CN209386863U - 一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，包括依次连接在原发电***的传热工质输送管上的固体储热装置、蓄热器和辅助加热器以及通过管道连接形成的放热通路；放热通路为：蓄热器分别与固体储热装置和原发电***的冷凝水箱相连接,固体储热装置通过管路连通至辅助加热器；本实用新型对副产煤气进行了利用，通过设置辅助加热器，可以保证固体储热装置输出的传热工质与传热工质生成装置产生的传热工质可以很好的融合，并输送给用户。

Description

一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***

【技术领域】

本实用新型属于固体储热技术领域，具体涉及一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***。

【背景技术】

蒸汽蓄热器，是一种以水为的储热介质的蒸汽容器。它是提高蒸汽使用可靠性和经济性的一种高效节能减排设备。蒸汽蓄热器的用途广泛，可应用于钢铁、冶金、纺织印染、化纤、制浆造纸、酿酒、制药、食品加工、发电等行业。

相变蓄热器是一种以相变储能材料为基础的高新储能技术。主要分为热化学储热、显热储热和相变储热。相变储热可以分为固–液相变、液–气相变和固–气相变。然而，其中只有固–液相变具有比较大的实际应用价值。蓄热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，可用于解决热能供给与需求失配的矛盾，在太阳能利用、电力“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，是世界范围内的研究热点。

在一些工业产品生产过程中会伴随产生一定量的可燃气体，一般这种气体温度都超过600℃。随着工业生产负荷的变化，可燃气体流量及温度有一定的波动。工业生产往往是常压***，所以气体一般处于微正压状态。

通常的处理这类可燃气体的方法有二种：一种是通过烟囱自然排烟方式排入大气，造成环境污染和能源浪费；另一种是气体降温后再经过加压风机送入煤气柜储存或者锅炉燃烧。对于后一种方式，由于是采用常规燃气的燃烧方式，不具备储热功能，仅靠煤气柜小范围储能，调节范围小，而且仅采用固体储热装置后，所释放的传热工质的蒸汽压力低，无法满足生产需求。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，以解决上述现有技术中副产煤气发电***不具备储热功能及热量输出不稳定的缺陷，并使得储热产生的热蒸汽的温度和压力容易并入传热工质输送管上。

本实用新型采用以下技术方案：一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，包括依次连接在原发电***的传热工质输送管上的固体储热装置、蓄热器和辅助加热器以及通过管道连接形成的放热通路；

放热通路为：蓄热器分别与固体储热装置和原发电***的冷凝水箱相连接；固体储热装置通过管路连通至辅助加热器；

冷凝水箱用于为蓄热器输送冷凝水，蓄热器用于将进入其内的冷凝水变成温度较高的汽水混合物、并通过管道输送至固体储热装置，固体储热装置用于将汽水混合物加热得到水蒸汽、并通过管道输送至辅助加热器，辅助加热器用于得到过热蒸汽、并通过管道输送至传热工质输送管。

进一步地，还包括通过管道连接形成的储热通路；

储热通路为：传热工质输送管的水蒸汽通过管道连接至固体储热装置，经储热装置后的水蒸汽通过管道导入并储存在蓄热器，蓄热器通过管道与冷凝水箱相连接。

进一步地，蓄热器为蒸汽蓄热器或者相变蓄热器。

进一步地，传热工质输送管用于将传热工质生成装置产生的传热工质输送至外部用户或蒸汽管网，传热工质生成装置与加热工质来源管相连接。

进一步地，加热工质来源管还与辅助加热器相连接。

进一步地，固体储热装置上设置有冷凝水导出管路连通至冷凝水箱。

进一步地，辅助加热器上设置有冷凝水导出管路且连通至冷凝水箱。

进一步地，蓄热器上设置有冷凝水导出管路且连通至冷凝水箱。

进一步地，冷凝水箱的出水口连通至传热工质生成装置。

进一步地，辅助加热器为燃气加热器，传热工质生成装置为锅炉、预热换热器或工业生产蒸汽发生装置，用户为燃气发电机组。

本实用新型的有益效果是：对副产煤气进行了利用，避免造成环境的污染；采用固体储热装置，使得燃气发电***能够保持热量稳定输出，从而保证燃气发电***的发电功率保持稳定；通过设置辅助加热器，可以保证固体储热装置输出的传热工质与传热工质生成装置产生的传热工质可以很好的融合，并输送给用户；还可以调整固体储热装置的储、放热量，从而调节不同时段的发电功率；在固体储热器旁增设蓄热器，将固体储热装置未储存完全的热量继续存储在蓄热器内，释放热量时，可以增加输出热量，并保证输出稳定。

【附图说明】

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1、传热工质产生装置；2、汽轮机；3、发电机；4、冷凝水箱；5、固体储热装置；6、辅助加热器；7、风机；8、调节阀；9、第一给水导入管路；10、热量导入管路；11、第二给水导入管路；12、加热工质来源管，13、传热工质输送管；14、蓄热器；15.第三给水导入管路；16.热量导出管路。

【具体实施方式】

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

原发电***的工作流程为：风机7将加热工质来源管12内的燃气输送至传热工质生成装置1中，传热工质生成装置1产生的传热工质通过传热工质输送管13输送至汽轮机2，汽轮机2带动发电机3进行发电，传热工质热量损失后通过冷凝器10变成冷凝水输送至冷凝水箱4，冷凝水箱4内的冷凝水通过水泵11输送至传热工质生成装置1形成一个循环。

