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一種梯級(jí)儲(chǔ)熱系統(tǒng)及梯級(jí)儲(chǔ)熱方法

文檔序號(hào):9862584閱讀:400來源:國知局
一種梯級(jí)儲(chǔ)熱系統(tǒng)及梯級(jí)儲(chǔ)熱方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)熱系統(tǒng),具體涉及一種梯級(jí)儲(chǔ)熱系統(tǒng)及梯級(jí)儲(chǔ)熱方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著常規(guī)能源的短缺以及人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的提高,可再生能源,特別是太陽能,越來越受到人們的青睞;同時(shí),工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的大量余熱也是今后能源綜合利用的重點(diǎn)。
[0003]無論是太陽能還是工業(yè)余熱,其最大的不足就是能量供應(yīng)的不穩(wěn)定性。將太陽能熱發(fā)電以及工業(yè)余熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)結(jié)合起來,可增加太陽能和工業(yè)余熱輸出的穩(wěn)定性以及可用性。
[0004]然而,現(xiàn)有的儲(chǔ)熱系統(tǒng),具有熱能輸出的穩(wěn)定性有限、成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及運(yùn)行調(diào)度不靈活等問題,從而限制了大型太陽能熱發(fā)電以及工業(yè)余熱的廣泛利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷,本發(fā)明提供一種梯級(jí)儲(chǔ)熱系統(tǒng)及梯級(jí)儲(chǔ)熱方法,可有效解決上述問題。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明提供一種梯級(jí)儲(chǔ)熱系統(tǒng),包括:固體儲(chǔ)熱換熱器(A)、相變儲(chǔ)熱換熱器(B)、熔鹽蒸汽過熱器(C)、主管路和旁管路;
[0008]所述主管路包括第I主路管道、第2主路管道、第3主路管道和第4主路管道;通過所述主管路,依次將所述固體儲(chǔ)熱換熱器(A)、所述相變儲(chǔ)熱換熱器(B)和所述熔鹽蒸汽過熱器(C)串聯(lián)連接;
[0009]具體為:輸水接口通過所述第I主路管道與所述固體儲(chǔ)熱換熱器㈧的低溫端口連接,所述固體儲(chǔ)熱換熱器(A)的高溫端口通過所述第2主路管道與所述相變儲(chǔ)熱換熱器(B)的低溫端口連接,所述相變儲(chǔ)熱換熱器(B)的高溫端口通過所述第3主路管道與所述熔鹽蒸汽過熱器(C)的低溫端口連接,所述熔鹽蒸汽過熱器(C)的高溫端口通過所述第4主路管道與過熱蒸汽接口連接;
[0010]所述旁管路包括第I旁路管道、第2旁路管道和第3旁路管道;
[0011]所述固體儲(chǔ)熱換熱器(A)的左右兩端并聯(lián)所述第I旁路管道;所述相變儲(chǔ)熱換熱器(B)的左右兩端并聯(lián)所述第2旁路管道;所述熔鹽蒸汽過熱器(C)的左右兩端并聯(lián)所述第3旁路管道。
[0012]優(yōu)選的,在所述第I主路管道設(shè)置第I閥門(I);
