CN217604213U - 基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，包括谷电储热模块和闪蒸供汽模块；谷电储热模块包括电加热器和储热水箱，电加热器设置于储热水箱内，储热水箱上设有补水口和出水口；闪蒸供汽模块包括闪蒸循环管、闪蒸雾化喷嘴、闪蒸罐和闪蒸回水管，储热水箱的出水口通过闪蒸循环管连接设置在闪蒸罐内的闪蒸雾化喷嘴，闪蒸罐还通过闪蒸回水管连通储热水箱，闪蒸回水管上设有闪蒸回水泵。本实用新型通过谷电储热模块储存大量的高温热能，并通过闪蒸的方式来产生高温高压蒸汽，避免直接使用电锅炉的巨大耗电量，降低对电网的冲击，实现经济、可靠的储热和供热。

Description

基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统

技术领域

本实用新型涉及热泵及节能技术领域，尤其是涉及一种基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统。

背景技术

蒸汽锅炉可以提供高温高压蒸汽，被广泛用于工业和日常生活的各个工艺流程中。现有的锅炉主要是燃煤锅炉、燃气锅炉等燃料锅炉，或是电热锅炉。燃料锅炉使直接利用燃料的燃烧热产生蒸汽，运行成本往往比较低。然而在燃烧过程中，由于燃料存在杂质，将产生诸如氮氧化物之类的污染物和二氧化碳等温室气体。其中，由于燃煤锅炉在运行过程中将产生大量污染，近年来随着国家环保力度的不断加大，燃煤锅炉不断被取缔和改造。即使是更清洁的燃气锅炉，它们也会在燃烧过程中排放大量的二氧化碳。而且，燃气锅炉的也面临着“气荒”即天然气供应不足的问题，尤其是在供暖需求旺盛的冬季。

相比而言，电热锅炉具有更为广泛的适应性。电热锅炉可以直接将电能转化为热能用于生成蒸汽，与燃料锅炉相比，电热锅炉不仅具有环保性，还具有更为灵活的调节能力。然而就能量转化效率而言，电热锅炉的电热转化效率低于1，即一份电能只能转化不到一份热能，会导致电能消耗量巨大，使用成本上升，同时对于国家电网的负荷冲击较大，如果大规模的使用电锅炉产生蒸汽，将会需要针对电网进行升级，投入成本巨大。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，避免直接使用电锅炉的巨大耗电量，实现经济、可靠的储热和供热。在一种优选的实施方式中，该供热系统还可包括太阳能供电模块，可用于向谷电储热模块的电加热器，以及供汽调节模块的闪蒸水蒸气压缩机供电。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，包括谷电储热模块和闪蒸供汽模块。所述谷电储热模块包括电加热器和储热水箱，所述电加热器设置于所述储热水箱内，并且连接电网，所述储热水箱上设有连接水源的补水口，所述储热水箱上还设有连接闪蒸供汽模块的出水口。所述闪蒸供汽模块包括闪蒸循环管、闪蒸雾化喷嘴、闪蒸罐和闪蒸回水管，所述储热水箱的出水口通过闪蒸循环管连接所述闪蒸雾化喷嘴，所述闪蒸雾化喷嘴设置于所述闪蒸罐内，所述闪蒸循环管上设有闪蒸循环泵，所述闪蒸罐还通过所述闪蒸回水管连通所述储热水箱，所述闪蒸回水管上设有闪蒸回水泵，所述闪蒸罐的顶部设置闪蒸出气管。

在另一优选的实例中，还包括供汽调节模块，所述供汽调节模块包括闪蒸水蒸气压缩机、闪蒸排气管、闪蒸补水泵、闪蒸补水管和闪蒸排气旁通管；

所述闪蒸出气管连接闪蒸水蒸气压缩机的第一进口，并且闪蒸出气管上设有截止阀，所述闪蒸补水泵通过所述闪蒸补水管连接闪蒸水蒸气压缩机的第二进口，所述闪蒸排气管连接闪蒸水蒸气压缩机的出口；

