缩提供足够的空间，减少罐体的形变；在变径作用下增加了变径筒顶端的流速，加快了循环的速率，提供驱动力，换热盘管与变径筒的形状相匹配，换热盘管更好与变径筒的顶部出来的熔盐接触，增加了换热效果；第一热电偶、第二热电偶的作用是检测熔盐的最低温度值和最高温度值，实现对罐体内部运行状况的自动控制，方便对汽轮机的蒸汽进气量、供热管网的进水量进行调节，使罐体内熔盐的温度值处于运行的标准值。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为该实用新型的结构示意图；

图中：罐体1、橡胶隔膜2、上部缓冲室3、下部储热室4、通气口5、加料口6、排废口7、换热介质8、换热盘管9、筒体10、变径筒101、支撑架11、加热盘管12、供热管网13、汽轮机14、凝汽器15、保温层16、第一热电偶17、第二热电偶18。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，自然循环熔盐储能换热装置，其包括有罐体1，罐体1的内部密封固定有水平设置的橡胶隔膜2，橡胶隔膜2能产生形变，为熔盐热胀冷缩提供足够的空间，减少罐体1的形变，橡胶隔膜2将罐体1分割成上部缓冲室3和下部储热室4，上部缓冲室3的顶端设有通气口5，通气口5的作用是在橡胶隔膜2变形时，给上部缓冲室3提供气体进出通道。

下部储热室4的侧壁上设有加料口6、排废口7，一次加料、排废后关闭加料口6、排废口7上的阀门，使得该装置封闭运行，下部储热室4内填充有换热介质8，换热介质8为熔盐，熔盐有不同于水溶液的诸多性质，主要包括：熔盐为离子熔体，通常由阳离子和阴离子组成，具有良好的导电性能，其导电率比电解质溶液高1个数量级；具有广泛的使用温度范围，通常的熔盐使用温度在300～1000℃之间，新研发的低熔点混合熔盐使用温度更是扩大到了60～1000℃；饱和蒸汽压低，保证了高温下熔盐设备的安全性；热容量大；对物质有较高的溶解能力；低粘度；化学稳定性好；原料易获得，价格低廉，与常见的高温传热蓄热介质——导热油和液态金属相比，绝大多数熔盐的价格都非常低廉，且容易获得，熔盐作为换热介质8能将热量储存起来用于供热管网13的换热，在供热侧热源短时间失去时，需求侧仍然能够继续输出热能，本装置用于火力供热发电机组的热网交换器处，可实现热电解耦。

下部储热室4的内部固定有竖直设置的换热盘管9，作为最优选择，下部储热室4的底部侧壁上设有换热盘管9的入口，下部储热室4的顶部侧壁上设有换热盘管9的出口，这样能实现至下而上的逐步换热，换热盘管9的内部固定设有筒体10，筒体10通过支撑架11与罐体1的内壁固定连接，筒体10的上下两端均为敞口，在筒体10内竖直固定有加热盘管12，作为最优选择，下部储热室4的底部侧壁上设有加热盘管12的出口，下部储热室4的顶部侧壁上设有加热盘管12的入口，这样能实现至上而下的逐步对熔盐加热，将换热盘管9中介质更好的加热到要求值，换热盘管9的入口与供热管网13的出口管线连接，供热管网13的入口与换热盘管9的出口管线连接，加热盘管12的入口与汽轮机14的蒸汽出口管线连接，加热盘管12的出口与凝汽器15的入口管线连接，电低谷时，汽轮机14发电的过程中将汽轮机14的蒸汽出口抽出的蒸汽送入加热盘管12中加热熔盐，使熔盐温度增高，而在外侧换热盘管9内流通的待加热的水会促使周围熔盐温度降低，熔盐密度增大，在加热盘管12周围的熔盐温度增高后密度会变小，而在换热盘管9内的流通有水，对周围的熔盐外侧的熔盐由于远离加热盘管12温度低，熔盐密度大，因为存在密度差，熔盐在筒体10的作用下自然产生一个由内向外的循环流动，增加了换热盘管9的效率，将加热盘管12中的热量储存在熔盐中；电高峰时，停止供电，供热管网13将内部的热量换热出去。

