CN111397416B - 流体蓄热***及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及储能***技术领域，公开了一种流体蓄热***及其使用方法，其中流体蓄热***包括多个蓄热罐、气液分离器、低温泵、高温泵、外部供热热源换热装置和外部用热负荷换热装置，其中一个蓄热罐的初始填充液位为零液位；分离器进液阀与多个蓄热罐排液阀连接，排气阀与多个稳压阀连接；低温泵的入口与低温排液阀连接，低温泵的出口与外部供热热源换热装置的入口连接；高温泵的入口与高温排液阀连接，高温泵的出口与外部用热负荷换热装置的入口连接；外部供热热源换热装置的出口和外部用热负荷换热装置的出口均与多个蓄热罐进液阀连接。该流体蓄热***具有蓄热罐使用率高、控制简单灵活等优点，可降低蓄热***成本，减少占地面积。

Description

流体蓄热***及其使用方法

技术领域

本发明涉及储能***技术领域，尤其涉及一种流体蓄热***及其使用方法。

背景技术

储能是目前促进可再生能源利用和解决能源不间断供应的关键技术，而储热(蓄热)则是应用最广泛、最成熟的储能技术之一。高温蓄热由于储存热量品位较高，因而具有大规模储能的潜力，即可单独用于能量存储，也可与光热***或压缩空气存储能***联合进行储能。

目前，用于高温蓄热***的介质主要为固体介质、相变介质和液体介质。其中，固体介质一般为高温金属或合金材料，目前技术成熟度不高；相变介质主要为熔融盐，技术成熟且成本不高，被高温蓄热***广泛采用，但其对***的稳定性和可靠性要求较高，一旦发生热泄露或管路故障，熔融盐将凝固并堵塞管网甚至储罐，造成破坏性的损失；用于高温蓄热的液体介质目前主要是高温导热油，其可用性已经在光热电站中得到了充分的验证。

相对于其他常规蓄热介质，高温导热油的成本显著偏高，其成本一般占高温蓄热***建设成本的二分之一以上。为防止***运行过程中出现循环泵入口缺液、进气等现象，需要保证各供液导热油储罐底部至少存有一定液位的高温导热油，即基本液位，保证导热油储罐***基本液位的导热油量最多可占到总填装量的20％，实际上这部分导热油并不参与***运行；其次，由于高温导热油的饱和蒸气压较高，特别是在高温状态下，需要采用高压惰性气封抑制蒸发和低沸物分离，因而蓄热罐同时要考虑高温和高压条件，成本较高。高温导热油蓄热厂区需要采用特殊阻燃、防爆措施，因而占地面积过大也将导致整个蓄热***的成本过高。

发明内容

本发明实施例提供一种流体蓄热***及其使用方法，用以解决现有的蓄热***成本高及占地面积大的问题。

本发明实施例提供一种流体蓄热***，包括：

多个蓄热罐，所述蓄热罐的顶部设置有稳压阀，所述蓄热罐的上部设置有蓄热罐进液阀，所述蓄热罐的底部设置有蓄热罐排液阀；其中一个所述蓄热罐的初始填充液位为零液位，其余所述蓄热罐的初始填充液位均大于零液位；

气液分离器，所述气液分离器的顶部设置有排气阀，所述气液分离器的上部设置有分离器进液阀，所述气液分离器的底部设置有低温排液阀和高温排液阀；所述分离器进液阀与多个所述蓄热罐排液阀连接，所述排气阀与多个所述稳压阀连接；所述气液分离器的设计最低液位的海拔位置低于各所述蓄热罐的零液位的海拔位置；

低温泵，所述低温泵的入口与所述低温排液阀连接，所述低温泵的出口与外部供热热源换热装置的入口连接；

高温泵，所述高温泵的入口与所述高温排液阀连接，所述高温泵的出口与外部用热负荷换热装置的入口连接；

所述外部供热热源换热装置的出口和所述外部用热负荷换热装置的出口均与多个所述蓄热罐进液阀连接。

其中，所述流体蓄热***内填充的蓄热流体的总容积按以下方式确定：有且仅有一个所述蓄热罐为零液位，其余所述蓄热罐内均按照设计最高液位填充有极热态的所述蓄热流体。

其中，所述气液分离器的设计最高液位的海拔位置低于各所述蓄热罐的零液位的海拔位置。

其中，所述排气阀与多个所述稳压阀均连接至外部稳压气源的出口。

其中，所述排气阀与多个所述稳压阀均通过泄压阀连接至废气回收***或外界大气。

其中，所述气液分离器的底部还设置有事故排液阀，所述事故排液阀用于连接外部事故排液装置。

其中，多个所述蓄热罐的设计参数均相同。

本发明实施例还提供一种使用如上述所述的流体蓄热***的方法，所述方法包括放热模式和蓄热模式；

所述放热模式包括：

打开零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开其中一个填充有高温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，打开气液分离器的排气阀、分离器进液阀和高温排液阀，启动高温泵，所述高温蓄热流体经过外部用热负荷换热装置换热后变为低温蓄热流体，充入所述零液位的蓄热罐；

