CN206222431U - 基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热*** - Google Patents

基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热*** Download PDF

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Abstract

本实用新型揭示了一种基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***，包括：导热介质循环回路，包括：导热介质循环管、导热介质循环泵、太阳能供热装置、电加热装置、储放热装置、蒸汽过热器，导热介质循环管连接太阳能供热装置、电加热装置、储放热装置和蒸汽过热器的壳程；蒸汽循环回路，包括：蒸汽送入管、第一三通阀、蒸汽补热输入管、蒸汽补热输出管、第二三通阀、蒸汽送出管和蒸汽连通管；控制回路，包括：第一温度传感器、第二温度传感器和控制装置，控制装置根据第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度来对导热介质循环泵和电加热装置进行开启或者关闭操作，并且对第一三通阀和第二三通阀的阀门进行切换，以控制蒸汽的流通路径。

Description

基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***
技术领域
本实用新型涉及本实用新型涉及热网用户端蒸汽温度控制技术，尤其涉及基于光电互补的热网用户端工汽补充加热***。
背景技术
热电联产作为一种热能和电能联合生产的高效能源生产方式，为热网用户中的众多工业企业提供了低成本的生产热源。目前很多热网用户都通过以工业蒸汽作为其主要生产热源的方式，提升其生产的经济效益。然而对于一些对蒸汽温度参数要求严格的生产过程，不满足工艺温度要求的工业蒸汽作为供热源反而会造成不必要的经济损失。
太阳能光热转化***技术目前较为成熟，其配套的储放热装置等已构成完整的技术体系。太阳能光热转化技术在蒸汽加热领域也有涉及，且多为源侧供热。但是对于热网用户端，由于工业蒸汽参数的波动和热网管道的沿程热损失，很可能出现源侧温度参数达标但到达用户处的温度参数不合要求的情况，这是源侧很难控制的，需要从用户端补充加热的角度来解决这一问题。
因此，为了解决以上问题，节能高效的用户端补充加热***及适合的控制方法有待进一步的研究。
实用新型内容
本实用新型提出一种基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***，包括：
导热介质循环回路，包括：导热介质循环管、导热介质循环泵、太阳能供热装置、电加热装置、储放热装置、蒸汽过热器，导热介质循环管连接太阳能供热装置、电加热装置、储放热装置和蒸汽过热器的壳程，导热介质循环管上设置导热介质循环泵，导热介质循环泵驱动导热介质在导热介质循环管中流动，依次流经太阳能供热装置、电加热装置、储放热装置和蒸汽过热器的壳程，在太阳能供热装置、电加热装置、储放热装置和蒸汽过热器的壳程之间实现热传递；
蒸汽循环回路，包括：蒸汽送入管、第一三通阀、蒸汽补热输入管、蒸汽补热输出管、第二三通阀、蒸汽送出管和蒸汽连通管，蒸汽送入管的第一端连通蒸汽入口以输入蒸汽，蒸汽送入管的第二端与第一三通阀的第一口连通，第一三通阀的第二口与蒸汽补热输入管的第一端连通，第一三通阀的第三口与蒸汽连通管的第一端连通，蒸汽连通管的第二端与第二三通阀的第三口连通，第二三通阀也是电磁三通阀，第二三通阀的第一口与蒸汽送出管的第一端连通，蒸汽送出管的第二端连通蒸汽出口以输出蒸汽，第二三通阀的第二口与蒸汽补热输出管的第二端连通，蒸汽补热输入管的第二端与蒸汽过热器的管程入口连通，蒸汽过热器的管程出口与蒸汽补热输出管的第一端连通；
控制回路，包括：第一温度传感器、第二温度传感器和控制装置，第一温度传感器设置在蒸汽循环回路中，第一温度传感器检测蒸汽的温度，第二温度传感器设置在导热介质循环回路中，第二温度传感器检测导热介质的温度，控制装置与第一温度传感器和第二温度传感器连接，第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度被反馈至控制装置，控制装置还连接到导热介质循环泵、电加热装置、第一三通阀和第二三通阀，控制装置根据第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度来对导热介质循环泵和电加热装置进行开启或者关闭操作，并且对第一三通阀和第二三通阀的阀门进行切换，以控制蒸汽的流通路径。
导热介质循环回路使用导热油作为导热介质。
太阳能供热装置是槽式太阳能光热转化***，太阳能供热装置作为该基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***的主供热装置，将太阳能转化为热能并输给导热介质循环管内的导热介质。