筒体10为变径筒101，变径筒101的直径由上至下依次增大，在变径作用下增加了熔盐在变径筒101顶端的流速，加快了循环的速率，提供驱动力，换热盘管9与变径筒101的形状相匹配，换热盘管9更好与变径筒101的顶部出来的熔盐接触，增加了换热效果。

罐体1的外壁固定有保温层16，保温层16的作用是对罐体1的内部热量进行保温，防止热量损失，保温层16可使用现有的保温材料。

下部储热室4的底部设有第一热电偶17，第一热电偶17的作用是检测熔盐的最高温度值，下部储热室4的顶部设有第二热电偶18，第二热电偶18的作用是检测熔盐的最低温度值，实现对罐体1内部运行状况的自动控制，方便对加热盘管12的蒸汽进、出气量、换热盘管9的进、出水量进行调节，使罐体1内熔盐的温度值处于运行的保证值。

具有占地面积小、设备简单、只与汽轮机14的蒸汽出口和供热管网13相连，不会对机组安全产生影响，同时相对于其他技术换热损失较小。

使用说明：

电低谷时，汽轮机14发电的过程中将汽轮机14的蒸汽出口抽出的蒸汽送入加热盘管12中加热熔盐，在变径筒101的作用，加速了熔盐的流通速度，变径筒101内部的熔盐加热后顺着变径筒101向上流动，经过换热盘管9后，顺着变径筒101从其底部流回，实现了对熔盐的均匀加热，同时换热盘管9内通入供热管网13的水，熔盐在自循环的过程中对换热盘管9的水加热，在电高峰时，停止供电，换热盘管9中的水带走熔盐的热量，熔盐密度增大，同时与远离换热盘管9的熔盐形成密度差，保证熔盐循环，直到将罐体1中熔盐储存的热量置换到换热盘管9中，该过程能维持一定的时间，即使断电也能保证对用户供热的正常进行。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.自然循环熔盐储能换热装置，其特征在于，其包括有罐体，所述罐体的内部密封固定有水平设置的橡胶隔膜，所述橡胶隔膜将所述罐体分割成上部缓冲室和下部储热室，所述上部缓冲室的顶端设有通气口；

所述下部储热室的侧壁上设有加料口、排废口，所述下部储热室内填充有换热介质，所述下部储热室的内部固定有竖直设置的换热盘管，所述下部储热室的底部侧壁上设有所述换热盘管的入口，所述下部储热室的顶部侧壁上设有所述换热盘管的出口，所述换热盘管的内部固定设有筒体，所述筒体的上下两端均为敞口，在所述筒体内竖直固定有加热盘管，所述下部储热室的底部侧壁上设有所述加热盘管的出口，所述下部储热室的顶部侧壁上设有所述加热盘管的入口。

2.根据权利要求1所述的自然循环熔盐储能换热装置，其特征在于，所述筒体为变径筒，所述变径筒的直径由上至下依次增大。

3.根据权利要求2所述的自然循环熔盐储能换热装置，其特征在于，所述换热盘管与所述变径筒的形状相匹配。

4.根据权利要求3所述的自然循环熔盐储能换热装置，其特征在于，所述换热盘管的入口与供热管网的出口管线连接，所述供热管网的入口与所述换热盘管的出口管线连接。

5.根据权利要求4所述的自然循环熔盐储能换热装置，其特征在于，所述加热盘管的入口与汽轮机的蒸汽出口管线连接，所述加热盘管的出口与凝汽器的入口管线连接。

6.根据权利要求1至5任一所述的自然循环熔盐储能换热装置，其特征在于，所述换热介质为熔盐。

7.根据权利要求1所述的自然循环熔盐储能换热装置，其特征在于，所述筒体通过支撑架与所述罐体的内壁固定连接。

8.根据权利要求1所述的自然循环熔盐储能换热装置，其特征在于，所述罐体的外壁固定有保温层。

9.根据权利要求1所述的自然循环熔盐储能换热装置，其特征在于，所述下部储热室的底部设有第一热电偶，所述下部储热室的顶部设有第二热电偶。

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