所述闪蒸排气旁通管并联在所述闪蒸水蒸气压缩机的一侧，所述闪蒸排气旁通管两端连接所述闪蒸出气管和所述闪蒸排气管，所述闪蒸排气旁通管上设有截止阀。

在另一优选的实例中，还包括太阳能供电模块，可用于向谷电储热模块的电加热器，以及供汽调节模块的闪蒸水蒸气压缩机供电。

在另一优选的实例中，所述太阳能供电模块包括太阳能发电板和蓄电池，所述太阳能发电板连接所述蓄电池，所述闪蒸水蒸气压缩机分别连接太阳能发电板和蓄电池，所述太阳能发电板和所述蓄电池两者中至少一个可向闪蒸水蒸气压缩机供电。

在另一优选的实例中，所述蓄电池还连接电加热器。

在另一优选的实例中，所述储热水箱设有储热水箱排水管，所述储热水箱排水管上设有截止阀。

在另一优选的实例中，所述闪蒸罐设有闪蒸排水管，所述闪蒸排水管上设有截止阀。

在另一优选的实例中，所述闪蒸循环管上设有闪蒸减压阀，该闪蒸减压阀位于闪蒸补水泵和闪蒸雾化喷嘴之间。

在另一优选的实例中，所述储热水箱内水温至少为200℃，压强至少为1.555MPa。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)本实用新型设计了谷电储热模块来配合闪蒸供汽模块，谷电储热模块通过电加热的方式储存热能，有效地解决了应用生产场地对热源的依赖，在众多的无热源的应用场景下也可以直接使用；在夜晚城市用电的低谷期，通过电加热的方式储存大量的高温热能，并通过闪蒸和蒸汽压缩的方式来产生高温高压蒸汽，避免直接使用电锅炉的巨大耗电量，以及在峰谷电下，供电高峰期的高额电价和电锅炉的运行成本，降低设备的运行成本，提高蒸汽产生的经济性。

2)为闪蒸供汽模块设计了供汽调节模块，通过多级闪蒸并耦合水蒸气压缩机的方式，不仅可以满足200℃以上的高温高压蒸汽的需求，也可以满足100～200℃蒸汽的需求，满足了几乎工业供热所有范围内的蒸汽需求，大大的扩展了蒸汽的供应范围和适用的应用场景。

3)供汽调节模块配合有太阳能供电模块，在系统供应蒸汽的同时可提供一定的电能，在白天时可以满足水蒸气压缩机的电耗，晚上时可以补充电加热器的电耗，使得整个系统既可以供应电能又可以供应热量，进一步的降低了系统的整体能耗，和运行成本。

4)储热水箱内水温为200℃以上的高温高压热水，水工质价格便宜，使用成本低，并对水箱无腐蚀，有效地降低使用成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图。

图2为本实用新型实施例二的结构示意图。

附图标记：11-加热器，12-第一截止阀，13-热水箱排水管，14-热补水泵，15-储热补水管，16-二截止阀，17-储热水箱，19-闪蒸第一截止阀，20-闪蒸循环泵，21-闪蒸循环管，22-闪蒸减压阀，23-闪蒸第二截止阀，24-闪蒸雾化喷嘴，25-闪蒸第三截止阀，26-闪蒸排水管，27-闪蒸第四截止阀，28-闪蒸回水泵，29-闪蒸回水管，30-闪蒸第五截止阀，31-闪蒸罐，32-闪蒸出气管，33-闪蒸第六截止阀，34-闪蒸排气旁通管，35-闪蒸第七截止阀，36-闪蒸水蒸气压缩机，37-闪蒸排气管，38-闪蒸第八截止阀，39-闪蒸补水泵，40-闪蒸补水管，60-太阳能发电板，61-第一电线，62-第一开关，63-蓄电池，64-第二开关，65-第二电线，66-第三开关，67-第三电线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，包括谷电储热模块、闪蒸供汽模块和供汽调节模块。

谷电储热模块包括电加热器11、第一截止阀12、储热水箱排水管13、储热补水泵14、储热补水管15、第二截止阀16和储热水箱17。储热水箱17具有四个口，分别为补水口、排水口、进水口和出水口。补水口通过储热补水管15连接储热补水泵14，用于补充水源，第二截止阀16设置在储热补水管15上。排水口连接储热水箱排水管13，第一截止阀12设置在储热水箱排水管13上，用于储热水箱17的排水。进水口和出水口均连接闪蒸供汽模块用于热水的循环。电加热器11设置于储热水箱17内，并且接入电网，实现储热水箱17内的水加热。储热水箱17内加热的水温至少为200℃，压强至少为1.555MPa。

