CN217004439U - 基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置，包括本体、陶瓷蓄热器、蒸汽发生器、蒸汽过热器和循环风机，所述本体包括工作腔室、蒸汽腔室、陶瓷蓄热腔室和过热器腔室：工作腔室通过绝热外壁形成相对封闭的工作空间，蒸汽腔室通过设置在工作腔室内的绝热墙与绝热外壁配合形成，所述蒸汽腔室内具有可容纳蒸汽发生器取热部和循环风机叶轮的收容空间；陶瓷蓄热腔室通过延伸至工作腔室内的可伸缩隔热层、绝热墙和绝热外壁形成，可收容陶瓷蓄热器；过热器腔室通过所述可伸缩隔热层、绝热墙和绝热外壁形成。通过设置蒸汽腔室、陶瓷蓄热腔室和过热器腔室，形成加热循环系统，提高了系统热交换效率，同时便于系统的维护。

Description

基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于电网谷电、新能源发电储能的过热蒸汽发生装置，具体涉及一种基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置。

背景技术

随着国家双碳战略目标的推进，风电与太阳能发电等新能源电力大量并入电网，由于风电与太阳能等新能源发电的间歇性与波动性等特点，对电网安全稳定运行造成巨大影响，而电网日负荷的不均匀性进一步加大了电网的这种不稳定性。因此通过各类储能装置并入电网来进行削峰填谷有利于新能源发电量的消纳并提升电网运行的安全性。

现有技术进行了诸多的研究，比如在ZL202010088545.8、201180047629.6、201910917625.7中均给出了相应的设计方案，但是现有的各种方案基本采用储热器与换热器交错的方式布置，例如采用蛇形换热管在储热器中，导致换热器维护困难，同时影响整体的能量利用效率。

实用新型内容

实用新型目的：为了解决新能源发电配套储能以及电网削峰填谷所需储能技术的不足或用户侧进行谷电制热蓄热降低供热成本，能够提升火电调峰灵活性和改善用户侧用能方式与经济性，通过提升新能源并网发电量降低全社会碳排放。

技术方案：

基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置，包括本体、陶瓷蓄热器、蒸汽发生器、蒸汽过热器和循环风机，

所述本体包括：

工作腔室，通过绝热外壁形成相对封闭的工作空间，

蒸汽腔室，通过设置在工作腔室内的绝热墙与绝热外壁配合形成，所述蒸汽腔室内具有可容纳蒸汽发生器取热部和循环风机叶轮的收容空间；

陶瓷蓄热腔室，通过延伸至工作腔室内的可伸缩隔热层、绝热墙和绝热外壁形成，可收容陶瓷蓄热器；

过热器腔室，通过所述可伸缩隔热层、绝热墙和绝热外壁形成，用于容纳蒸汽过热器；

陶瓷蓄热腔室与蒸汽腔室之间设置有回风风门，过热器腔室与蒸汽腔室之间设置有热风风门；过热器腔室与陶瓷蓄热腔室之间的连通封闭状态通过可伸缩隔热层的状态实现。

根据本申请的一个方面，绝热外壁开设有与蒸汽腔室连通的进风口，所述进风口处安装有进风口闸门。

根据本申请的一个方面，所述陶瓷蓄热器通过延伸至工作腔室内并与其接触的三相电加热棒加热。

根据本申请的一个方面，所述蒸汽发生器的出口与蒸汽过热器的入口连通。

根据本申请的一个方面，所述蒸汽过热器与可伸缩隔热层的距离小于阈值。

根据本申请的一个方面，所述绝热外壁有钢制外壳和保温材料制成。

根据本申请的一个方面，所述蒸汽发生器包括若干并联焊接的不锈钢管束。

根据本申请的一个方面，所述蒸汽过热器包括若干不锈钢管或耐热合金钢并联管。

根据本申请的一个方面，所述可伸缩隔热层包括耐火砖隔热层。

有益效果：通过设置蒸汽腔室、陶瓷蓄热腔室和过热器腔室，形成加热循环系统，提高了系统热交换效率，同时便于系统的维护。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的工作过程示意图。

图中，各附图标记为：

空气循环流动区域01、绝热外壁02、蒸汽发生器出口03、蒸汽发生器04、蒸汽发生器入口05、循环风机06、绝热墙07、回风风门08、陶瓷蓄热器09、三相电加热棒10、可伸缩耐火隔热层11、蒸汽过热器入口管12、蒸汽过热器13、蒸汽过热器出口管14、热风风门15、进风口闸门16、进风口17、循环风18。

