本實用新型涉及一種用于在熱電廠中進(jìn)行儲熱的裝置，具體的說是一種熱電廠大容量中溫相變儲熱放熱裝置。

背景技術(shù)：

我國的“三北地區(qū)”電源結(jié)構(gòu)中熱電、風(fēng)電占據(jù)很高的比例，然而風(fēng)電與熱電并沒有實現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展，存在著嚴(yán)重的“風(fēng)熱沖突”。一方面，三北地區(qū)的供熱季長達(dá)半年以上，電力系統(tǒng)中存在大量的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組用于冬季的供熱需求。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運行在“以熱定電”模式下，其發(fā)電出力受冬季供熱負(fù)荷的制約很大。尤其在供熱季的夜間，供電負(fù)荷處于低谷時期，但供熱負(fù)荷卻處于高峰時期。此時為保證供熱負(fù)荷的需求，電力系統(tǒng)中的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組都處于高出力運行狀態(tài)，因此極大的壓縮了風(fēng)電機(jī)組的出力空間，造成了大量的風(fēng)電棄風(fēng)。另一方面，風(fēng)電具有典型的反調(diào)峰特性，表現(xiàn)為白天出力較低、夜晚出力較高；冬季平均出力較高、夏季平均出力較低。這兩方面原因?qū)е铝恕叭钡貐^(qū)”棄風(fēng)現(xiàn)在嚴(yán)重。

在風(fēng)電資源豐富的三北地區(qū)，供熱季長達(dá)半年以上，電力系統(tǒng)中存在大量的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組用于冬季的供熱需求。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運行在“以熱定電”模式下，其發(fā)電出力受冬季供熱負(fù)荷的制約很大。尤其在供熱季的夜間，供電負(fù)荷處于低谷時期，但供熱負(fù)荷卻處于高峰時期。此時為保證供熱負(fù)荷的需求，電力系統(tǒng)中的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組都處于高出力運行狀態(tài)，因此極大的壓縮了風(fēng)電機(jī)組的出力空間，造成了大量的風(fēng)電棄風(fēng)。如果在電源側(cè)的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組中加入大容量儲熱系統(tǒng)，打破“以熱定電”的剛性約束，可以有效提高熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的調(diào)節(jié)能力，增強電力系統(tǒng)的靈活性，從而提高系統(tǒng)風(fēng)電消納能力。

為了打破“熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組‘以熱定電’的電－熱剛性耦合方式”，提高熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的調(diào)節(jié)能力，現(xiàn)有技術(shù)中有將熱量進(jìn)行儲存的儲熱系統(tǒng)。但是現(xiàn)有的儲熱系統(tǒng)采用的是U形的管式壓力容器，壓力容器兩端采用橢圓形封堵頭水室的結(jié)構(gòu)，上述現(xiàn)有的儲熱系統(tǒng)為壓力容器，體積較大，難以運輸，制作成品高。同時，現(xiàn)有儲熱系統(tǒng)所有傳熱翅片管內(nèi)流體的流向是相同的，這樣造成儲熱裝置進(jìn)口與出口端的溫度不一致，例如在放熱過程中，有的區(qū)域相變材料已凝固，有的區(qū)域仍為液態(tài)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的第一目的是為了克服背景技術(shù)的不足之處，而提供一種熱電廠大容量中溫相變儲熱放熱裝置。

本實用新型的第二目的是為了克服背景技術(shù)的不足之處，而提供這種熱電廠大容量中溫相變儲熱放熱裝置的儲熱放熱方法。

為了實現(xiàn)上述第一目的，本實用新型的技術(shù)方案為：熱電廠大容量中溫相變儲熱放熱裝置，其特征在于：包括閉式循環(huán)系統(tǒng)，所述閉式循環(huán)系統(tǒng)包括閉式循環(huán)泵、儲熱加熱器、儲熱裝置和放熱冷卻器，所述儲熱加熱器的輸出端和放熱冷卻器的輸出端均與儲熱裝置的輸入端連接，所述儲熱加熱器的輸入端和放熱冷卻器的輸入端均與第一流量測量裝置的輸出端連接；所述儲熱裝置的輸出端依次與閉式循環(huán)泵和第一流量測量裝置連接，第一流量測量裝置和儲熱加熱器之間安裝有第一閥門，第一流量測量裝置和放熱冷卻器之間安裝有第二閥門；所述放熱冷卻器上安裝有供水管道和回水管道，回水管道上安裝有流量測量裝置，儲熱加熱器上安裝有蒸汽管道和安全閥。

