CN216814312U - 一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，包括蓄热罐、电极锅炉、换热器、第一熔盐泵、第二熔盐泵，所述蓄热罐的蓄热介质以及所述电极锅炉的工作介质均为熔盐；所述蓄热罐的热介质口串接第一阀门后，并接第三阀门、第七阀门、第八阀门，所述第三阀门接入电极锅炉，所述第七阀门串接第二熔盐泵后，接入换热器，所述第八阀门接入换热器；所述蓄热罐的冷介质口串接第二阀门后，并接第六阀门、第四阀门、第五阀门，所述第六阀门接入换热器，所述第四阀门串接第一熔盐泵后，接入电极锅炉，所述第五阀门接入电极锅炉。电极锅炉、蓄热罐采用单一熔盐介质，可直接进行换热，不需要换热器，从而能够减少设备，降低投资成本，运行更稳定。

Description

一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统

【技术领域】

本实用新型涉及供热系统的技术领域，特别是一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统。

【背景技术】

在储能技术里，储热是除了抽水蓄能和化学储能外，比较有发展前景的一项技术；而熔盐储热技术由于蓄热密度高，供热工况稳定可调，占地面积小，零排放，零污染，使用寿命比较长，除了在光热电站以外，也开拓出比较多的应用场景。例如，在清洁供暖领域，光伏、风电等新能源发电侧借助大型蓄热装置及大功率电极锅炉等设备，将电能或热能转化为介质的内能以实现存储或释放，减少“弃风弃光”，实现“移峰填谷”，降低新能源发电的不稳定性对电网的冲击；在工业用热领域，在配套峰谷电价并执行政策到位的地区，储热电锅炉应用于工业蒸汽领域，成本已经可以与燃气相当，在目前天燃气价格剧增局势下，更具有优势。

蓄热罐是储热系统的核心设备之一。根据其应用型式，可分为单罐蓄热和双罐蓄热。大型光热电站普遍应用双罐蓄热。而在中小型供热项目中，单罐储热因其设备简单、成本较低，得到较广泛的业界关注与应用。采用单罐蓄热时，罐内高、低温蓄热流体在交界处由于对流换热会形成斜温层现象。为了在罐内蓄热和供热过程中形成尽量薄的斜温层，需要改良设计熔盐分布器；此外，高温的进盐管可以达到560℃以上，大中型蓄热罐罐体的膨胀量和进盐管道的不同，大温差、大尺寸更会加剧连接部位的应力破坏风险统。

【实用新型内容】

本实用新型的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，该系统中的电极锅炉、蓄热罐采用单一熔盐介质，可直接进行加热、蓄热和对外供热，锅炉和蓄热系统之间不需要换热器，从而能够减少设备，降低投资成本，运行更稳定。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，包括蓄热罐、电极锅炉、换热器、第一熔盐泵、第二熔盐泵，所述蓄热罐的蓄热介质以及所述电极锅炉的工作介质均为熔盐，所述蓄热罐的顶部设有热介质口，底部设有冷介质口；所述蓄热罐的热介质口串接第一阀门后，并接第三阀门、第七阀门、第八阀门的一端接口，所述第三阀门的另一端接口接入电极锅炉的工作介质出口，所述第七阀门的另一端接口串接第二熔盐泵后，接入换热器的介质入口，所述第八阀门的另一端接口接入换热器的介质入口；所述蓄热罐的冷介质口串接第二阀门后，并接第六阀门、第四阀门、第五阀门的一端接口，所述第六阀门的另一端接口接入换热器的介质出口，所述第四阀门的另一端接口串接第一熔盐泵后，接入电极锅炉的工作介质入口，所述第五阀门的另一端接口接入电极锅炉的工作介质入口。

作为优选，所述蓄热罐的内部设有与热介质口相连通的上部布盐器、与冷介质口相连通的下部布盐器，所述上部布盐器、下部布盐器上分别设有若干个与蓄热罐的内腔相连通的布盐孔。

作为优选，所述上部布盐器、下部布盐器的管壁上分别包覆有若干个PTC加热片，所述PTC加热片呈间隔分布。

作为优选，所述上部布盐器、下部布盐器上还安装有若干个与PTC加热片电性连接的温控器，用于实时监测布盐器的管壁温度。

作为优选，所述蓄热罐的内壁设有上支座，所述上支座的上方安装有第一托架，所述上部布盐器可活动地承托于第一托架的上方。

作为优选，所述蓄热罐的内壁设有下支座，所述下支座的上方设有第二托架，所述下支座与第二托架之间通过若干个弹簧支架相连接，所述下部布盐器可活动地承托于第二托架的上方。