闪蒸供汽模块包括闪蒸第一截止阀19、闪蒸循环泵20、闪蒸循环管21、闪蒸减压阀22、闪蒸第二截止阀23、闪蒸雾化喷嘴24、闪蒸第三截止阀25、闪蒸排水管26、闪蒸第四截止阀27、闪蒸回水泵28、闪蒸回水管29、闪蒸第五截止阀30、闪蒸罐31和闪蒸出气管32。储热水箱17的出水口通过闪蒸循环管21连接闪蒸雾化喷嘴24，闪蒸雾化喷嘴24设置于所述闪蒸罐31内。在闪蒸循环管21上设有闪蒸循环泵20，将储热水箱17内的热水输送至闪蒸罐31内。闪蒸减压阀22设置在闪蒸循环管21上，位于闪蒸补水泵39和闪蒸雾化喷嘴24之间。闪蒸第一截止阀19和闪蒸第二截止阀23设置于闪蒸循环管21的两个端口。闪蒸罐31还通过闪蒸回水管29连通储热水箱17的进水口，闪蒸回水管29上设有闪蒸回水泵28，用于将闪蒸罐31的热水回输至储热水箱17。闪蒸第四截止阀27和闪蒸第五截止阀30设置于闪蒸回水管29的两端。闪蒸出气管32设置于闪蒸罐31的顶部用于排出蒸汽。闪蒸排水管26设置于闪蒸罐31的底部，闪蒸第三截止阀25设置在闪蒸排水管26上，用于控制闪蒸罐31的排水。

供汽调节模块包括闪蒸第六截止阀33、闪蒸排气旁通管34、闪蒸第七截止阀35、闪蒸水蒸气压缩机36、闪蒸排气管37、闪蒸第八截止阀38、闪蒸补水泵39和闪蒸补水管40。闪蒸出气管32连接闪蒸水蒸气压缩机36的第一进口，并且闪蒸出气管32上设置闪蒸第七截止阀35。所述闪蒸补水泵39通过所述闪蒸补水管40连接闪蒸水蒸气压缩机36的第二进口，所述闪蒸排气管37连接闪蒸水蒸气压缩机36的出口。闪蒸排气旁通管34并联在所述闪蒸水蒸气压缩机36的一侧，两端连接闪蒸出气管32和所述闪蒸排气管37，闪蒸排气旁通管34上设置闪蒸第六截止阀33。

本实施例的工作原理如下：

系统正常工作时，在夜晚谷电时，电价便宜，电负荷充足，打开第二截止阀16，通过储热补水泵14和储热补水管15往储热水箱17里补充水工质，保证储热水箱17里存储充足的水工质。然后通过电加热器11加热储热水箱17的液态水工质，将其温度加热到200℃以上，相应压力在1.555MPa以上，并保持储热水箱17内的水工质大部分以液态形式存在，仅有少量以蒸汽形式存在，利用高温高压水工质实现谷电储热。

在白天峰电时，需要使用水蒸气的时候，闪蒸供汽模块工作，打开闪蒸第一截止阀19和闪蒸第二截止阀23，调整闪蒸减压阀22的开度，通过闪蒸循环泵20和闪蒸循环管21将储热水箱17里面储存的200℃以上的高温高压水工质流经闪蒸雾化喷嘴24送入闪蒸罐31内，在闪蒸罐31内降压闪蒸，产生温度在100～200℃、压力在0.10142～1.5549MPa附近的高温高压蒸汽，和温度在100～200℃、压力在0.10142～1.5549MPa附近的高温高压饱和水。