在上述技術(shù)方案中，所述儲熱裝置包括支撐架，和多個依次連接并整體呈一字型的安裝在支撐架上的集裝箱，集裝箱內(nèi)放置有儲熱腔室，儲熱腔室頂部安裝有將所述儲熱腔室頂部密封的蓋板，每個集裝箱的外殼上均安裝有滑動銷，每個儲熱腔室內(nèi)均安裝有兩組換熱管組，每組換熱管組均包括呈橫向布置的放熱管和呈橫向布置的儲熱管，有放熱總管和儲熱總管安裝于集裝箱上方，且所有放熱管均與所述放熱總管連接，所有儲熱管均與所述儲熱總管連接，位于同一組的放熱管和儲熱管之間連接有多個呈縱向布置翅片管，位于不同組的翅片管在儲熱腔室內(nèi)呈相鄰布置，且相鄰兩個翅片管內(nèi)的液體流向相反，所述翅片管在豎直方向呈S型布置，翅片管的輸入端與儲熱管連接，翅片管的輸出端與放熱管連接,。

在上述技術(shù)方案中，所述支撐架底部安裝有多個間隔布置的滾動支架，和多個間隔布置且與與所述支撐架鉸接的固定支架。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型有益效果如下：

1)本實用新型相變儲熱裝置是一種可拼接的獨立腔室、非壓力容器作為相變儲熱裝置。儲熱裝置是標(biāo)準(zhǔn)尺寸的長方形容器，大大降低了運輸費用和運輸難度，現(xiàn)場根據(jù)實際需求可方便的拼裝為一個大容量的儲熱裝置。與壓力容器式儲熱裝置相比，其結(jié)構(gòu)安全可靠性大幅度提高，可模塊化生成、拼裝，現(xiàn)場安裝、拆卸靈活方便。

2)本實用新型儲熱裝置的集箱管屏有良好的分流、導(dǎo)流作用，相鄰兩組傳熱管的流體方向相反，使整個儲熱腔室內(nèi)的相變材料融化或凝固程度均勻，避免儲熱腔室中溫度場不均影響換熱效率。

3)本實用新型通過底部的滾動支架吸收熱膨脹，取消了儲熱裝置上的膨脹節(jié)，效果良好。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為儲熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為當(dāng)圖2中其中一個集裝箱上沒有安裝蓋板時，圖2延俯視方向的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為相鄰兩個翅片管的結(jié)構(gòu)示意圖，其中箭頭為換熱介質(zhì)的流動方向。

圖中1-閉式循環(huán)系統(tǒng),11-閉式循環(huán)泵，12-儲熱加熱器，13-安全閥，14-放熱冷卻器，16-供水管道，17-回水管道，18-流量測量裝置，19-蒸汽管道，4-儲熱裝置，41-支撐架，42-儲熱腔室，43-集裝箱，44-滑動銷，51-第一流量測量裝置，45-兩組換熱管組，46-放熱管，47-儲熱管，48-翅片管，49-蓋板，51-第一流量測量裝置，61-第一閥門，62-第二閥門，64-第四閥門，65-第五閥門，7-滾動支架，8-固定支架，91-儲熱總管，92-放熱總管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的實施情況，但它們并不構(gòu)成對本實用新型的限定，僅作舉例而已。同時通過說明使本實用新型的優(yōu)點更加清楚和容易理解。

參閱附圖可知：熱電廠大容量中溫相變儲熱放熱裝置，其特征在于：包括閉式循環(huán)系統(tǒng)1，所述閉式循環(huán)系統(tǒng)1包括閉式循環(huán)泵11、儲熱加熱器12、儲熱裝置4和放熱冷卻器14，所述儲熱加熱器12的輸出端和放熱冷卻器14的輸出端均與儲熱裝置4的輸入端連接，所述儲熱加熱器12的輸入端和放熱冷卻器14的輸入端均與第一流量測量裝置51的輸出端連接；

所述儲熱裝置4的輸出端依次與閉式循環(huán)泵11和第一流量測量裝置51連接，第一流量測量裝置51和儲熱加熱器12之間安裝有第一閥門61，第一流量測量裝置51和放熱冷卻器14之間安裝有第二閥門62；

所述放熱冷卻器14上安裝有供水管道16和回水管道17，回水管道17上安裝有流量測量裝置18，儲熱加熱器12上安裝有蒸汽管道19和安全閥13。

優(yōu)選的，所述儲熱裝置4包括支撐架41，和多個依次連接并整體呈一字型的安裝在支撐架41上的集裝箱43，集裝箱43內(nèi)放置有儲熱腔室42，儲熱腔室42頂部安裝有將所述儲熱腔室42頂部密封的蓋板49，每個集裝箱43的外殼上均安裝有滑動銷44，每個儲熱腔室42內(nèi)均安裝有兩組換熱管組45，每組換熱管組45均包括呈橫向布置的放熱管46和呈橫向布置的儲熱管47，有放熱總管92和儲熱總管91安裝于集裝箱43上方，且所有放熱管均與所述放熱總管92連接，所有儲熱管均與所述儲熱總管91連接，位于同一組的放熱管46和儲熱管47之間連接有多個呈縱向布置翅片管48，位于不同組的翅片管48在儲熱腔室42內(nèi)呈相鄰布置，且相鄰兩個翅片管48內(nèi)的液體流向相反，所述翅片管48在豎直方向呈S型布置，翅片管48的輸入端與儲熱管47連接，翅片管48的輸出端與放熱管46連接,。