[0013]在所述第2主路管道依次設(shè)置第2閥門(2)和第3閥門(3);其中,所述第2閥門
(2)靠近所述固體儲(chǔ)熱換熱器(A),所述第3閥門(3)靠近所述相變儲(chǔ)熱換熱器(B);
[0014]在所述第3主路管道依次設(shè)置第4閥門(4)和第5閥門(5);其中,所述第4閥門
(4)靠近所述相變儲(chǔ)熱換熱器(B),所述第5閥門(5)靠近所述熔鹽蒸汽過熱器(C);
[0015]在所述第4主路管道設(shè)置第6閥門(6)。
[0016]優(yōu)選的,所述第I旁路管道和所述第2旁路管道具有第I公共管道;所述第2旁路管道和所述第3旁路管道具有第2公共管道;
[0017]在所述第I公共管道設(shè)置第8閥門⑶;在所述第2公共管道設(shè)置第9閥門(9);
[0018]在所述第I旁路管道的非公共管道設(shè)置第7閥門(7);在所述第3旁路管道的非公共管道設(shè)置第10閥門(1)0
[0019]優(yōu)選的,所述固體儲(chǔ)熱換熱器(A)包括儲(chǔ)熱材料體和鑲嵌于所述儲(chǔ)熱材料體的換熱器;和/或
[0020]所述相變儲(chǔ)熱換熱器(B)包括相變儲(chǔ)熱材料體和鑲嵌于所述相變儲(chǔ)熱材料體的換熱器;
[0021]所述恪鹽蒸汽過熱器(C)為管殼式換熱器,包括外殼和與所述外殼連接的換熱管;其中,所述外殼的腔體提供蒸汽輸送通道,具有殼程進(jìn)口和殼程出口 ;所述換熱管提供熔鹽輸送通道,具有管程進(jìn)口和管程出口。
[0022]優(yōu)選的,所述儲(chǔ)熱材料體為固體儲(chǔ)熱材料體,具體為混凝土 ;和/或
[0023]所述相變儲(chǔ)熱材料體為固體-液體相變材料體。
[0024]優(yōu)選的,在所述主管路和所述旁管路所設(shè)置的所有閥門為手動(dòng)閥門或電動(dòng)閥門。
[0025]本發(fā)明還提供一種梯級(jí)儲(chǔ)熱方法,將第I旁路管道、第2旁路管道和第3旁路管道斷開,使固體儲(chǔ)熱換熱器(A)、相變儲(chǔ)熱換熱器(B)和熔鹽蒸汽過熱器(C)通過主管路形成通路;
[0026]則:所述梯級(jí)儲(chǔ)熱方法包括充熱過程和放熱過程;
[0027]所述充熱過程包括以下步驟:
[0028]SI,過熱蒸汽首先進(jìn)入到熔鹽蒸汽過熱器(C),與進(jìn)入到熔鹽蒸汽過熱器(C)的液態(tài)冷熔鹽發(fā)生第I次熱交換,液態(tài)冷熔鹽吸熱后溫度升高而變?yōu)闊崛埯},過熱蒸汽放熱,其溫度逐步降低到飽和溫度,得到飽和溫度的過熱蒸汽;
[0029]S2,飽和溫度的過熱蒸汽進(jìn)入到相變儲(chǔ)熱換熱器(B),與相變儲(chǔ)熱換熱器⑶中的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)發(fā)生第2次熱交換,相變儲(chǔ)熱介質(zhì)吸熱后由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),飽和溫度的過熱蒸汽放熱后凝結(jié)變成水;
[0030]S3,水進(jìn)入到固體儲(chǔ)熱換熱器(A),與固體儲(chǔ)熱換熱器㈧中的固體儲(chǔ)熱介質(zhì)發(fā)生第3次熱交換,固體儲(chǔ)熱介質(zhì)吸熱而升高到指定溫度,水放熱后溫度進(jìn)一步降低;降溫后的水從輸水接口排出到外部;
[0031]所述放熱過程包括以下步驟:
[0032]S-a,輸水接口輸送的水進(jìn)入到固體儲(chǔ)熱換熱器(A),與固體儲(chǔ)熱換熱器(A)中的固體儲(chǔ)熱介質(zhì)發(fā)生第I次熱交換,固體儲(chǔ)熱介質(zhì)放熱而降低到指定溫度,水吸熱后達(dá)到飽和溫度;