待所述填充有高温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位时，所述蓄热罐成为新的零液位的蓄热罐，关闭所述新的零液位的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀；打开另一个填充有所述高温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，待原有的零液位的蓄热罐的液位升至最大运行液位时，关闭原有的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开新的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀；

重复上一步骤，直至最后一个填充有所述高温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位，关闭所述高温泵，同时关闭所有阀门；

所述蓄热模式包括：

打开零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开最后一个充入低温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，打开气液分离器的排气阀、分离器进液阀和低温排液阀，启动低温泵，所述低温蓄热流体经过外部供热热源换热装置换热后变为高温蓄热流体，充入所述零液位的蓄热罐；

待所述最后一个充入低温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位时，所述蓄热罐成为新的零液位的蓄热罐，关闭所述新的零液位的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀；打开另一个填充有所述低温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，待原有的零液位的蓄热罐的液位升至最大运行液位时，关闭原有的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开新的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀；

重复上一步骤，直至最后一个填充有所述低温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位，关闭所述低温泵，同时关闭所有阀门。

其中，在运行所述放热模式或所述蓄热模式之前，还包括：

实时巡检所述气液分离器和多个所述蓄热罐中的气相压力；

在存在较大压差时，打开所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀，待所有容器内的压力达到平衡后，关闭所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀；

或者在所有容器内的压力达到平衡后，且平衡气相压力低于预设的最低运行压力时，打开所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀，启动外部稳压气源，向所有容器内的气相空间补气增压，待增压至预设运行压力，关闭所述外部稳压气源、所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀；

或者在所有容器内的压力达到平衡后，且平衡气相压力高于预设的最高运行压力时，打开所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀，打开泄压阀，向废气回收***或大气中排气泄压，待降压至预设运行压力，关闭所述泄压阀、所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀。

其中，还包括紧急模式，所述紧急模式包括：

打开全部所述蓄热罐的稳压阀和蓄热罐排液阀，打开所述气液分离器的排气阀、分离器进液阀和事故排液阀，向外部事故排液装置排空蓄热流体。

本发明实施例提供的流体蓄热***及其使用方法，其中流体蓄热***包括多个蓄热罐，且其中一个蓄热罐的液位为零液位；在放热模式下，蓄热罐内的高温蓄热流体经过气液分离器、高温泵和外部用热负荷换热装置后变为低温蓄热流体，并回流至零液位的蓄热罐中；在蓄热模式下，蓄热罐内的低温蓄热流体经过气液分离器、低温泵和外部供热热源换热装置后变为高温蓄热流体，并回流至零液位的蓄热罐中。通过多个蓄热罐之间的循环排液、进液运行，将运行中空置蓄热罐的数量减少至最多一个，因此大大降低了罐体空置率，降低了蓄热罐总数量和容积，从而降低了蓄热罐的投资成本；采用低位设置气液分离器的方式，可使各蓄热罐不需要单独保留最低液位，可使蓄热罐中的蓄热流体完全排空，从而降低了***蓄热流体的初始填充量；在出现泄漏等轻微事故时，还可将蓄热流体及时排入零液位的蓄热罐中，利于***的事故处理和临时检修。同时，通过多个蓄热罐之间连通稳压，在实现气压控制的同时，降低了气源的投资成本。该流体蓄热***具有蓄热罐使用率高、控制简单灵活等优点，可降低蓄热***成本，减少占地面积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中的一种流体蓄热***的结构示意图；