優(yōu)選的，所述支撐架41底部安裝有多個間隔布置的滾動支架7，和多個間隔布置且與與所述支撐架41鉸接的固定支架8。

熱電廠大容量中溫相變儲熱放熱裝置的儲熱放熱方法，如下：它包括儲熱方法和放熱方法，其中，所述儲熱方法方法為：關(guān)閉第二閥門62和第四閥門64，打開第一閥門61和第五閥門65，第一流量測量裝置51記錄流經(jīng)第一流量測量裝置51的熱量，換熱介質(zhì)先由儲熱裝置4進(jìn)入到儲熱加熱器12中，再在儲熱加熱器12中被加熱，最后通過閉式循環(huán)泵11重新流回到儲熱裝置4中，此時實現(xiàn)儲熱功能；所述放熱方法為：關(guān)閉第一閥門61和第五閥門65，打開第二閥門62和第四閥門64，第一流量測量裝置51記錄流經(jīng)第一流量測量裝置51的熱量，換熱介質(zhì)先由儲熱裝置4進(jìn)入到儲熱冷卻器14中，再在儲熱冷卻器14內(nèi)被冷卻，最后通過閉式循環(huán)泵11重新流回到儲熱裝置4中，此時實現(xiàn)放熱功能。

本實用新型安裝在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組與供熱首站之間，通過大容量中溫相變儲熱裝置的蓄熱和放熱(釋熱)，打破熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組“以熱定電”的電－熱剛性耦合方式，提高熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的調(diào)節(jié)能力。

儲熱腔室的殼體由鋼板焊接拼制成長方形容器，殼體只承受相變介質(zhì)的重量和管板、翅片管束的重量，腔室等間距設(shè)置加強肋以增加腔室的強度和穩(wěn)定性。容器上部留出5％～8％(根據(jù)不同相變材料的熱膨脹量確定)，作為相變材料熱膨脹的空間。儲熱單元頂部設(shè)置與大氣相通的呼吸孔，當(dāng)相變材料脹縮時，能使儲熱裝置在常壓下工作。

本實用新型優(yōu)化了傳熱翅片管的回路方式，儲熱腔室中相鄰兩組傳熱管的流體方向反向流動，使儲熱腔室中溫度場均勻，儲熱裝置受熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力與熱位移通過滾動支架吸收。

儲熱裝置的循環(huán)介質(zhì)為單流程通道，流體的進(jìn)出口集箱設(shè)置在儲熱裝置的頂部，集箱上的下降管與傳熱翅片管焊接，當(dāng)發(fā)生泄漏時，可直接將集箱的下降管予以封堵切除。根據(jù)現(xiàn)場實際儲熱容量的需求以及現(xiàn)場的場地條件，將多個儲熱單元以一定的排列順序放置在一起，頂部通過母管、電動閥門聯(lián)通，即可擴(kuò)展成大規(guī)模大容量的相變儲熱裝置。

實際工作時，本實用新型為單進(jìn)單出型換熱器，換熱介質(zhì)可以采用閉式水或?qū)嵊?。儲熱裝置內(nèi)填充相變材料，相變材料為復(fù)合二元鹽，其相變溫度根據(jù)加熱蒸汽的溫度、熱網(wǎng)水的供水溫度、儲熱與放熱的時間決定。本例中加熱蒸汽為中壓缸排汽，參數(shù)為0.21MPa，236℃(該壓力對應(yīng)飽和溫度為124℃)，儲熱過程中熱量大部分來自加熱蒸汽的汽化潛熱。熱網(wǎng)供水溫度為70℃，當(dāng)儲熱與放熱的時間相等，選擇相變溫度溫度為92℃左右的相變材料。

儲熱工況時，流量測量裝置51記錄儲熱系統(tǒng)充熱的熱量，采暖加熱蒸汽由管道引接至儲熱加熱器，為防止壓力容器超壓，儲熱加熱器設(shè)置安全閥排汽。蒸汽加熱換熱介質(zhì)(除鹽水或?qū)嵊?，經(jīng)閉式循環(huán)水泵升壓后流經(jīng)儲熱裝置，儲熱裝置內(nèi)填充多種二元鹽復(fù)合物，儲熱裝置將熱量以潛熱形式儲存。閉式循環(huán)水泵為變頻水泵，通過水泵的變頻運行調(diào)節(jié)儲熱裝置充熱、放熱的速率。

放熱工況時，閉式水吸收儲熱裝置中的相變潛熱，此時儲熱裝置中的相變材料由液態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。閉式水儲熱后通過板式換熱器加熱熱網(wǎng)循環(huán)水。熱網(wǎng)循環(huán)水道上裝設(shè)有流量測量裝置11，記錄儲熱系統(tǒng)放熱的熱量。

其它未說明的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。