电加热装置作为该基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***的辅助供热装置，将电能转化为热能并输给导热介质循环管内的导热介质。
储放热装置使用熔盐作为储放热介质，所述熔盐是石英砂复合二元硝酸熔盐。
第一三通阀和第二三通阀是电磁三通阀。
第一温度传感器设置在蒸汽送入管上，检测蒸汽送入管中输入的蒸汽的温度。第二温度传感器设置在储放热装置中，检测储放热装置中导热介质的温度。
本实用新型的基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***从用户端着手解决蒸汽温度参数不足的问题，响应速度快，变参数适应性强，能耗少。该基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***以太阳能作为主要的供热源，电加热装置辅助供热，既实现了清洁能源的充分利用，又确保了供热的持续性和稳定性。通过合理的控制方法，在保证蒸汽温度参数符合要求及储放热介质安全稳定的前提下，减少高品位电能的使用，尽可能利用光照充足时的多余热能，提升蒸汽品质。
附图说明
图1揭示了本实用新型的基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提出一种基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***，图1揭示了本实用新型的基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***。如图1所示，该基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***包括：导热介质循环回路、蒸汽循环回路和控制回路。
在图1中，导热介质使用的是导热油，因此该导热介质循环回路是以导热油作为导热介质的循环回路。以导热油作为导热介质的导热介质循环回路包括：导热介质循环管1、导热介质循环泵2、太阳能供热装置3、电加热装置4、储放热装置5、蒸汽过热器6。导热介质循环管1连接太阳能供热装置3、电加热装置4、储放热装置5和蒸汽过热器6的壳程。导热介质循环管1上设置导热介质循环泵2。导热介质循环泵2驱动导热油在导热介质循环管1中流动，依次流经太阳能供热装置3、电加热装置4、储放热装置5和蒸汽过热器6的壳程，在太阳能供热装置3、电加热装置4、储放热装置5和蒸汽过热器6的壳程之间实现热传递。在图1中，太阳能供热装置3是槽式太阳能光热转化***，太阳能供热装置3作为该基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***的主供热装置，将太阳能转化为热能并输给导热介质循环管1内的导热介质，比如导热油。电加热装置4作为该基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***的辅助供热装置，将电能转化为热能并输给导热介质循环管1内的导热油。在太阳能充足的时候，可以选择关闭电加热装置4仅有太阳能供热，在太阳能不足的时候，可以选择开启电加热装置4，使用电能进行补充。储放热装置5使用熔盐作为储放热介质，比如石英砂复合二元硝酸熔盐。熔盐与导热油进行热交换。比如，低温熔盐与高温导热油进行热交换，完成储热。或者，高温熔盐与低温导热油进行热交换，完成放热。
蒸汽循环回路包括：蒸汽送入管10、第一三通阀11、蒸汽补热输入管12、蒸汽补热输出管14、第二三通阀15、蒸汽送出管16和蒸汽连通管13。蒸汽送入管10的第一端连通蒸汽入口以输入蒸汽，蒸汽送入管10的第二端与第一三通阀11的第一口连通。第一三通阀11是电磁三通阀。第一三通阀11的第二口与蒸汽补热输入管12的第一端连通，第一三通阀11的第三口与蒸汽连通管13的第一端连通。蒸汽连通管13的第二端与第二三通阀15的第三口连通。第二三通阀15也是电磁三通阀。第二三通阀15的第一口与蒸汽送出管16的第一端连通。蒸汽送出管16的第二端连通蒸汽出口以输出蒸汽。第二三通阀15的第二口与蒸汽补热输出管14的第二端连通。蒸汽补热输入管12的第二端与蒸汽过热器6的管程入口连通，蒸汽过热器6的管程出口与蒸汽补热输出管14的第一端连通。由此构成蒸汽循环回路。
控制回路包括：第一温度传感器7、第二温度传感器8和控制装置9。第一温度传感器7设置在蒸汽循环回路中，第一温度传感器7检测蒸汽的温度。在图1中，第一温度传感器7设置在蒸汽送入管10上，检测蒸汽送入管10中输入的蒸汽的温度。第二温度传感器8设置在导热介质循环回路中，第二温度传感器8检测导热介质，例如导热油的温度。在图1中，第二温度传感器8设置在储放热装置5中，检测储放热装置5中导热油的温度。控制装置9与第一温度传感器7和第二温度传感器8连接，第一温度传感器7和第二温度传感器8检测的温度被反馈至控制装置9。如图1所示，控制装置9还连接到导热介质循环泵2、电加热装置4、第一三通阀11和第二三通阀15。控制装置9根据第一温度传感器7和第二温度传感器8检测的温度来对导热介质循环泵2和电加热装置4进行开启或者关闭操作，并且对第一三通阀11和第二三通阀15的阀门进行切换，以控制蒸汽的流通路径。