具体实施方式

如图1所示，在本实施例中，装置主要由绝热外壁02、蒸汽发生器04、陶瓷蓄热器09、蒸汽过热器13、绝热墙07、三相电加热棒10、可伸缩耐火隔热层11、循环风机06以及相应的连接风管、蒸汽管、水管及附件组成。

首先通过绝热外壁形成发生装置的本体，本体相对封闭，隔绝热量，本体内部形成工作腔室，热存储和热交换过程发生在工作腔室内。

为了实现储热和换热的分离，将工作腔室分割成若干相对独立的腔室，主要包括蒸汽腔室、陶瓷蓄热腔室和过热器腔室。具体而言，蒸汽腔室通过绝热墙和本体自身的绝热外壁形成相对独立的空间，蒸汽腔室内容纳有蒸汽发生器取热部和循环风机叶轮。换句话说，蒸汽发生器的取热部，或者说换热管穿过绝热外壁延伸至蒸汽腔室内，再穿过绝热外壁延伸至外部，在蒸汽腔室，蒸汽发生器的取热部形成Z形或蛇形弯曲，以增大换热面积的方式在蒸汽腔室内延伸。循环风机的输出轴穿过绝热外壁延伸至蒸汽腔室内，输出轴的末端安装有风机叶轮。陶瓷蓄热腔室通过绝热墙和绝热外壁，以及延伸至工作腔室内的可伸缩隔热层围成相对密闭的空间，其内部设置有陶瓷蓄热器，与电网连接的三相电加热棒穿过绝热壁并延伸至陶瓷蓄热器中，对陶瓷蓄热器进行加热。

过热腔室通过绝热墙、绝热外壁和可伸缩隔热层围成，主要用于安装蒸汽过热器。

对于腔室之间，为了实现循环连通，过热器腔室与蒸汽腔室之间设置有热风风门，可以在绝热墙与绝热外壁之间安装热风风门，也可以在绝热墙或绝热外壁上安装热风风门。

陶瓷蓄热器腔室与蒸汽腔室之间安装有回风风门，可以在绝热墙与绝热外壁之间安装热风风门，也可以在绝热墙或绝热外壁上安装热风风门。

过热器腔室与陶瓷蓄热腔室之间的连通和关闭状态通过可伸缩隔热层的移动实现。

在某一工作状态下，关闭进风门闸口后，开启热风风门和回风风门，通过循环风机的作用，即可以在三个腔室之间进行热循环，形成整体的内部空气循环流动区域，内部形成循环风。

需要说明的是，在本实施例中，工作腔室的体积基本等于陶瓷蓄热腔室、过热器腔室和蒸汽腔室的体积，在其他实施例中，可以在工作腔室内形成若干独立的小腔室，三者的体积加起来小于工作腔室的体积。同样，三个腔室的比例和形状也可以根据实际情况来设计。

在蒸汽腔室，通过在绝热外壁上开设进风口，并安装进风口闸门，实现内外的流通和关闭，形成内外空气循环流动区域。

在进一步的实施例中，进入蒸汽腔室的管口称为蒸汽发生器入口05，与之相反的，从蒸汽腔室到外部空间方向的管口为蒸汽发生器出口03。蒸汽发生器出口与蒸汽过热器入口管12连通，在蒸汽过热器中进一步加热后，通过蒸汽过热器出口管14流出。

该装置中的三相电加热棒对陶瓷蓄热器09加热，将电能转换成热能储存在陶瓷蓄热器09中，在需要产生过热蒸汽时，循环风18（空气）在风机驱动下依次流经陶瓷蓄热器09、蒸汽过热器13和蒸汽发生器04，陶瓷蓄热器09放热，而蒸汽过热器13和蒸汽发生器04吸热，给水流经蒸汽发生器04和蒸汽过热器13后被加热成规定压力和温度的过热蒸汽对外供热或做功。

在进一步的实施例中，绝缘外壁由钢制外壳和保温材料制成；蒸汽发生器04由一定数量的不锈钢管并联管束焊接而成。

蒸汽过热器13由一定数量的不锈钢管并联管屏焊接而成；陶瓷蓄热器09、隔热墙、三相电加热棒、可伸缩耐火隔热墙、循环风机06以及相应的连接管及阀门根据设计数据选购。

在进一步的实施例中，通过三相电加热棒对陶瓷蓄热器09加热，将来自电网的谷电或新能源发电的电能转化为热能储存在陶瓷蓄热器09内，当低温空气流经陶瓷蓄热器09后，可将空气加热至500-600℃以上。

在进一步的实施例中，储存在陶瓷蓄热器09内的热能可以根据实际需要使用，当使用陶瓷蓄热器09加热蒸汽时，首先开启回风风门08、热风风门15，并关闭装置上端的进风口闸门16，同时开启循环风机06。