图2是本发明实施例中的另一种流体蓄热***的结构示意图。

附图标记说明：

1、第一蓄热罐； 11、第一蓄热罐进液阀；12、第一蓄热罐排液阀；

13、第一稳压阀； 2、第二蓄热罐； 21、第二蓄热罐进液阀；

22、第二蓄热罐排液阀；23、第二稳压阀； 3、第三蓄热罐；

31、第三蓄热罐进液阀；32、第三蓄热罐排液阀；33、第三稳压阀；

4、第四蓄热罐； 41、第四蓄热罐进液阀；42、第四蓄热罐排液阀；

43、第四稳压阀； 5、气液分离器； 51、分离器进液阀；

52、高温排液阀； 53、低温排液阀； 54、排气阀；

55、事故排液阀；

6、高温泵； 7、外部用热负荷换热装置；

8、低温泵； 9、外部供热热源换热装置；

10、外部稳压气源。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明实施例中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种流体蓄热***，包括多个蓄热罐、气液分离器5、低温泵8、高温泵6、外部用热负荷换热装置7和外部供热热源换热装置9。

各蓄热罐的顶部均设置有稳压阀，各蓄热罐的上部均设置有蓄热罐进液阀，各蓄热罐的底部均设置有蓄热罐排液阀。其中一个蓄热罐的初始填充液位为零液位，其余蓄热罐的初始填充液位均大于零液位。此处零液位表示的是蓄热罐可以检测到的最低液位蓄热罐的数量可以为两个及以上，本实施例中主要以三个蓄热罐(如图1所示)以及四个蓄热罐(如图2所示)为例进行说明，其余数量的设置以此类推，不再赘述。具体地，第一蓄热罐1的顶部设有第一稳压阀13，第一蓄热罐1的上部设置有第一蓄热罐进液阀11，第一蓄热罐1的底部设置有第一蓄热罐排液阀12；第二蓄热罐2的顶部设有第二稳压阀23，第二蓄热罐2的上部设置有第二蓄热罐进液阀21，第二蓄热罐2的底部设置有第二蓄热罐排液阀22；第三蓄热罐3的顶部设有第三稳压阀33，第三蓄热罐3的上部设置有第三蓄热罐进液阀31，第三蓄热罐3的底部设置有第三蓄热罐排液阀32；第四蓄热罐4的顶部设有第四稳压阀43，第四蓄热罐4的上部设置有第四蓄热罐进液阀41，第四蓄热罐4的底部设置有第四蓄热罐排液阀42。

气液分离器5的顶部设置有排气阀54，气液分离器5的上部设置有分离器进液阀51，气液分离器5的底部设置有低温排液阀53和高温排液阀52；分离器进液阀51与多个蓄热罐排液阀连接，排气阀54与多个稳压阀连接。具体地，每个蓄热罐排液阀的一端连接于对应的蓄热罐的底部，多个蓄热罐排液阀的另一端可以通过多通管并联在一起，共同连接至分离器进液阀51的一端，分离器进液阀51的另一端连接至气液分离器的上部接口，以接收来自蓄热罐的排液。同样地，每个稳压阀的一端连接于对应的蓄热罐的顶部，多个稳压阀的另一端可以通过多通管并联在一起，共同连接至排气阀54的一端，排气阀54的另一端连接至气液分离器的顶部接口，以与各蓄热罐内的气相空间相通，利于蓄热罐和气液分离器5的进液和排液。通过蓄热罐的稳压阀和气液分离器5的排气阀连通稳压，在实现气压控制的同时，降低了外部稳压气源的供气总量，也可以在一定程度上降低稳压气源投资成本。另外，气液分离器5的设计最低液位的海拔位置低于各蓄热罐的零液位的海拔位置，因而可以将气液分离器5作为高温泵6和低温泵8的入口的缓冲器，能够保证在蓄热罐完全排空后，泵入口仍然有足够的导热油可供吸入，因此整个***只需要保证气液分离器5的基本液位即可，每个蓄热罐都可以成为空置罐体，进而可以大大降低***的基本填充量，降低成本。

低温泵8的入口与低温排液阀53连接，低温泵8的出口与外部供热热源换热装置9的入口连接，外部供热热源换热装置9的出口与多个蓄热罐进液阀连接。具体地，每个蓄热罐进液阀的一端连接于对应的蓄热罐的上部，多个蓄热罐进液阀的另一端可以通过多通管并联在一起，共同连接至外部供热热源换热装置9的出口，以接收来自外部供热热源换热装置9的换热后的高温蓄热流体，完成蓄热过程。

高温泵6的入口与高温排液阀52连接，高温泵6的出口与外部用热负荷换热装置7的入口连接，外部用热负荷换热装置7的出口与多个蓄热罐进液阀连接。具体地，每个蓄热罐进液阀的一端连接于对应的蓄热罐的上部，多个蓄热罐进液阀的另一端可以通过多通管并联在一起，共同连接至外部用热负荷换热装置7的出口，以接收来自外部用热负荷换热装置7的换热后的低温蓄热流体，完成放热过程。