该基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***的工作过程如下：
第一温度传感器7检测到蒸汽送入管10内输入的蒸汽温度高于设定的工艺温度，同时第二温度传感器8检测到的储放热装置5的温度(储放热装置5中熔盐的温度)高于储热温度。则控制装置9关闭电加热装置4，不再使用电能转化为热能，仅通过太阳能供热装置3将太阳能转化为热能，利用太阳能供热进一步提升蒸汽的品质。控制装置9开启导热循环泵2，导热循环泵2运转使得导热油在导热介质循环回路中循环，太阳能供热装置3转化的热能经由导热介质循环管1内的导热油被传递至蒸汽过热器6的壳程。控制装置9控制第一三通阀11和第二三通阀15，使得第一三通阀11的第一口与第二口连通，第二三通阀15的第一口与第二口连通，蒸汽循环回路以蒸汽送入管10、蒸汽补热输入管12、蒸汽过热器6的管程、蒸汽补热输出管14、蒸汽送出管16的方式连通。导热油流经蒸汽过热器6的壳程，蒸汽流经蒸汽过热器6的管程，导热油和蒸汽通过蒸汽过热器6进行热交换。由太阳能对蒸汽进一步加热。
第一温度传感器7检测到蒸汽送入管10内输入的蒸汽温度高于设定的工艺温度，同时第二温度传感器8检测到的储放热装置5的温度(储放热装置5中熔盐的温度)低于储热温度。控制装置9关闭导热循环泵2，导热油在导热介质循环回路停止循环。控制装置9控制第一三通阀11和第二三通阀15，使得第一三通阀11的第一口与第三口连通，第二三通阀15的第一口与第三口连通，蒸汽循环回路以蒸汽送入管10、蒸汽连通管13、蒸汽送出管16的方式连通。蒸汽不流经蒸汽过热器6的管程，导热油和蒸汽之间无热交换。在这种情况下，如果储放热装置5的温度进一步低于安全温度，为了防止储放热装置5中的熔盐出现结晶的问题，在储放热装置5的温度低于安全温度时，控制装置9重新开启导热循环泵2并开启电加热装置4，由电加热装置4将电能转化为热能对导热油加热，并使得储放热装置5温度升高。在储放热装置5的温度升高至安全温度以上时，控制装置9关闭导热循环泵2和电加热装置4。
第一温度传感器7检测到蒸汽送入管10内输入的蒸汽温度低于设定的工艺温度，同时第二温度传感器8检测到的储放热装置5的温度(储放热装置5中熔盐的温度)高于储热温度。则控制装置9关闭电加热装置4，不使用电能转化为热能，仅通过太阳能供热装置3将太阳能转化为热能，利用太阳能供热来对蒸汽进行加热。控制装置9开启导热循环泵2，导热循环泵2运转使得导热油在导热介质循环回路中循环，太阳能供热装置3转化的热能经由导热介质循环管1内的导热油被传递至蒸汽过热器6的壳程。控制装置9控制第一三通阀11和第二三通阀15，使得第一三通阀11的第一口与第二口连通，第二三通阀15的第一口与第二口连通，蒸汽循环回路以蒸汽送入管10、蒸汽补热输入管12、蒸汽过热器6的管程、蒸汽补热输出管14、蒸汽送出管16的方式连通。导热油流经蒸汽过热器6的壳程，蒸汽流经蒸汽过热器6的管程，导热油和蒸汽通过蒸汽过热器6进行热交换。由太阳能对蒸汽加热以维持蒸汽参数的稳定。
第一温度传感器7检测到蒸汽送入管10内输入的蒸汽温度低于设定的工艺温度，同时第二温度传感器8检测到的储放热装置5的温度(储放热装置5中熔盐的温度)低于储热温度。则控制装置9开启电加热装置4，使用电能转化为热能，在太阳能转化的热能不足时通过电能来提供补充的热能。控制装置9开启导热循环泵2，导热循环泵2运转使得导热油在导热介质循环回路中循环，电加热装置4转化的热能经由导热介质循环管1内的导热油被传递至蒸汽过热器6的壳程。控制装置9控制第一三通阀11和第二三通阀15，使得第一三通阀11的第一口与第二口连通，第二三通阀15的第一口与第二口连通，蒸汽循环回路以蒸汽送入管10、蒸汽补热输入管12、蒸汽过热器6的管程、蒸汽补热输出管14、蒸汽送出管16的方式连通。导热油流经蒸汽过热器6的壳程，蒸汽流经蒸汽过热器6的管程，导热油和蒸汽通过蒸汽过热器6进行热交换。由电能对蒸汽加热以维持蒸汽参数的稳定，电加热装置4同时维持储放热装置5的温度。
本实用新型的基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***从用户端着手解决蒸汽温度参数不足的问题，响应速度快，变参数适应性强，能耗少。该基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***以太阳能作为主要的供热源，电加热装置辅助供热，既实现了清洁能源的充分利用，又确保了供热的持续性和稳定性。通过合理的控制方法，在保证蒸汽温度参数符合要求及储放热介质安全稳定的前提下，减少高品位电能的使用，尽可能利用光照充足时的多余热能，提升蒸汽品质。

