CN220793973U - 一种多级储热供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多级储热供热系统，包括中温储热罐、高温储热罐和释热换热器，中温储热罐通过熔盐管道连接至释热换热器，高温储热罐通过熔盐管道连接至释热换热器，释热换热器通过熔盐管道分支分别连接至中温储热罐和高温储热罐；多级储热供热系统还包括一级储热换热器和锅炉，中温储热罐和高温储热罐通过熔盐管道连通并合并连接至一级储热换热器，一级储热换热器连接至中温储热罐；锅炉顶部设置有烟风道，烟风道内部设置有二级储热换热器，一级熔盐管道设置有分支且所述分支连接至二级储热换热器；二级储热换热器连接至高温储热罐。本实用新型能够提高系统运行效率，与系统获得较好的能级匹配，降低储热系统的投资以及占地面积。

Description

一种多级储热供热系统

技术领域

本实用新型涉及一种多级储热供热系统，属于多级储热供热技术领域。

背景技术

近年来，随着“碳达峰、碳中和”目标的提出，我国可再生能源在总装机规模中的占比逐步提升。但是由于风、光等可再生能源的出力具有随机性、波动性等特点，对电网的消纳产生不利影响。为了提高新能源的消纳能力，需要提高火电等传统机组的灵活性。

一般而言，火电机组的灵活性技术包含深度调峰、快速启停、快速负荷响应、热电解耦等。对于供热火电机组而言，发电负荷和供热负荷是耦合在一起的，机组深度调峰将对供热参数造成比较大的影响。可以通过配置储热装置进行热电解耦，来解决这一问题。平时工况运行下，将富余的能量通过储热装置储存起来；在机组深度调峰模式下，通过储热装置将热量释放出来用于供热。

现有的储热方案通常是利用高温熔盐储罐和低温熔盐储罐分别储存不同温度的熔盐，在用热高峰时段通过高温熔盐放热提供供热蒸汽，在用热低谷时段通过加热低温熔盐储存热量。为了匹配不同的温度能级，现有技术甚至有设置高温、中温、低温三个熔盐储罐进行储热。这样带来的问题有储热能量品味低、熔盐罐的投资大、占地面积大等。因此需要更优方案来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术所存在的上述问题，本实用新型提供了一种多级储热供热系统，能够提高系统运行效率，与系统获得较好的能级匹配，降低储热系统的投资以及占地面积。

本实用新型的技术方案如下：

一种多级储热供热系统，包括中温储热罐、高温储热罐和释热换热器，所述中温储热罐上部通过第一熔盐管道连接至释热换热器，所述高温储热罐上部通过第二熔盐管道连接至释热换热器，所述释热换热器连接有熔盐出口管道且熔盐出口管道的分支分别连接至中温储热罐和高温储热罐的下部；所述多级储热供热系统还包括一级储热换热器和锅炉，所述中温储热罐和高温储热罐下部均连接有第三熔盐分支管道，两个第三熔盐分支管道的末端连通有第三熔盐管道，所述第三熔盐管道连接至一级储热换热器，所述一级储热换热器通过一级熔盐管道连接至中温储热罐上部；所述锅炉顶部设置有烟风道，所述烟风道内部设置有二级储热换热器，所述一级熔盐管道设置有分支且所述分支连接至二级储热换热器；所述二级储热换热器连接至高温储热罐上部。

其中，所述释热换热器设置有给水进口和供热蒸汽出口，所述给水进口和供热蒸汽出口分别连接有给水管道和蒸汽管道。

其中，所述烟风道的进口和出口处均布置有风门。

其中，所述一级储热换热器设置有第一蒸汽进口和第一蒸汽出口，所述第一蒸汽进口和第一蒸汽出口均与汽水管道连接。

其中，所述一级储热换热器的蒸汽汽源为主蒸汽、再热蒸汽或汽轮机抽汽。

其中，所述中温储热罐和高温储热罐内部均自上而下分隔为上层储热空间、中层储热空间和下层储热空间，上层储热空间和下层储热空间中的储热介质为显热储热介质，中层储热空间中的储热介质为潜热储热介质。

其中，所述显热储热介质的材料或者为石英石颗粒，或者为石块。

其中，所述潜热储热介质的材料为相变材料。

其中，所述上层储热空间、中层储热空间和下层储热空间内部材料组合的形状为多孔介质。

其中，所述第一熔盐管道、第二熔盐管道和两个第三熔盐分支管道上均设置有熔盐泵。

本实用新型具有如下有益效果：

本系统通过配置中温储热罐和高温储热罐，利用潜热储热，可以得到3种不同等级的储热温度，并通过高温的锅炉烟气进一步提高储热温度，提高系统运行效率，与系统获得较好的能级匹配，降低储热系统的投资以及占地面积。