本实施例提供的一种流体蓄热***，包括多个蓄热罐，且其中一个蓄热罐的液位为零液位；在放热模式下，蓄热罐内的高温蓄热流体经过气液分离器5、高温泵6和外部用热负荷换热装置7后变为低温蓄热流体，并回流至零液位的蓄热罐中；在蓄热模式下，蓄热罐内的低温蓄热流体经过气液分离器5、低温泵8和外部供热热源换热装置9后变为高温蓄热流体，并回流至零液位的蓄热罐中。通过多个蓄热罐之间的循环排液、进液运行，将运行中需要控制的蓄热罐的数量减少至一个，即始终只需要监控一个蓄热罐的液位变化，因此大大降低了罐体空置率，降低了蓄热罐总数量和容积，从而降低了蓄热罐的投资成本；在出现泄漏等轻微事故时，还可将蓄热流体及时排入零液位的蓄热罐中，利于***的事故处理和临时检修。同时，通过多个蓄热罐之间连通稳压，在实现气压控制的同时，降低了气源的投资成本。该流体蓄热***具有蓄热罐使用率高、控制简单灵活等优点，便于***的事故处理和临时检修，可降低蓄热***成本，减少占地面积。

进一步地，流体蓄热***内填充的蓄热流体的总容积按以下方式确定：有且仅有一个蓄热罐为零液位，其余蓄热罐内均按照设计最高液位填充有极热态的蓄热流体，此处的极热态指的是蓄热流体在实际应用中能够出现的最高温状态。更进一步地，每个蓄热罐的设计参数均相同，包括设计容量、设计压力、设计温度等参数均相同，因此可互为备用。考虑热胀冷缩，蓄热***的总填充容积由极热态的蓄热流体的体积确定。以图1中的三个蓄热罐为例进行说明，该蓄热***最高蓄热温度为HT，最低运行温度为LT，当***中的所有蓄热流体均处于温度HT时，***中的蓄热流体恰好可以填充满所有管路、使气液分离器5处于最高液位，同时使三个蓄热罐之中的两个处于最高液位或接近最高液位、但一个蓄热罐中液位为零。

进一步地，如图1和图2所示，气液分离器5的设计最高液位的海拔位置低于各蓄热罐的零液位的海拔位置。具体地，多个蓄热罐可以处于同一水平高度(或海拔高度)，因而其设计最高运行液位处于同一水平高度，零液位也处于同一水平高度。气液分离器5的设计最低运行液位低于各蓄热罐的零液位位置，由于重力因素，各蓄热罐中的蓄热流体均能完全排入气液分离器5中，直至排至零液位。气液分离器5的设计最高运行液位可以与各蓄热罐的零液位处于同一水平高度，也可以低于或者稍高于蓄热罐的零液位。通过设置低位的气液分离器5，可使各蓄热罐中的蓄热流体完全排出，显著减少了蓄热***基础存液量，减少了蓄热***总蓄热流体介质的充装量，从而降低了蓄热流体的投资成本。

进一步地，排气阀54与多个稳压阀均连接至外部稳压气源10的出口。通过外部稳压气源10可以向气液分离器5和多个蓄热罐内充气，保证所有罐体内的气相压力满足预设的运行压力值。

更进一步地，排气阀54与多个稳压阀均通过泄压阀(图中未示出)连接至废气回收***或外界大气。当罐体内的气相压力超过预设的最高运行压力时，可以通过泄压阀来排气泄压，进一步维持整个***的压力稳定。

进一步地，气液分离器5的底部还设置有事故排液阀55，事故排液阀55用于连接外部事故排液装置(图中未示出)。若出现紧急事故，需要排空所有罐体中的蓄热流体时，则可通过事故排液阀55外接事故排液装置来排空所有罐体。

如图1和图2所示，本发明实施例还提供一种使用如上述所述的流体蓄热***的方法，该方法包括放热模式和蓄热模式。

其中，放热模式包括：

打开零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开其中一个填充有高温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，打开气液分离器5的排气阀54、分离器进液阀51和高温排液阀52，启动高温泵6，高温蓄热流体经过外部用热负荷换热装置7换热后变为低温蓄热流体，充入零液位的蓄热罐。

