CN216977195U - 一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,包括熔盐罐体、熔盐电加热器、熔盐‑凝结水换热器、熔盐搅拌组件,熔盐罐体中填充有熔盐,熔盐加热器设置在熔盐罐体的顶部,熔盐加热器与发电机的出口线路相连接,熔盐‑凝结水换热器设置在熔盐罐体中,熔盐‑凝结水换热器的入口端连接凝结水管道,熔盐‑凝结水换热器的出口端连接有蒸汽管路和热水管路,蒸汽管路连接蒸汽供应装置,热水管路连接热水供应装置,熔盐搅拌组件竖直设置在熔盐罐体的顶端。采取熔盐电加热器、熔盐罐体、熔盐‑凝结水换热器一体化布置的方式,绝大部分设备布置在熔盐罐体内部,占地面积小,外部熔盐管路少,几乎无熔盐冻堵风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及储能技术领域,尤其涉及一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统。
背景技术
熔盐储热技术已广泛应用于太阳能光伏行业,可将太阳能转换成热能储存起来,再转换为蒸汽带动汽轮机发电,可实现连续、稳定可控的电力供应。熔盐储热技术由于可以产生不同等级参数的蒸汽,在煤电机组采暖供热、供汽方面有非常好的应用场景,但熔盐储热与煤电机组耦合调峰、供热的实际工程应用却鲜有报道。一方面电网需要热电机组调峰,另一方面热电机组需要保证供热或供汽,当两种需求发生矛盾时,可以将煤电机组发的部分电采用电加热的形式加热熔盐,将电能转换为热能储存起来,实现机组深度调峰能力的提升,获得调峰辅助服务的奖励;同时,储存到熔盐里面的热能可根据需求,随时释放出蒸汽或热水来提高机组供热或供汽能力,实现机组的热电解耦。
传统的电加热熔盐储热技术主要采取冷热双罐储热的方式,储热时通过电加热将冷罐里面的熔盐进行加热,加完热的熔盐导入热罐;释热时将热罐里的熔盐导出换热,换完热的熔盐回到冷罐。双罐熔盐储热技术应用成熟,但存在投资大、占地面积大等缺点,因此更多的学者将研究转为单罐熔盐储热技术,单罐熔盐技术存在系统复杂冻堵风险大、罐体内温度分布不均匀的缺点。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此,本实用新型的目的在于提出一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,采取熔盐电加热器、熔盐罐体、熔盐-凝结水换热器一体化布置的方式,绝大部分设备布置在熔盐罐体内部,占地面积小,外部熔盐管路少,几乎无熔盐冻堵风险,同时在熔盐罐体内增加了搅拌装置,解决了罐体内温度分布不均匀的问题,另外,熔盐-凝结水换热器的出口端分成蒸汽管道和热水管道两部分,使得熔盐罐体内熔盐温度较高时熔盐-凝结水换热器中生成的蒸汽以及熔盐罐体内熔盐温度较低时熔盐-凝结水换热器中生成的热水分别进行利用,实现能量的合理利用。
为达到上述目的,本实用新型提出的一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,包括:
熔盐罐体,所述熔盐罐体中填充有熔盐,所述熔盐罐体的顶部和底部之间连接有熔盐传输管道,用于将所述熔盐罐体底部的低温熔盐传输至所述熔盐罐体的顶部进行加热;
熔盐电加热器,所述熔盐电加热器设置在所述熔盐罐体的顶部,所述熔盐电加热器与发电机的出口线路相连接,用于对所述熔盐罐体中的熔盐进行加热;
熔盐-凝结水换热器,所述熔盐-凝结水换热器设置在所述熔盐罐体中,所述熔盐-凝结水换热器的入口端连接凝结水管道,所述熔盐-凝结水换热器的出口端连接有蒸汽管路和热水管路,所述蒸汽管路连接蒸汽供应装置,所述热水管路连接热水供应装置。
熔盐搅拌组件,所述熔盐搅拌组件竖直设置在所述熔盐罐体的顶端,用于对所述熔盐进行搅拌。
进一步地,所述熔盐电加热器设置有多个,多个所述熔盐电加热器等角度分布在所述熔盐罐体的顶部周侧。
进一步地,所述熔盐-凝结水换热器设置在所述熔盐罐体的中部,多个所述熔盐电加热器分布在所述熔盐-凝结水换热器周侧。
进一步地,所述熔盐-凝结水换热器为缠绕盘管型换热器,所述熔盐搅拌组件位于所述缠绕盘管型换热器盘绕的圆形中部。