作为优选，所述上部布盐器包括自下至上依次设置的一级布盐器、二级布盐器、三级布盐器，所述一级布盐器通过若干个沿轴向设置的第一辅助分支与二级布盐器连通，所述二级布盐器通过若干个沿轴向设置的第二辅助分支与三级布盐器连通。

作为优选，所述一级布盐器包括若干个周向均布的一级分支管道，所述二级布盐器包括若干个周向均布的二级分支管道，所述一级分支管道与所述二级分支管道一一对应布置，两者通过第一辅助分支与一级分支管道相连通；所述二级分支管道的两端设有第二辅助分支，所述三级布盐器包括自内之外依次设置的两组布盐盘，所述二级分支管道通过两个第二辅助分支分别与两组布盐盘连通。

作为优选，所述布盐盘包括内圈布盐环、外圈布盐环，以及连接于内圈布盐环与外圈布盐环之间的若干辅助连通分支。

作为优选，所述下部布盐器与上部布盐器的结构相同，且两者相对称设置。

本实用新型的有益效果：

1、蓄热介质和锅炉工质均为熔盐，结构紧凑。储热罐为单罐设置，占地面积。因为全部利用熔盐，单一熔盐介质减少设备，较少投资，减少安装空间，运行更稳定。锅炉房和外界负荷只有一次换热，效率更高。

2、采用熔盐单罐斜温层蓄热，并在布盐器设置加热体，能够预热管道，避免冷态启动流道阻塞的问题。

3、布盐器上设置温控器，可实时检测布盐器出口管壁温度，根据进入布盐器的工质温度进行微调，使得入流工质温度在蓄热罐的径向截面保持一致，促进斜温层成型。

4、整个罐体只在罐底中心开孔，罐子侧壁不开孔。相对于常规蓄热罐，减少进出盐管道的结构和温度对形成“活塞流”的影响，减低温度分层的厚度。

本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本实用新型一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统的结构示意图；

图2是图1的A处放大示意图；

图3是图1的B处放大示意图；

图4是本实用新型一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统的一级布盐器的俯视图；

图5是本实用新型一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统的二级布盐器的俯视图；

图6是本实用新型一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统的三级布盐器的俯视图；

图7是本实用新型为三级布盐器的俯视状态下，PTC加热片的位置分布图，图中的圆形黑点即为PTC加热片位置点；

图8是本实用新型中PTC加热片的结构图。

【具体实施方式】

参阅图1，本实用新型一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，包括蓄热罐1、电极锅炉2、换热器3、第一熔盐泵4、第二熔盐泵5，所述蓄热罐1的蓄热介质以及所述电极锅炉2的工作介质均为熔盐，所述蓄热罐1的顶部设有热介质口，底部设有冷介质口；所述蓄热罐1的热介质口串接第一阀门11后，并接第三阀门21、第七阀门32、第八阀门33的一端接口，所述第三阀门21的另一端接口接入电极锅炉2的工作介质出口，所述第七阀门32的另一端接口串接第二熔盐泵5后，接入换热器3的介质入口，所述第八阀门33的另一端接口接入换热器3的介质入口；所述蓄热罐1的冷介质口串接第二阀门12后，并接第六阀门31、第四阀门22、第五阀门23的一端接口，所述第六阀门31的另一端接口接入换热器3的介质出口，所述第四阀门22的另一端接口串接第一熔盐泵4后，接入电极锅炉2的工作介质入口，所述第五阀门23的另一端接口接入电极锅炉2的工作介质入口。

进一步地，参阅图1，所述蓄热罐1的内部设有与热介质口相连通的上部布盐器6、与冷介质口相连通的下部布盐器7，所述上部布盐器6、下部布盐器7上分别开设有若干个与蓄热罐1的内腔相连通的布盐孔，且上部布盐器6的布盐孔开口朝上，下部布盐器7的布盐孔开口朝下。因为熔盐的温度更高，凝固点普遍到100多甚至接近300℃。在冷态启动，不能保证布盐器的所有区域在熔融盐的凝固点以上；甚至事故停运重启时候，布盐器的管道因为有固体熔盐不能够达到满管流；假若流道阻塞，蓄热罐的水平截面上的工质流速不同，斜温层失效。为了解决该问题，在本实施例中，所述上部布盐器6、下部布盐器7的管壁上分别包覆有若干个PTC加热片，用于预热管壁，所述PTC加热片呈等间距间隔分布(如图7所示)，并设置于关闭的上部布盐器6的管壁下半部分(如图8所示)，以及下部布盐器7的管壁上半部分。并且在所述上部布盐器6、下部布盐器7上还安装有若干个与PTC加热片电性连接的温控器，用于实时监测布盐器的不同位置的管壁温度。在进行冷态启动时，先用预热装置对整个管道和设备预热；经过一段时间，整体设备预热到额定参数，根据布盐器上的温控器，可以看到具体布盐器的各点温度偏差，并控制各点PTC加热片加热，使得布盐器各处温度均匀，可以开始将熔盐通入管道。