[0033]S-b,達(dá)到飽和溫度的水進(jìn)入到相變儲(chǔ)熱換熱器(B),與相變儲(chǔ)熱換熱器⑶中的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)發(fā)生第2次熱交換,相變儲(chǔ)熱介質(zhì)放熱后由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài),飽和溫度的水吸熱后變?yōu)轱柡驼羝?br>[0034]S-c,飽和蒸汽進(jìn)入到熔鹽蒸汽過熱器(C),與進(jìn)入到熔鹽蒸汽過熱器(C)的液態(tài)熱熔鹽發(fā)生第3次熱交換,液態(tài)熱熔鹽放熱后溫度降低而變?yōu)槔淙埯},飽和蒸汽吸熱,其溫度逐步升高而變?yōu)檫^熱蒸汽;過熱蒸汽從與過熱蒸汽接口排出到外部。
[0035]優(yōu)選的,還包括:
[0036]僅將第I旁路管道導(dǎo)通,將所述固體儲(chǔ)熱換熱器(A)旁路,使所述相變儲(chǔ)熱換熱器
(B)和所述熔鹽蒸汽過熱器(C)通過主管路形成通路,進(jìn)行儲(chǔ)熱或放熱過程;
[0037]僅將第2旁路管道導(dǎo)通,使所述相變儲(chǔ)熱換熱器(B)旁路,使所述固體儲(chǔ)熱換熱器(A)和所述熔鹽蒸汽過熱器(C)通過主管路形成通路,進(jìn)行儲(chǔ)熱或放熱過程;
[0038]僅將第3旁路管道導(dǎo)通,使所述熔鹽蒸汽過熱器(C)旁路,使所述固體儲(chǔ)熱換熱器(A)和所述相變儲(chǔ)熱換熱器(B)通過主管路形成通路,進(jìn)行儲(chǔ)熱或放熱過程;
[0039]僅將第I旁路管道和第2旁路管道導(dǎo)通,使所述固體儲(chǔ)熱換熱器(A)和所述相變儲(chǔ)熱換熱器(B)旁路,僅通過所述熔鹽蒸汽過熱器(C)進(jìn)行儲(chǔ)熱或放熱過程;
[0040]僅將第I旁路管道和第3旁路管道導(dǎo)通,使所述固體儲(chǔ)熱換熱器(A)和所述熔鹽蒸汽過熱器(C)旁路,僅通過所述相變儲(chǔ)熱換熱器(B)進(jìn)行儲(chǔ)熱或放熱過程;
[0041]僅將第2旁路管道和第3旁路管道導(dǎo)通,使所述相變儲(chǔ)熱換熱器(B)和所述熔鹽蒸汽過熱器(C)旁路,僅通過所述固體儲(chǔ)熱換熱器(A)進(jìn)行儲(chǔ)熱或放熱過程。
[0042]本發(fā)明的有益效果如下:
[0043]本發(fā)明提供的梯級(jí)儲(chǔ)熱系統(tǒng)及梯級(jí)儲(chǔ)熱方法,具有熱能輸出的穩(wěn)定性、成本低、結(jié)構(gòu)簡單以及運(yùn)行調(diào)度靈活等優(yōu)點(diǎn),既適應(yīng)于大型太陽能熱電站儲(chǔ)熱系統(tǒng)的儲(chǔ)熱與換熱,又適應(yīng)于不穩(wěn)定工業(yè)余熱回收的熱存儲(chǔ),對(duì)于可再生能源以及余熱的充分利用具有重要意義。
【附圖說明】
[0044]圖1為本發(fā)明提供的梯級(jí)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0046]如圖1所示,本發(fā)明提供一種梯級(jí)儲(chǔ)熱系統(tǒng),包括:固體儲(chǔ)熱換熱器A、相變儲(chǔ)熱換熱器B、熔鹽蒸汽過熱器C、主管路和旁管路;
[0047]其中,固體儲(chǔ)熱換熱器A包括儲(chǔ)熱材料體和鑲嵌于儲(chǔ)熱材料體的換熱器;儲(chǔ)熱材料體可以是以混凝土為主要材料的固體,換熱器包括換熱管道,如金屬管道。
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