进一步地,所述蒸汽供应装置为蒸汽联箱和/或供热站。
进一步地,所述蒸汽管路包括第一管路和第二管路,所述第一管路连接所述供热站,所述第二管路连接所述蒸汽联箱。
进一步地,所述第一管路、所述第二管路和所述热水管路上分别连接有第二汽水管道阀门、第三汽水管道阀门和第四汽水管道阀门。
进一步地,所述凝结水管道上设置有除氧器、除氧水泵和第一汽水管道阀门。
进一步地,所述熔盐传输管道上设置有熔盐管道阀和熔盐泵,以通过所述熔盐泵将所述熔盐罐体底部的低温熔盐传输至所述熔盐罐体的顶部进行加热。
进一步地,所述熔盐罐体的顶部设置有熔盐注入口,所述熔盐罐体的底部设置有熔盐抽取口,所述熔盐传输管道的两端分别连接在所述熔盐注入口和所述熔盐抽取口处。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本实用新型一实施例提出的一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统的结构示意图;
图2是本实用新型另一实施例提出的图1的局部结构剖视图;
图中:1、熔盐罐体;2、熔盐注入口;3、熔盐抽取口;4、熔盐传输管道;5、第一熔盐电加热器;6、第二熔盐电加热器;7、第三熔盐电加热器;8、第四熔盐电加热器;9、发电机;10、熔盐管道阀;11、熔盐泵;12、熔盐搅拌组件;13、熔盐-凝结水换热器;14、除氧器;15、除氧水泵;16、第一汽水管道阀门;17、第二汽水管道阀门;18、供热站;19、第三汽水管道阀门;20、蒸汽联箱;21、第四汽水管道阀门;22、高压加热器。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。相反,本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
图1是本实用新型一实施例提出的一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统的结构示意图。
参见图1,一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,包括熔盐罐体1、熔盐电加热器、熔盐-凝结水换热器13、熔盐搅拌组件12,熔盐罐体1中填充有熔盐,熔盐罐体1的顶部和底部之间连接有熔盐传输管道4,用于将熔盐罐体1底部的低温熔盐传输至熔盐罐体1 的顶部进行加热,熔盐加热器设置在熔盐罐体1的顶部,熔盐加热器与发电机9的出口线路相连接,用于对熔盐罐体1中的熔盐进行加热,实现调峰调频电力的合理利用,当机组需要调峰时,启动与发电机9相连的熔盐加热器对熔盐进行加热,由于熔盐罐体1的高度较高,进而使得熔盐电加热器的长度不能伸入到熔盐罐体1的底部,进而使得熔盐罐体1的上部温度升高,而下部温度较低,通过熔盐传输管道4将熔盐罐体1下部的低温熔盐传输至熔盐罐体1的上部进行再次加热,能够保障熔盐罐体1中的熔盐充分加热。
另外,熔盐-凝结水换热器13设置在熔盐罐体1中,熔盐-凝结水换热器13的入口端连接凝结水管道,熔盐-凝结水换热器13的出口端连接有蒸汽管路和热水管路,蒸汽管路连接蒸汽供应装置,热水管路连接热水供应装置,进而使得凝结水在高温熔盐的换热下逐渐升温、汽化,变成蒸汽从熔盐-凝结水换热器13的上部穿过熔盐罐体1的侧壁出来。根据具体的需求,换热后的蒸汽既可以进入蒸汽供应装置供应蒸汽,随着释热过程的进行,熔盐的温度逐渐降低,从熔盐-凝结水换热器13出来的将是高温热水而不是蒸汽,热水通入热水供应装置中使用,实现能量的合理利用。进一步需要说明的是,熔盐-凝结水换热器13的入口端位于熔盐罐体1的底部,出口端位于熔盐罐体1的顶部,
熔盐搅拌组件12竖直设置在熔盐罐体1的顶端,并且伸入到熔盐罐体1的底部,用于对熔盐进行搅拌,提高熔盐温度的分布均匀性和强化熔盐与熔盐-凝结水换热器13的换热。
参阅图2,在一些实施例中,熔盐电加热器可以根据储热功率需求布置为四个或若干个,多个熔盐电加热器等角度分布在熔盐罐体1的顶部周侧,运行时也可以根据调峰需求,启动全部或部分熔盐电加热器,例如熔盐电解热器可以布置4个,第一熔盐电加热器5、第二熔盐电加热器6、第三熔盐电加热器7、第四熔盐电加热器8,4个熔盐电解热器分别与发电机 9出口线路相连接,并且均浸没在熔盐中,熔盐加热需要时,可以根据需要启动1个、2个、 3个或4个熔盐电加热器。