进一步地，参阅图2，所述蓄热罐1的内壁设有上支座13，所述上支座13的上方安装有第一托架131，所述上部布盐器6可活动地承托于第一托架131的上方。所述上部布盐器6上还安装有多个膨胀节，上部布盐器6的径向膨胀由在第一托架131上的滑动解决；上部布盐器6的膨胀由膨胀节或者管道的自然膨胀抵消。

进一步地，参阅图3，所述蓄热罐1的内壁设有下支座14，所述下支座14的上方设有第二托架142，所述下支座14与第二托架142之间通过若干个弹簧支架141相连接，所述下部布盐器7可活动地承托于第二托架142的上方。下部布盐器7的轴向的膨胀由耐高温高强度金属弹簧支架抵消；径向膨胀由在第二托架142上的滑动解决。在安装时候，将下部布盐器的弹簧支架预压一定压缩量(根据蓄热温度和实际工况)。

进一步地，参阅图1、图4、5、6，所述上部布盐器6包括自下至上依次设置的一级布盐器61、二级布盐器62、三级布盐器63，所述一级布盐器61通过若干个沿轴向设置的第一辅助分支612与二级布盐器62连通，所述二级布盐器62通过若干个沿轴向设置的第二辅助分支622与三级布盐器63连通。在本实施例中，所述下部布盐器7与上部布盐器6的结构相同，且两者相对称设置。当然，上部布盐器6、下部布盐器7可以大于等于一级，不限于上述三级结构。

具体的，所述一级布盐器61包括若干个周向均布的一级分支管道611，所述二级布盐器62包括若干个周向均布的二级分支管道621，所述一级分支管道611与所述二级分支管道621一一对应布置，两者通过第一辅助分支612与一级分支管道611相连通；所述二级分支管道621的两端设有第二辅助分支622，所述三级布盐器63包括自内之外依次设置的两组布盐盘630，所述二级分支管道621通过两个第二辅助分支622分别与两组布盐盘630连通。所述布盐盘630包括内圈布盐环631、外圈布盐环632，以及连接于内圈布盐环631与外圈布盐环632之间的若干辅助连通分支633。

本实用新型运行方式包括以下几种：

1、电极锅炉纯蓄热状态：第一阀门11、第二阀门12、第三阀门21、第四阀门22开启，其余阀门关闭，第一熔盐泵4开启，电极锅炉2处于运行状态。此时，电极锅炉2内的热熔盐介质经由第三阀门21、第一阀门11进入蓄热罐1进行换热，并以热熔盐的形式存储于蓄热罐1，实现蓄热。蓄热罐1内的冷熔盐介质经由第二阀门12、第四阀门22排出并返回电极锅炉2。

2、电极锅炉蓄热并供热状态：第一阀门11、第二阀门12、第三阀门21、第四阀门22、第六阀门31、第七阀门32开启，其余阀门关闭，第一熔盐泵4、第二熔盐泵5开启，电极锅炉2处于运行状态。此时，电极锅炉2内的热熔盐介质经由第三阀门21、第一阀门11进入蓄热罐1进行换热，蓄热罐1内的冷熔盐介质经由第二阀门12、第四阀门22排出并返回至电极锅炉2。并且，蓄热罐1的热熔盐介质经由第一阀门11、第七阀门32进入换热器3进行换热，换热器3内的冷熔盐介质经由第六阀门31、第二阀门12排出并返回至蓄热罐1。即蓄热罐的能量一部分以热熔盐的形式存储于蓄热罐，另一部分通过与换热器进行换热，实现对外供热。

3、蓄热罐直接供热状态：第一阀门11、第二阀门12、第六阀门31、第七阀门32开启，其余阀门关闭，第二熔盐泵5开启，电极锅炉2处于停运状态。此时，蓄热罐1的热熔盐介质经由第一阀门11、第七阀门32进入换热器3进行换热，换热器3内的冷熔盐介质经由第六阀门31、第二阀门12排出并返回至蓄热罐1。蓄热罐的能量通过与换热器的换热，实现对外供热。

4、电极锅炉直接供热状态可采用以下两种工况：

工况一：第三阀门21、第八阀门33、第六阀门31、第四阀门22开启，其余阀门关闭，第一熔盐泵4开启，电极锅炉2处于运行状态。此时，电极锅炉2内的热熔盐介质经由第三阀门21、第八阀门33进入换热器3进行换热，换热器3内的冷熔盐介质经由第六阀门31、第四阀门22排出并返回电极锅炉2。电极锅炉的能量通过与换热器的换热，实现对外供热。