待填充有高温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位时，蓄热罐成为新的零液位的蓄热罐，关闭新的零液位的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀；打开另一个填充有高温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，待原有的零液位的蓄热罐的液位升至最大运行液位时，关闭原有的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开新的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀；需要说明的是，此处原有的零液位的蓄热罐指的是前一步骤中的零液位的蓄热罐，当该蓄热罐充入低温蓄热流体并充至最大运行液位后，即不再作为零液位的蓄热罐；而当填充有高温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位时，即变为新的零液位蓄热罐，并作为下一步骤中的原有的零液位的蓄热罐。因而，每次参与蓄热液体交换的蓄热罐的数量均为两个，且随着***的运行，多个蓄热罐依次成为零液位的蓄热罐。

重复上一步骤，直至最后一个填充有高温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位，关闭高温泵6，同时关闭所有阀门。

其中，蓄热模式包括：

打开零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开在放热模式中最后一个充入低温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，打开气液分离器5的排气阀54、分离器进液阀51和低温排液阀53，启动低温泵8，低温蓄热流体经过外部供热热源换热装置9换热后变为高温蓄热流体，充入零液位的蓄热罐。

待最后一个充入低温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位时，蓄热罐成为新的零液位的蓄热罐，关闭新的零液位的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀；打开另一个填充有低温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，待原有的零液位的蓄热罐的液位升至最大运行液位时，关闭原有的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开新的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀；需要说明的是，此处原有的零液位的蓄热罐指的是前一步骤中的零液位的蓄热罐，当该蓄热罐充入高温蓄热流体并充至最大运行液位后，即不再作为零液位的蓄热罐；而当填充有低温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位时，即变为新的零液位蓄热罐，并作为下一步骤中的原有的零液位的蓄热罐。因而，每次参与蓄热液体交换的蓄热罐的数量均为两个，且随着***的运行，多个蓄热罐依次成为零液位的蓄热罐。

重复上一步骤，直至最后一个填充有低温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位，关闭低温泵8，同时关闭所有阀门。

需要说明的是，放热模式和蓄热模式是交替运行的，运行蓄热模式时需要首先排空在放热模式中最后进液的蓄热罐。同时，***在正常情况下只有一个零液位的蓄热罐，或者全部蓄热罐的液位都不为零液位(即每个蓄热罐均装有部分高温蓄热流体或者低温蓄热流体)，多个蓄热罐依次成为零液位的蓄热罐。

具体地，如图1所示，下面以三个蓄热罐为例进行说明。

放热模式：以第一蓄热罐1和第二蓄热罐2中储存有HT温度蓄热流体(即高温蓄热流体)且第三蓄热罐3的液位为零液位作为初始状态进行示例。首先，打开第三蓄热罐进液阀31和第三稳压阀33，打开第二蓄热罐排液阀22和第二稳压阀23，打开气液分离器5的排气阀54、分离器进液阀51和高温排液阀52，启动高温泵6，高温蓄热流体经过外部用热负荷换热装置7换热后变为低温蓄热流体，充入第三蓄热罐3。在此过程中，由于第二蓄热罐2的液位降低、第三蓄热罐3的液位上升，气相空间中的惰性气封气体和气相蓄热流体由第三蓄热罐3中进入第二蓄热罐2以使压力平衡。需要说明的是，对于第一蓄热罐1和第二蓄热罐2的投入顺序并不做限制。

然后，待第二蓄热罐2的液位降至零液位时，关闭第二蓄热罐排液阀22和第二稳压阀23，此时第二蓄热罐2成为新的零液位的蓄热罐，第二蓄热罐2中的高温蓄热流体全部变成低温蓄热流体转移至第三蓄热罐3中，而第三蓄热罐3的液位还未达到最大运行液位，因而还可以继续补入低温蓄热流体，打开第一蓄热罐排液阀12和第一稳压阀13，第一蓄热罐1中的高温蓄热流体经过外部用热负荷换热装置7换热后变为低温蓄热流体，继续充入第三蓄热罐3。

接着，待第三蓄热罐3的液位升至最大运行液位时，关闭第三蓄热罐进液阀31和第三稳压阀33，打开第二蓄热罐进液阀21和第二稳压阀23，此时第一蓄热罐1中余下的高温蓄热流体经过外部用热负荷换热装置7换热后变为低温蓄热流体，低温蓄热流体开始充入第二蓄热罐2中存储。