附图说明

图1为本实用新型系统结构示意图；

图2为本实用新型储热罐剖面结构示意图。

图中附图标记表示为：

1、中温储热罐；2、高温储热罐；3、释热换热器；4、一级储热换热器；5、锅炉；6、二级储热换热器；7、上层储热空间；8、中层储热空间；9、下层储热空间；10、熔盐泵；31、给水进口；32、供热蒸汽出口；41、第一蒸汽进口；42、第一蒸汽出口；51、烟风道；52、风门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

请参阅图1、图2，实用新型提供一种技术方案：

一种多级储热供热系统，包括中温储热罐1、高温储热罐2和释热换热器3，中温储热罐1上部和下部均设置有第一熔盐进口和第一熔盐出口，高温储热罐2上部和下部均设置有第二熔盐进口和第二熔盐出口；中温储热罐1上部的第一熔盐出口通过第一熔盐管道连接至释热换热器3的释热第一熔盐进口，高温储热罐2上部的第二熔盐出口通过第二熔盐管道连接至释热换热器3的释热第二熔盐进口，释热换热器3的熔盐出口连接有熔盐出口管道且熔盐出口管道的分支分别连接至中温储热罐1和高温储热罐2下部的第一熔盐进口和第二熔盐进口，释热换热器3设置有给水进口31和供热蒸汽出口32，给水进口31和供热蒸汽出口32分别连接有给水管道和蒸汽管道；多级储热供热系统还包括一级储热换热器4和锅炉5，中温储热罐1和高温储热罐2下部的第一熔盐出口和第二熔盐出口均连接有第三熔盐分支管道，两个第三熔盐分支管道的末端连通有第三熔盐管道，第一熔盐管道、第二熔盐管道和两个第三熔盐分支管道上均设置有熔盐泵10用于输送熔盐，第三熔盐管道连接至一级储热换热器4的一级储热熔盐进口，一级储热换热器4设置有第一蒸汽进口41和第一蒸汽出口42，第一蒸汽进口41和第一蒸汽出口42均与汽水管道连接，一级储热换热器4设置有一级储热熔盐出口且一级储热熔盐出口通过一级熔盐管道连接至中温储热罐1上部的第一熔盐进口；锅炉5顶部设置有烟风道51，烟风道51内部设置有二级储热换热器6，一级熔盐管道设置有分支且分支连接至二级储热换热器6的二级储热熔盐进口；二级储热换热器6设置有二级储热熔盐出口且二级储热熔盐出口通过二级熔盐管道连接至高温储热罐2上部的第二熔盐进口。

烟风道51的进口和出口处均布置有风门52，起到烟气截断的作用；一级储热换热器4的蒸汽汽源为主蒸汽、再热蒸汽或汽轮机抽汽；一级储热换热器4的第一蒸汽出口42输出的可以是蒸汽，也可以是疏水。

作为一种优选，为了获得更高的储热、释热温度，一级储热换热器4、二级储热换热器6和释热换热器3为逆流换热器。

中温储热罐1和高温储热罐2内部均自上而下分隔为上层储热空间7、中层储热空间8和下层储热空间9，上层储热空间7和下层储热空间9中的储热介质为显热储热介质，中层储热空间8中的储热介质为潜热储热介质；显热储热介质的材料或者为石英石颗粒，或者为石块；潜热储热介质的材料为相变材料；上层储热空间7、中层储热空间8和下层储热空间9内部材料组合的形状为多孔介质，多孔介质留有熔盐上下流动的通道。

中层储热空间8的高度分别大于上层储热空间7和下层储热空间9，中层储热空间8通过填充相变材料使输出温度稳定在一定范围，可以通过相变材料的选择来获得相应的储热罐输入、输出温度，在熔盐流动的过程中，会在中温储热罐1或高温储热罐2的某个高度上形成温度阶跃层，温度阶跃层以上的熔盐和温度阶跃层以下的熔盐温度分层明显。

上述的多级储热供热系统的工作原理如下：

在储热工况时，中温储热罐1和高温储热罐2下部第三熔盐分支管道上的熔盐泵10运行，中温储热罐1和高温储热罐2中的冷熔盐不断从罐的底部抽出，入一级储热换热器4加热形成中温熔盐。