Claims (7)

1.一种基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***，其特征在于，包括：
导热介质循环回路，包括：导热介质循环管、导热介质循环泵、太阳能供热装置、电加热装置、储放热装置、蒸汽过热器，导热介质循环管连接太阳能供热装置、电加热装置、储放热装置和蒸汽过热器的壳程，导热介质循环管上设置导热介质循环泵，导热介质循环泵驱动导热介质在导热介质循环管中流动，依次流经太阳能供热装置、电加热装置、储放热装置和蒸汽过热器的壳程，在太阳能供热装置、电加热装置、储放热装置和蒸汽过热器的壳程之间实现热传递；
蒸汽循环回路，包括：蒸汽送入管、第一三通阀、蒸汽补热输入管、蒸汽补热输出管、第二三通阀、蒸汽送出管和蒸汽连通管，蒸汽送入管的第一端连通蒸汽入口以输入蒸汽，蒸汽送入管的第二端与第一三通阀的第一口连通，第一三通阀的第二口与蒸汽补热输入管的第一端连通，第一三通阀的第三口与蒸汽连通管的第一端连通，蒸汽连通管的第二端与第二三通阀的第三口连通，第二三通阀也是电磁三通阀，第二三通阀的第一口与蒸汽送出管的第一端连通，蒸汽送出管的第二端连通蒸汽出口以输出蒸汽，第二三通阀的第二口与蒸汽补热输出管的第二端连通，蒸汽补热输入管的第二端与蒸汽过热器的管程入口连通，蒸汽过热器的管程出口与蒸汽补热输出管的第一端连通；
控制回路，包括：第一温度传感器、第二温度传感器和控制装置，第一温度传感器设置在蒸汽循环回路中，第一温度传感器检测蒸汽的温度，第二温度传感器设置在导热介质循环回路中，第二温度传感器检测导热介质的温度，控制装置与第一温度传感器和第二温度传感器连接，第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度被反馈至控制装置，控制装置还连接到导热介质循环泵、电加热装置、第一三通阀和第二三通阀，控制装置根据第一温度传感器和第二温度传感器检测的温度来对导热介质循环泵和电加热装置进行开启或者关闭操作，并且对第一三通阀和第二三通阀的阀门进行切换，以控制蒸汽的流通路径。
2.如权利要求1所述的基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***，其特征在于，所述导热介质循环回路使用导热油作为导热介质。
3.如权利要求1所述的基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***，其特征在于，所述太阳能供热装置是槽式太阳能光热转化***，太阳能供热装置作为该基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***的主供热装置，将太阳能转化为热能并输给导热介质循环管内的导热介质。
4.如权利要求1所述的基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***，其特征在于，电加热装置作为该基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***的辅助供热装置，将电能转化为热能并输给导热介质循环管内的导热介质。
5.如权利要求1所述的基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***，其特征在于，储放热装置使用熔盐作为储放热介质，所述熔盐是石英砂复合二元硝酸熔盐。
6.如权利要求1所述的基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***，其特征在于，所述第一三通阀和第二三通阀是电磁三通阀。
7.如权利要求1所述的基于光电互补的热网用户端蒸汽补充加热***，其特征在于，
第一温度传感器设置在蒸汽送入管上，检测蒸汽送入管中输入的蒸汽的温度；
第二温度传感器设置在储放热装置中，检测储放热装置中导热介质的温度。
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