最后，待第一蓄热罐1降至零液位时，关闭高温泵6，同时关闭所有阀门。

蓄热模式：运行完放热模式后，第一蓄热罐1成为零液位的蓄热罐，第二蓄热罐2和第三蓄热罐3中储存有LT温度蓄热流体(即低温蓄热流体)且第二蓄热罐2为最后一个充入低温蓄热流体的蓄热罐。首先，打开第一蓄热罐进液阀11和第一稳压阀13，打开第二蓄热罐排液阀22和第二稳压阀23，打开气液分离器5的排气阀54、分离器进液阀51和低温排液阀53，启动低温泵8，低温蓄热流体经过外部供热热源换热装置9换热后变为高温蓄热流体，充入第一蓄热罐1。

然后，待第二蓄热罐2的液位降至零液位时，第二蓄热罐2成为新的零液位的蓄热罐，关闭第二蓄热罐排液阀22和第二稳压阀23，打开第三蓄热罐排液阀32和第三稳压阀33，第三蓄热罐3中的低温蓄热流体经过外部供热热源换热装置9换热后变为高温蓄热流体，充入第一蓄热罐1。

接着，待第一蓄热罐1的液位升至最大运行液位时，关闭第一蓄热罐进液阀11和第一稳压阀13，打开第二蓄热罐进液阀21和第二稳压阀23。此时第三蓄热罐3中余下的低温蓄热流体经过外部供热热源换热装置9换热后变为高温蓄热流体，充入第二蓄热罐2。

最后，第三蓄热罐3的液位降至零液位，关闭低温泵8，同时关闭所有阀门。

为了更进一步地说明，如图2所示，下面以四个蓄热罐为例进行说明。

放热模式：以第一蓄热罐1、第二蓄热罐2和第三蓄热罐3中储存有HT温度蓄热流体(即高温蓄热流体)且第四蓄热罐4的液位为零液位作为初始状态进行示例。首先，打开第四蓄热罐进液阀41和第四稳压阀43，打开第三蓄热罐排液阀32和第三稳压阀33，打开气液分离器5的排气阀54、分离器进液阀51和高温排液阀52，启动高温泵6，高温蓄热流体经过外部用热负荷换热装置7换热后变为低温蓄热流体，充入第四蓄热罐4。

然后，当第三蓄热罐3的液位降至零液位时，关闭第三蓄热罐排液阀32和第三稳压阀33，此时第三蓄热罐3成为新的零液位的蓄热罐；打开第二蓄热罐排液阀22和第二稳压阀23，第二蓄热罐2中的高温蓄热流体经过外部用热负荷换热装置7换热后变为低温蓄热流体，继续充入第四蓄热罐4。

接着，当第四蓄热罐4的液位升至最大运行液位时，关闭第四蓄热罐进液阀41和第四稳压阀43，打开第三蓄热罐进液阀31和第三稳压阀33，此时第二蓄热罐2中余下的高温蓄热流体经过外部用热负荷换热装置7换热后变为低温蓄热流体，低温蓄热流体开始充入第三蓄热罐3中存储。

然后，当第二蓄热罐2的液位降至零液位时，关闭第二蓄热罐排液阀22和第二稳压阀23，此时第二蓄热罐2成为新的零液位的蓄热罐；打开第一蓄热罐排液阀12和第一稳压阀13，第一蓄热罐1中的高温蓄热流体经过外部用热负荷换热装置7换热后变为低温蓄热流体，继续充入第三蓄热罐3。

接着，当第三蓄热罐3的液位升至最大运行液位时，关闭第三蓄热罐进液阀31和第三稳压阀33，打开第二蓄热罐进液阀21和第二稳压阀23，此时第一蓄热罐1中余下的高温蓄热流体经过外部用热负荷换热装置7换热后变为低温蓄热流体，低温蓄热流体开始充入第二蓄热罐2中存储。

最后，当第一蓄热罐1降至零液位时，关闭高温泵6，同时关闭所有阀门。

蓄热模式：运行完放热模式后，第一蓄热罐1成为零液位的蓄热罐，第二蓄热罐2、第三蓄热罐3和第四蓄热罐4中储存有LT温度蓄热流体(即低温蓄热流体)且第二蓄热罐2为最后一个充入低温蓄热流体的蓄热罐。首先，打开第一蓄热罐进液阀11和第一稳压阀13，打开第二蓄热罐排液阀22和第二稳压阀23，打开气液分离器5的排气阀54、分离器进液阀51和低温排液阀53，启动低温泵8，低温蓄热流体经过外部供热热源换热装置9换热后变为高温蓄热流体，充入第一蓄热罐1。