供汽调节模块提供有两种供应方式，第一种是关闭闪蒸第七截止阀35，打开闪蒸第六截止阀33，所产生的温度在100～200℃、压力在0.10142-1.5549MPa附近的高温高压蒸汽通过闪蒸出气管32，闪蒸排气旁通管34和闪蒸排气管37可以直接供给用户使用。第二种是打开闪蒸第七截止阀35，关闭闪蒸第六截止阀33，所产生的温度在100-200℃、压力在0.10142～1.5549MPa附近的高温高压蒸汽通过闪蒸出气管32经过闪蒸水蒸气压缩机36压缩后温度和压力进一步提升到200℃和1.555MPa以上，通过闪蒸排气管37供给用户使用，满足200℃以上的蒸汽用热需求。在闪蒸水蒸气压缩机36压缩的过程中，还需要打开闪蒸第八截止阀38，外部补充水通闪蒸补水泵39和闪蒸补水管40流入闪蒸水蒸气压缩机36的压缩腔内，来降低压缩过程的过热度，保证压缩过程的安全高效。

闪蒸供汽模块工作后，打开闪蒸第四截止阀27和闪蒸第五截止阀30，闪蒸罐31内的100℃附近的饱和水通过闪蒸回水泵28和闪蒸回水管29直接回流入储热水箱17内和储热水箱17内原本的高温水工质混合，形成一个完整的循环。

实施例二

如图2所示，本实施例提供了一种基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，包括谷电储热模块、闪蒸供汽模块、供汽调节模块和太阳能供电模块。本实施例中谷电储热模块、闪蒸供汽模块和供汽调节模块均和实施例一相同。太阳能供电模块可用于向谷电储热模块的电加热器11，以及供汽调节模块的闪蒸水蒸气压缩机36供电。太阳能供电模块包括太阳能发电板60和蓄电池63，太阳能发电板60通过第一电线61连接所述蓄电池63，闪蒸水蒸气压缩机36分别通过第三电线67和第二电线65连接太阳能发电板60和蓄电池63，太阳能发电板60和蓄电池63两者中至少一个可向闪蒸水蒸气压缩机36供电。在蓄电池63的输入端和输出端，也就是第一电线61和第二电线65上分别设置有第一开关62和第二开关64，在第三电线67上设置有第三开关66。

本实施例的工作过程如下：

太阳能充足时，太阳能供电模块工作，发出的电能也有两种供应模式，一种是直接供电模式，另一种是储能供电模式。在直接供电模式下，断开第一开关62和第二开关64，闭合第三开关66，太阳能发电板60发的电力通过第一电线61，第三电线67和第二电线65直接供给闪蒸水蒸气压缩机36使用。在储能供电模式下，断开第三开关66，闭合第一开关62，太阳能发电板60发的电力通过第一电线61被送入蓄电池63中储存起来。然后在白天需要使用时，再闭合第二开关64，通过第二电线65供闪蒸水蒸气压缩机36使用。在夜晚需要使用时也可以供给电加热器11使用。

白天时，整个系统不断的运行保证白天蒸汽的供应，储热水箱17内储存的200℃以上的高温高压水工质不断被消耗产生不同温度和压力的蒸汽以及热水来满足不同用户的需求。在白天供热完成后，储热水箱17内储存的200℃以上的高温高压水工质被消耗完，温度也降低到120℃，并通过电加热器11在夜晚谷电时进行加热。

综上所述，本实用新型通过使用谷电储热，在夜晚城市用电的低谷期，通过电加热的方式储存热能，有效地解决了应用生产场地对热源的依赖，在众多的无热源的应用场景下也可以直接使用。

在夜晚城市用电的低谷期，通过电加热的方式储存大量的高温热能，并通过闪蒸和蒸汽压缩的方式来产生高温高压蒸汽，避免直接使用电锅炉的巨大耗电量，以及在峰谷电下，供电高峰期的高额电价和电锅炉的运行成本，另一方面降低设备的运行成本，提高蒸汽产生的经济性。

通过使用200℃以上的高温高压热水进行储热，水工质价格便宜，使用成本低，并对水箱无腐蚀，有效地避免了熔盐储热的高额使用成本。通过直将200℃以上的高温高压热水进行闪蒸的方式，来产生高温高压蒸汽，有效地避免熔盐储热需要的换热温度和换热系统，提高了换热效率也降低了设备成本。