工况二：第三阀门21、第七阀门32、第六阀门31、第五阀门23开启，其余阀门关闭，第二熔盐泵5开启，电极锅炉2处于运行状态。此时，电极锅炉2内的热熔盐介质经由第三阀门21、第七阀门32进入换热器3进行换热，换热器3内的冷熔盐介质经由第六阀门31、第五阀门23排出并返回电极锅炉2。电极锅炉的能量通过与换热器的换热，实现对外供热。

使用本系统，可以用10立方米的蓄热罐，纯粹使用低谷电，在小于5小时的蓄热时间段，满足1000㎡供热面积24小时供暖；使用本系统，可以用100立方米的蓄热罐，纯粹使用低谷电，在小于8小时的蓄热时间段，满足10000㎡供热面积24小时供暖需求。

上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，其特征在于：包括蓄热罐(1)、电极锅炉(2)、换热器(3)、第一熔盐泵(4)、第二熔盐泵(5)，所述蓄热罐(1)的蓄热介质以及所述电极锅炉(2)的工作介质均为熔盐，所述蓄热罐(1)的顶部设有热介质口，底部设有冷介质口；所述蓄热罐(1)的热介质口串接第一阀门(11)后，并接第三阀门(21)、第七阀门(32)、第八阀门(33)的一端接口，所述第三阀门(21)的另一端接口接入电极锅炉(2)的工作介质出口，所述第七阀门(32)的另一端接口串接第二熔盐泵(5)后，接入换热器(3)的介质入口，所述第八阀门(33)的另一端接口接入换热器(3)的介质入口；所述蓄热罐(1)的冷介质口串接第二阀门(12)后，并接第六阀门(31)、第四阀门(22)、第五阀门(23)的一端接口，所述第六阀门(31)的另一端接口接入换热器(3)的介质出口，所述第四阀门(22)的另一端接口串接第一熔盐泵(4)后，接入电极锅炉(2)的工作介质入口，所述第五阀门(23)的另一端接口接入电极锅炉(2)的工作介质入口。

2.如权利要求1所述的一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，其特征在于：所述蓄热罐(1)的内部设有与热介质口相连通的上部布盐器(6)、与冷介质口相连通的下部布盐器(7)，所述上部布盐器(6)、下部布盐器(7)上分别设有若干个与蓄热罐(1)的内腔相连通的布盐孔。

3.如权利要求2所述的一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，其特征在于：所述上部布盐器(6)、下部布盐器(7)的管壁上分别包覆有若干个PTC加热片，所述PTC加热片呈间隔分布。

4.如权利要求3所述的一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，其特征在于：所述上部布盐器(6)、下部布盐器(7)上还安装有若干个与PTC加热片电性连接的温控器，用于实时监测布盐器的管壁温度。

5.如权利要求2所述的一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，其特征在于：所述蓄热罐(1)的内壁设有上支座(13)，所述上支座(13)的上方安装有第一托架(131)，所述上部布盐器(6)可活动地承托于第一托架(131)的上方。

6.如权利要求2所述的一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，其特征在于：所述蓄热罐(1)的内壁设有下支座(14)，所述下支座(14)的上方设有第二托架(142)，所述下支座(14)与第二托架(142)之间通过若干个弹簧支架(141)相连接，所述下部布盐器(7)可活动地承托于第二托架(142)的上方。

7.如权利要求2所述的一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，其特征在于：所述上部布盐器(6)包括自下至上依次设置的一级布盐器(61)、二级布盐器(62)、三级布盐器(63)，所述一级布盐器(61)通过若干个沿轴向设置的第一辅助分支(612)与二级布盐器(62)连通，所述二级布盐器(62)通过若干个沿轴向设置的第二辅助分支(622)与三级布盐器(63)连通。

8.如权利要求7所述的一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，其特征在于：所述一级布盐器(61)包括若干个周向均布的一级分支管道(611)，所述二级布盐器(62)包括若干个周向均布的二级分支管道(621)，所述一级分支管道(611)与所述二级分支管道(621)一一对应布置，两者通过第一辅助分支(612)与一级分支管道(611)相连通；所述二级分支管道(621)的两端设有第二辅助分支(622)，所述三级布盐器(63)包括自内之外依次设置的两组布盐盘(630)，所述二级分支管道(621)通过两个第二辅助分支(622)分别与两组布盐盘(630)连通。

9.如权利要求8所述的一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，其特征在于：所述布盐盘(630)包括内圈布盐环(631)、外圈布盐环(632)，以及连接于内圈布盐环(631)与外圈布盐环(632)之间的若干辅助连通分支(633)。

10.如权利要求2至9中任意一项所述的一种单罐斜温层蓄热熔融盐供热系统，其特征在于：所述下部布盐器(7)与上部布盐器(6)的结构相同，且两者相对称设置。

Images