然后，待第二蓄热罐2的液位降至零液位时，第二蓄热罐2成为新的零液位的蓄热罐，关闭第二蓄热罐排液阀22和第二稳压阀23，打开第三蓄热罐排液阀32和第三稳压阀33，第三蓄热罐3中的低温蓄热流体经过外部供热热源换热装置9换热后变为高温蓄热流体，充入第一蓄热罐1。

接着，待第一蓄热罐1的液位升至最大运行液位时，关闭第一蓄热罐进液阀11和第一稳压阀13，打开第二蓄热罐进液阀21和第二稳压阀23。此时第三蓄热罐3中余下的低温蓄热流体经过外部供热热源换热装置9换热后变为高温蓄热流体，充入第二蓄热罐2。

然后，待第三蓄热罐3的液位降至零液位时，第三蓄热罐3成为新的零液位的蓄热罐，关闭第三蓄热罐排液阀32和第三稳压阀33，打开第四蓄热罐排液阀42和第四稳压阀43，第四蓄热罐4中的低温蓄热流体经过外部供热热源换热装置9换热后变为高温蓄热流体，充入第二蓄热罐2。

接着，待第二蓄热罐2的液位升至最大运行液位时，关闭第二蓄热罐进液阀21和第二稳压阀23，打开第三蓄热罐进液阀31和第三稳压阀33。此时第四蓄热罐4中余下的低温蓄热流体经过外部供热热源换热装置9换热后变为高温蓄热流体，充入第三蓄热罐3。

最后，第四蓄热罐4的液位降至零液位，关闭低温泵8，同时关闭所有阀门。

另外，包含其他数量的蓄热罐的蓄热***的放热模式和蓄热模式的运行以此类推，此处不再赘述。

此外，除正常运行工况之外，若临时需要检修某一个蓄热罐，可通过上述放热模式或蓄热模式的循环方法将上述需要检修蓄热罐中的蓄热流体循环至零液位的蓄热罐中。

在上述实施例的基础上，在运行放热模式或蓄热模式之前，还包括：

实时巡检气液分离器5和多个蓄热罐中的气相压力；

在存在较大压差时，打开气液分离器5的排气阀54和多个蓄热罐的稳压阀，待所有容器内的压力达到平衡后，关闭气液分离器5的排气阀54和多个蓄热罐的稳压阀；

或者在所有容器内的压力达到平衡后，且平衡气相压力低于预设的最低运行压力时，打开气液分离器5的排气阀54和多个蓄热罐的稳压阀，启动外部稳压气源10，向所有容器内的气相空间补气增压，待增压至预设运行压力，关闭外部稳压气源10、气液分离器5的排气阀54和多个蓄热罐的稳压阀；

或者在所有容器内的压力达到平衡后，且平衡气相压力高于预设的最高运行压力时，打开气液分离器5的排气阀54和多个蓄热罐的稳压阀，打开泄压阀(图中未示出)，向废气回收***或大气中排气泄压，待降压至预设运行压力，关闭泄压阀、气液分离器5的排气阀54和多个蓄热罐的稳压阀。

在上述实施例的基础上，还包括紧急模式，紧急模式包括：

打开全部蓄热罐的稳压阀和蓄热罐排液阀，打开气液分离器5的排气阀54、分离器进液阀51和事故排液阀55，向外部的事故排液装置(图中未示出)排空蓄热流体。

通过以上实施例可以看出，本发明提供的流体蓄热***及其使用方法，其中流体蓄热***中的多个蓄热罐可以采用统一设计标准设计，使其可互为备用，在某一罐体出现泄漏等轻微事故时，可将其中蓄热流体介质排入另一空罐中，方便了***的事故处理和临时检修。通过罐体循环排液、进液运行，将空置蓄热罐减少至一个，大大降低了罐体空置率，降低了蓄热罐总数量和容积，从而降低了蓄热罐投资成本。通过设置低位的气液分离器5，可使各蓄热罐中蓄热流体完全排出，显著减少了蓄热***基础存液量，减少了蓄热***总蓄热流体介质的充装量，从而降低了蓄热流体的投资成本。通过蓄热罐连通稳压，在实现气压控制的同时，降低了外部稳压气源10的供气总量，也可以在一定程度上降低外部稳压气源10的投资成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种流体蓄热***，其特征在于，包括：

多个蓄热罐，所述蓄热罐的顶部设置有稳压阀，所述蓄热罐的上部设置有蓄热罐进液阀，所述蓄热罐的底部设置有蓄热罐排液阀；其中一个所述蓄热罐的初始填充液位为零液位，其余所述蓄热罐的初始填充液位均大于零液位；