在进一步的实施例中，该装置中，陶瓷蓄热器09和蒸汽过热器13之间装设有可以伸缩调节的耐火隔热层，当使用该装置时产生过热蒸汽时耐火隔热层被抽出，蒸汽过热器13接受陶瓷蓄热器09的辐射热，当停止使用该装置产生过热蒸汽时，耐火隔热层被推进，起到保温隔热、防止蒸汽过热器13管壁超温的作用。

在进一步的实施例中，该装置中，陶瓷蓄热器09辐射加热蒸汽过热器13，可产生2.3MPa、300℃左右的过热蒸汽。

在进一步的实施例中，该装置中，循环风18在装置内依次流经回风风门08、陶瓷蓄热器09、热风风门15、蒸汽发生器04、循环风机06，进行循环流动，将陶瓷蓄热器09的热量传递至蒸汽发生器04，将蒸汽发生器04的进口温度为2.3MPa、20℃的给水在加热器内被加热至2.3MPa、210℃的蒸汽，随后进入蒸汽过热器13中继续加热成2.3MPa、300℃左右的过热蒸汽。

在进一步的实施例中，该装置中，循环风18流经蒸汽发生器04后被冷却至200℃以下，该装置装设有循环风机06，以使空气在装置内部循环流动，被冷却的空气随后进入该装置的回风风门08，重新被陶瓷蓄热器09加热升温。

在进一步的实施例中，该装置中，该装置中间设有绝热墙07，以隔绝陶瓷蓄热器09所在的高温段和蒸汽发生器04所在的低温段，绝热墙07上下设有隔离风门，确保在设备不需要供热时隔离热源。

在进一步的实施例中，该装置中，该装置的外壁均为绝热壁面，以减少装置散热损失。做完功的高温蒸汽可以根据热用户的情况重新回到给水加热段，实现工质循环利用。

在进一步的实施例中，该装置中，该基于陶瓷蓄热器09储能的过热蒸汽发生装置的热功率、容量、进出口给水和蒸汽参数，以及相关设备的装配形式可以按照原理适当调节。

本发明装置就是一种将新能源发电产生的电能转化为陶瓷蓄热器热能的储能装置，可以实现将电网谷期或新能源无法上网的弃风弃光电量转化为热能储存起来，然后在热用户需要的时候再进行供热，以提升电网运行安全性、稳定性和灵活性；同时，该装置使用的电力成本较低（谷电电价）或参与电网调峰，产生的蒸汽也可获得收益，整体经济效益较高。

需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (9)

1.基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置，其特征在于，包括本体、陶瓷蓄热器、蒸汽发生器、蒸汽过热器和循环风机，

所述本体包括：

工作腔室，通过绝热外壁形成相对封闭的工作空间，

蒸汽腔室，通过设置在工作腔室内的绝热墙与绝热外壁配合形成，所述蒸汽腔室内具有可容纳蒸汽发生器取热部和循环风机叶轮的收容空间；

陶瓷蓄热腔室，通过延伸至工作腔室内的可伸缩隔热层、绝热墙和绝热外壁形成，可收容陶瓷蓄热器；

过热器腔室，通过所述可伸缩隔热层、绝热墙和绝热外壁形成，用于容纳蒸汽过热器；

陶瓷蓄热腔室与蒸汽腔室之间设置有回风风门，过热器腔室与蒸汽腔室之间设置有热风风门；过热器腔室与陶瓷蓄热腔室之间的连通封闭状态通过可伸缩隔热层的状态实现。

2.如权利要求1所述的基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置，其特征在于，绝热外壁开设有与蒸汽腔室连通的进风口，所述进风口处安装有进风口闸门。

3.如权利要求1所述的基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置，其特征在于，所述陶瓷蓄热器通过延伸至工作腔室内并与其接触的三相电加热棒加热。

4.如权利要求1所述的基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置，其特征在于，所述蒸汽发生器的出口与蒸汽过热器的入口连通。

5.如权利要求1所述的基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置，其特征在于，所述蒸汽过热器与可伸缩隔热层的距离小于阈值。

6.如权利要求1所述的基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置，其特征在于，

所述绝热外壁有钢制外壳和保温材料制成。

7.如权利要求1所述的基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置，其特征在于，

所述蒸汽发生器包括若干并联焊接的不锈钢管束。

8.如权利要求1所述的基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置，其特征在于，

所述蒸汽过热器包括若干不锈钢管或耐热合金钢并联管。

9.如权利要求1所述的基于陶瓷蓄热器储能的过热蒸汽发生装置，其特征在于，

所述可伸缩隔热层包括耐火砖隔热层。

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