通过多级闪蒸并耦合水蒸气压缩机的方式，不仅可以满足200℃以上的高温高压蒸汽的需求，也可以满足100～200℃蒸汽的需求，可以满足几乎工业供热所有范围内的蒸汽需求。

并且多级闪蒸的方法充分并且深度地利用了谷电储存的热量，大大的提高了储热利用率。

系统中配备了太阳能供电模块，在系统供应蒸汽的同时还可以提供一定的电能，在白天时可以满足闪蒸水蒸气压缩机36的电耗，晚上时可以补充电加热器11的电耗，使得整个系统既可以供应电能又可以供应热量，进一步的降低了系统的整体能耗，和运行成本。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，其特征在于，包括谷电储热模块和闪蒸供汽模块；

所述谷电储热模块包括电加热器(11)和储热水箱(17)，所述电加热器(11)设置于所述储热水箱(17)内，并且连接电网，所述储热水箱(17)上设有连接水源的补水口，所述储热水箱(17)上还设有连接闪蒸供汽模块的出水口；

所述闪蒸供汽模块包括闪蒸循环管(21)、闪蒸雾化喷嘴(24)、闪蒸罐(31)和闪蒸回水管(29)，所述储热水箱(17)的出水口通过闪蒸循环管(21)连接所述闪蒸雾化喷嘴(24)，所述闪蒸雾化喷嘴(24)设置于所述闪蒸罐(31)内，所述闪蒸循环管(21)上设有闪蒸循环泵(20)，所述闪蒸罐(31)还通过所述闪蒸回水管(29)连通所述储热水箱(17)，所述闪蒸回水管(29)上设有闪蒸回水泵(28)，所述闪蒸罐(31)的顶部设置闪蒸出气管(32)。

2.根据权利要求1所述的基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，其特征在于，还包括供汽调节模块，所述供汽调节模块包括闪蒸水蒸气压缩机(36)、闪蒸排气管(37)、闪蒸补水泵(39)、闪蒸补水管(40)和闪蒸排气旁通管(34)；

所述闪蒸出气管(32)连接闪蒸水蒸气压缩机(36)的第一进口，并且闪蒸出气管(32)上设有截止阀，所述闪蒸补水泵(39)通过所述闪蒸补水管(40)连接闪蒸水蒸气压缩机(36)的第二进口，所述闪蒸排气管(37)连接闪蒸水蒸气压缩机(36)的出口；

所述闪蒸排气旁通管(34)并联在所述闪蒸水蒸气压缩机(36)的一侧，所述闪蒸排气旁通管(34)两端连接所述闪蒸出气管(32)和所述闪蒸排气管(37)，所述闪蒸排气旁通管(34)上设有截止阀。

3.根据权利要求2所述的基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，其特征在于，还包括太阳能供电模块，可用于向谷电储热模块的电加热器(11)，以及供汽调节模块的闪蒸水蒸气压缩机(36)供电。

4.根据权利要求3所述的基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，其特征在于，所述太阳能供电模块包括太阳能发电板(60)和蓄电池(63)，所述太阳能发电板(60)连接所述蓄电池(63)，所述闪蒸水蒸气压缩机(36)分别连接太阳能发电板(60)和蓄电池(63)，所述太阳能发电板(60)和所述蓄电池(63)两者中至少一个可向闪蒸水蒸气压缩机(36)供电。

5.根据权利要求4所述的基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，其特征在于，所述蓄电池(63)还连接电加热器(11)。

6.根据权利要求1所述的基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，其特征在于，所述储热水箱(17)设有储热水箱排水管(13)，所述储热水箱排水管(13)上设有截止阀。

7.根据权利要求1所述的基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，其特征在于，所述闪蒸罐(31)设有闪蒸排水管(26)，所述闪蒸排水管(26)上设有截止阀。

8.根据权利要求1所述的基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，其特征在于，所述闪蒸循环管(21)上设有闪蒸减压阀(22)，该闪蒸减压阀(22)位于闪蒸补水泵(39)和闪蒸雾化喷嘴(24)之间。

9.根据权利要求1所述的基于谷电储热和闪蒸供汽的供热系统，其特征在于，所述储热水箱(17)内水温至少为200℃，压强至少为1.555MPa。

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