气液分离器，所述气液分离器的顶部设置有排气阀，所述气液分离器的上部设置有分离器进液阀，所述气液分离器的底部设置有低温排液阀和高温排液阀；所述分离器进液阀与多个所述蓄热罐排液阀连接，所述排气阀与多个所述稳压阀连接；所述气液分离器的设计最低液位的海拔位置低于各所述蓄热罐的零液位的海拔位置；

低温泵，所述低温泵的入口与所述低温排液阀连接，所述低温泵的出口与外部供热热源换热装置的入口连接；

高温泵，所述高温泵的入口与所述高温排液阀连接，所述高温泵的出口与外部用热负荷换热装置的入口连接；

所述外部供热热源换热装置的出口和所述外部用热负荷换热装置的出口均与多个所述蓄热罐进液阀连接。

2.根据权利要求1所述的流体蓄热***，其特征在于，所述流体蓄热***内填充的蓄热流体的总容积按以下方式确定：有且仅有一个所述蓄热罐为零液位，其余所述蓄热罐内均按照设计最高液位填充有极热态的所述蓄热流体；

其中，所述极热态为蓄热流体在实际应用中能够出现的最高温状态。

3.根据权利要求1所述的流体蓄热***，其特征在于，所述气液分离器的设计最高液位的海拔位置低于各所述蓄热罐的零液位的海拔位置。

4.根据权利要求1所述的流体蓄热***，其特征在于，所述排气阀与多个所述稳压阀均连接至外部稳压气源的出口。

5.根据权利要求4所述的流体蓄热***，其特征在于，所述排气阀与多个所述稳压阀均通过泄压阀连接至废气回收***或外界大气。

6.根据权利要求1所述的流体蓄热***，其特征在于，所述气液分离器的底部还设置有事故排液阀，所述事故排液阀用于连接外部事故排液装置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的流体蓄热***，其特征在于，多个所述蓄热罐的设计参数均相同。

8.一种使用如权利要求1至7中任一项所述的流体蓄热***的方法，其特征在于，所述方法包括放热模式和蓄热模式；

所述放热模式包括：

打开零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开其中一个填充有高温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，打开气液分离器的排气阀、分离器进液阀和高温排液阀，启动高温泵，所述高温蓄热流体经过外部用热负荷换热装置换热后变为低温蓄热流体，充入所述零液位的蓄热罐；

待所述填充有高温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位时，所述蓄热罐成为新的零液位的蓄热罐，关闭所述新的零液位的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀；打开另一个填充有所述高温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，待原有的零液位的蓄热罐的液位升至最大运行液位时，关闭原有的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开新的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀；

重复上一步骤，直至最后一个填充有所述高温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位，关闭所述高温泵，同时关闭所有阀门；

所述蓄热模式包括：

打开零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开在所述放热模式中最后一个充入低温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，打开气液分离器的排气阀、分离器进液阀和低温排液阀，启动低温泵，所述低温蓄热流体经过外部供热热源换热装置换热后变为高温蓄热流体，充入所述零液位的蓄热罐；

待所述最后一个充入低温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位时，所述蓄热罐成为新的零液位的蓄热罐，关闭所述新的零液位的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀；打开另一个填充有所述低温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，待原有的零液位的蓄热罐的液位升至最大运行液位时，关闭原有的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开新的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀；

重复上一步骤，直至最后一个填充有所述低温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位，关闭所述低温泵，同时关闭所有阀门。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在运行所述放热模式或所述蓄热模式之前，还包括：

实时巡检所述气液分离器和多个所述蓄热罐中的气相压力；

在存在较大压差时，打开所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀，待所有容器内的压力达到平衡后，关闭所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀；

或者在所有容器内的压力达到平衡后，且平衡气相压力低于预设的最低运行压力时，打开所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀，启动外部稳压气源，向所有容器内的气相空间补气增压，待增压至预设运行压力，关闭所述外部稳压气源、所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀；

或者在所有容器内的压力达到平衡后，且平衡气相压力高于预设的最高运行压力时，打开所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀，打开泄压阀，向废气回收***或大气中排气泄压，待降压至预设运行压力，关闭所述泄压阀、所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括紧急模式，所述紧急模式包括：

打开全部所述蓄热罐的稳压阀和蓄热罐排液阀，打开所述气液分离器的排气阀、分离器进液阀和事故排液阀，向外部事故排液装置排空蓄热流体。

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