在一些实施例中,熔盐-凝结水换热器13设置在熔盐罐体1的中部,多个熔盐电加热器分布在熔盐-凝结水换热器13周侧。
另外,熔盐-凝结水换热器13为缠绕盘管型换热器,熔盐搅拌组件12位于缠绕盘管型换热器盘绕的圆形中部,由于缠绕盘管型换热器缠绕成筒型结构,熔盐搅拌组件12位于筒型内部,也就是说,熔盐搅拌组件12包括搅拌轴和设置在熔盐罐体1顶部外部与搅拌轴连接的驱动装置。
在一些实施例中,蒸汽供应装置为蒸汽联箱20和/或供热站18,热水供应装置可以为高压加热器22,也就是说,可以是蒸汽联箱20或供热站18中的一种,然后通过蒸汽管道连接在熔盐-凝结水换热器13的出口端,也可以是蒸汽联箱20和供热站18两个,此时,蒸汽管路包括第一管路和第二管路,第一管路连接供热站18,第二管路连接蒸汽联箱20。
另外,第一管路、第二管路和热水管路上分别连接有第二汽水管道阀门17、第三汽水管道阀门19和第四汽水管道阀门21,熔盐加热后,凝结水在高温熔盐的换热下逐渐升温、汽化,变成蒸汽从熔盐-凝结水换热器13的上部穿过熔盐罐体1的侧壁出来。根据具体的需求,换热后的蒸汽既可以经第二汽水管道阀门17进入供热站18进行供热,也可以经过第三汽水管道阀门19进入蒸汽联箱20,用于替代抽汽或辅汽。随着释热过程的进行,熔盐的温度逐渐降低,从熔盐-凝结水换热器13出来的将是高温热水而不是蒸汽,热水通过第四汽水管道阀门21并入机组高压加热器22的入口凝结水管道,替代部分凝结水,减少机组抽汽。
在一些实施例中,凝结水管道上设置有除氧器14、除氧水泵15和第一汽水管道阀门16,启动除氧水泵15,凝结水经除氧器14通过第一汽水管道阀门16从熔盐罐体1的底部进入熔盐-凝结水换热器13。
在一些实施例中,熔盐传输管道4上设置有熔盐管道阀10和熔盐泵11,以通过熔盐泵 11将熔盐罐体1底部的低温熔盐传输至熔盐罐体1的顶部进行加热,实现熔盐罐体1中熔盐的充分加热。
另外,详细来说,熔盐罐体1的顶部设置有熔盐注入口2,熔盐罐体1的底部设置有熔盐抽取口3,熔盐传输管道4的两端分别连接在熔盐注入口2和熔盐抽取口3处,实现熔盐罐体1底部的低温熔盐从熔盐抽取口3处抽出后通入顶部的熔盐注入口2中。
单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统的具体储热和释热的过程如下:
储热过程:当机组需要调峰时,启动与发电机9出口相连接的第一熔盐电加热器5、第二熔盐电加热器6、第三熔盐电加热器7、第四熔盐电加热器8,熔盐罐体1内的熔盐逐步升温,为了提高熔盐罐体1内熔盐温度的分布均匀性,同时启动熔盐泵11和熔盐搅拌组件12。储热过程中,在熔盐泵11的作用下,下部温度较低的熔盐经熔盐抽取口3进入熔盐传输管道4经过熔盐管道阀10,从熔盐注入口2进入熔盐罐体1内,实现上部熔盐与下部熔盐的不断循环,同时在熔盐搅拌组件12的搅拌下,熔盐罐体1内的整体温度均匀上升,当熔盐罐体1内熔盐的平均温度高于熔盐的分解温度以下50℃时,储热过程结束。
释热过程:启动除氧水泵15,凝结水经除氧器14通过第一汽水管道阀门16从熔盐罐体 1的底部进入熔盐-凝结水换热器13,为提高熔盐罐体1内熔盐温度的分布均匀性和强化熔盐与熔盐-凝结水换热器13内凝结水的换热,启动熔盐泵11和熔盐搅拌组件12,凝结水在高温熔盐的换热下逐渐升温、汽化,变成蒸汽从熔盐-凝结水换热器13的上部穿过熔盐罐体 1的侧壁出来。根据具体的需求,换热后的蒸汽既可以经第二汽水管道阀门17进入供热站进行供热,也可以经过第三汽水管道阀门19进入蒸汽联箱20,用于替代抽汽或辅汽。随着释热过程的进行,熔盐4的温度逐渐降低,从熔盐-凝结水换热器13出来的将是高温热水而不是蒸汽,热水通过第四汽水管道阀门21并入机组高压加热器22的入口凝结水管道,替代部分凝结水,减少机组抽汽。当熔盐罐体1内产生的高温热水的温度与除氧器14出口的凝结水温度温差小于20℃时,释热过程结束。
需要说明的是,在本实用新型的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,其特征在于,包括:
熔盐罐体,所述熔盐罐体中填充有熔盐,所述熔盐罐体的顶部和底部之间连接有熔盐传输管道,用于将所述熔盐罐体底部的低温熔盐传输至所述熔盐罐体的顶部进行加热;
熔盐电加热器,所述熔盐电加热器设置在所述熔盐罐体的顶部,所述熔盐电加热器与发电机的出口线路相连接,用于对所述熔盐罐体中的熔盐进行加热;
熔盐-凝结水换热器,所述熔盐-凝结水换热器设置在所述熔盐罐体中,所述熔盐-凝结水换热器的入口端连接凝结水管道,所述熔盐-凝结水换热器的出口端连接有蒸汽管路和热水管路,所述蒸汽管路连接蒸汽供应装置,所述热水管路连接热水供应装置;
熔盐搅拌组件,所述熔盐搅拌组件竖直设置在所述熔盐罐体的顶端,用于对所述熔盐进行搅拌。
2.如权利要求1所述的一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,其特征在于,所述熔盐电加热器设置有多个,多个所述熔盐电加热器等角度分布在所述熔盐罐体的顶部周侧。
3.如权利要求2所述的一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,其特征在于,所述熔盐-凝结水换热器设置在所述熔盐罐体的中部,多个所述熔盐电加热器分布在所述熔盐-凝结水换热器周侧。
4.如权利要求1或3所述的一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,其特征在于,所述熔盐-凝结水换热器为缠绕盘管型换热器,所述熔盐搅拌组件位于所述缠绕盘管型换热器盘绕的圆形中部。
5.如权利要求1所述的一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,其特征在于,所述蒸汽供应装置为蒸汽联箱和/或供热站。
6.如权利要求5所述的一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,其特征在于,所述蒸汽管路包括第一管路和第二管路,所述第一管路连接所述供热站,所述第二管路连接所述蒸汽联箱。
7.如权利要求6所述的一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,其特征在于,所述第一管路、所述第二管路和所述热水管路上分别连接有第二汽水管道阀门、第三汽水管道阀门和第四汽水管道阀门。
8.如权利要求6所述的一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,其特征在于,所述凝结水管道上设置有除氧器、除氧水泵和第一汽水管道阀门。
9.如权利要求1所述的一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,其特征在于,所述熔盐传输管道上设置有熔盐管道阀和熔盐泵,以通过所述熔盐泵将所述熔盐罐体底部的低温熔盐传输至所述熔盐罐体的顶部进行加热。
10.如权利要求1所述的一种单罐式电加热熔盐储热调峰与供热系统,其特征在于,所述熔盐罐体的顶部设置有熔盐注入口,所述熔盐罐体的底部设置有熔盐抽取口,所述熔盐传输管道的两端分别连接在所述熔盐注入口和所述熔盐抽取口处。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: HUANENG INTERNATIONAL POWER CO.,LTD. DEZHOU POWER PLANT Assignor: Xi'an Thermal Power Research Institute Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980054524 Denomination of utility model: A Single Tank Electric Heating Molten Salt Heat Storage, Peak shaving and Heating System Granted publication date: 20220715 License type: Common License Record date: 20231229 |