一部分中温熔盐通过一级储热换热器4的一级熔盐管道进入中温储热罐1上部的第一熔盐进口；另一部分熔盐继续进入二级储热换热器6加热后形成高温熔盐，通过二级储热换热器6的二级熔盐管道进入高温储热罐2上部的第二熔盐进口。

中温储热罐1和高温储热罐2中的储热介质不断吸收热量，由于储热介质的多层分布，随着高温传热介质向下流动，低温流体不断被带走，温度阶跃层不断下移，直到温度阶跃层到达储热罐底部，储热能力达到最大。

在放热工况时，中温储热罐1和高温储热罐2上部的熔盐泵10运行中温储热罐1和高温储热罐2中的热熔盐不断从罐的顶部抽出，并进入释热换热器3，一部分高温熔盐与通过给水进口31带来的给水换热，将给水加热成饱和蒸汽，高温熔盐温度降低形成中温熔盐，并与进入释热换热器3的中温熔盐合并后继续与饱和蒸汽换热，将饱和蒸汽加热成过热蒸汽后对外供热。换热后的熔盐形成低温熔盐，通过与释热换热器3的熔盐出口管道分别进入中温储热罐1和高温储热罐2下部的第一熔盐进口和第二熔盐进口，中温储热罐1和高温储热罐2中的储热介质不断释放热量，由于储热介质的多层分布，随着低温传热介质向上流动，高温流体不断被带走，温度阶跃层不断上移，直到温度阶跃层到达储热罐顶部，放热能力达到最大。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多级储热供热系统，其特征在于：包括中温储热罐(1)、高温储热罐(2)和释热换热器(3)，所述中温储热罐(1)上部通过第一熔盐管道连接至释热换热器(3)，所述高温储热罐(2)上部通过第二熔盐管道连接至释热换热器(3)，所述释热换热器(3)连接有熔盐出口管道且熔盐出口管道的分支分别连接至中温储热罐(1)和高温储热罐(2)的下部；所述多级储热供热系统还包括一级储热换热器(4)和锅炉(5)，所述中温储热罐(1)和高温储热罐(2)下部均连接有第三熔盐分支管道，两个第三熔盐分支管道的末端连通有第三熔盐管道，所述第三熔盐管道连接至一级储热换热器(4)，所述一级储热换热器(4)通过一级熔盐管道连接至中温储热罐(1)上部；所述锅炉(5)顶部设置有烟风道(51)，所述烟风道(51)内部设置有二级储热换热器(6)，所述一级熔盐管道设置有分支且所述分支连接至二级储热换热器(6)；所述二级储热换热器(6)连接至高温储热罐(2)上部。

2.如权利要求1所述的一种多级储热供热系统，其特征在于：所述释热换热器(3)设置有给水进口(31)和供热蒸汽出口(32)，所述给水进口(31)和供热蒸汽出口(32)分别连接有给水管道和蒸汽管道。

3.如权利要求2所述的一种多级储热供热系统，其特征在于：所述烟风道(51)的进口和出口处均布置有风门(52)。

4.如权利要求3所述的一种多级储热供热系统，其特征在于：所述一级储热换热器(4)设置有第一蒸汽进口(41)和第一蒸汽出口(42)，所述第一蒸汽进口(41)和第一蒸汽出口(42)均与汽水管道连接。

5.如权利要求4所述的一种多级储热供热系统，其特征在于：所述一级储热换热器(4)的蒸汽汽源为主蒸汽、再热蒸汽或汽轮机抽汽。

6.如权利要求5所述的一种多级储热供热系统，其特征在于：所述中温储热罐(1)和高温储热罐(2)内部均自上而下分隔为上层储热空间(7)、中层储热空间(8)和下层储热空间(9)，上层储热空间(7)和下层储热空间(9)中的储热介质为显热储热介质，中层储热空间(8)中的储热介质为潜热储热介质。

7.如权利要求6所述的一种多级储热供热系统，其特征在于：所述显热储热介质的材料或者为石英石颗粒，或者为石块。

8.如权利要求7所述的一种多级储热供热系统，其特征在于：所述潜热储热介质的材料为相变材料。

9.如权利要求8所述的一种多级储热供热系统，其特征在于：所述上层储热空间(7)、中层储热空间(8)和下层储热空间(9)内部材料组合的形状为多孔介质。

10.如权利要求9所述的一种多级储热供热系统，其特征在于：所述第一熔盐管道、第二熔盐管道和两个第三熔盐分支管道上均设置有熔盐泵(10)。