加热工质来源管12经风机7后分两路输出，一路连通至辅助加热器6，另一路连通至传热工质生成装置1，传热工质生成装置1产生的传热工质经传热工质输送管13输送至用户或蒸汽管网。

本实用新型提供了一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，如图1所示，包括传热工质产生装置1、固体储热装置5、辅助加热器6和蓄热器14；其中，包括依次连接在原发电***的传热工质输送管13上的固体储热装置5、蓄热器14和辅助加热器6以及通过管道连接形成的放热通路；即传热工质输送管13传输传热工质，一部分传热工质进入用户，另一部分传热工质进入固体储热装置5，把热量储存在固体储热装置5内，传热工质流经固体储热装置5放热后，再进入并存储于蓄热器14中进行储存。

放热通路为：蓄热器14分别与固体储热装置5和原发电***的冷凝水箱4相连接；固体储热装置5通过管路连通至辅助加热器6；即蓄热器14与冷凝水箱4相连接，并使导入的冷凝水与蓄热器14内的传热工质进行混合后变成汽水混合物后输送至固体储热装置5；固体储热装置5通过管道将吸热后的传热工质即水蒸汽输送至辅助加热器6，辅助加热器6用于对水蒸汽加热后变成过热蒸汽通过管道输送至传热工质输送管13。

冷凝水箱4用于为蓄热器14输送冷凝水，蓄热器14用于将进入其内的冷凝水变成温度较高的汽水混合物、并通过管道输送至固体储热装置5，固体储热装置5用于将汽水混合物加热得到水蒸汽、并通过管道输送至辅助加热器6，辅助加热器6用于得到过热蒸汽、并通过管道输送至传热工质输送管13。

本实用新型还包括通过管道连接形成的储热通路；储热通路为：传热工质输送管13的水蒸汽通过管道连接至固体储热装置5，经储热装置5后的水蒸汽通过管道导入并储存在蓄热器14，蓄热器14通过管道与冷凝水箱4相连接。

加热工质来源管12经风机7后分两路输出，一路连通至辅助加热器6，辅助加热器6为燃气加热器，另一路连通至传热工质生成装置1，传热工质生成装置1为锅炉、预热换热器或工业生产蒸汽发生装置，传热工质生成装置1用于通过燃烧燃气加热传热工质，传热工质生成装置1产生的传热工质经传热工质输送管13通过汽轮机2输送至用户或蒸汽管网，用户为燃气发电机3组，传热工质输送管13上并联有固体储热装置5，固体储热装置5用于接收从传热工质生成装置1输送来的传热工质并进行储热，传热工质生成装置1与加热工质来源管12相连接，加热工质来源管12还与辅助加热器6相连接。

储热通路中传热工质输送管13依次通过管道连接至固体储热装置5和蓄热器14后，蓄热器14通过管道将产生的冷凝水输送至冷凝水箱4，即过热水蒸汽通过管道进入固体储热装置5，在固体储热装置5内其热量被吸收后，变成水蒸汽进入蓄热器14，蓄热器14对水蒸汽进行储存。

固体储热装置5上设置有与蓄热器14连通的热量导入管路10，热量导入管路10用于导入经固体储热装置5吸热后的传热工质并储存其热量于蓄热器14内；蓄热器14上设置有冷凝水导出管路，冷凝水导出管路用于导出蓄热器14吸热产生的冷凝水至冷凝水箱4。

固体储热装置5用于接收从传热工质产生装置1输送来的传热工质，并进行储热；还用于在放热时，将携带自身储存热量的传热工质以及从蓄热器14输送来的传热工质一同输出至辅助加热器6，辅助加热器6用于接收从固体储热装置5输送来的传热工质，并对其进行加热后，输送至传热工质输送管13；蓄热器14用于接收从固体储热装置5输送来的传热工质，并进行储热；还用于释放热量并输送至固体储热装置5。

蓄热器14为蒸汽蓄热器或者相变蓄热器，蓄热器14连接有第一给水导入管路9，第一给水导入管路9用于导入给水并在蓄热器14内变成汽水混合物，固体储热装置5上设置有与蓄热器14连通的第二给水导入管路11，第二给水导入管路11用于导入经蓄热器14变成的汽水混合物，并使得汽水混合物吸收固体储热装置5中的热量变成水蒸汽；固体储热装置5上设置有与辅助加热器6连通的第三给水导入管路15，第三给水导入管路15用于导入经固体储热装置5的水蒸汽至辅助加热器6，在辅助加热器6中对进入的水蒸汽进行加热变成过热蒸汽；辅助加热器6上设置有与传热工质输送管13相通的热量导出管路16，热量导出管路16用于将经辅助加热器6升温的传热工质即过热蒸汽导出至传热工质输送管13。

依次通过蓄热器14、固体储热装置5和辅助加热器6的传热工质经传热工质输送管13输送至用户或蒸汽管网，即从第一给水导入管路9进入蓄热器14的冷凝水通过蓄热器14变成汽水混合物，进而通过固体储热装置5变成水蒸汽，进而通过辅助加热器6变成过热蒸汽，此时的冷凝水已变成过热蒸汽，顺势依次通过热量导出管路16和传热工质输送管13输送至用户或蒸汽管网。

当蓄热器14为蒸汽蓄热器时，安全阀作用为保证***在安全的工作压力下工作，超压后开启，排放工质达到泄压的作用；溢水阀的作用为保持蒸汽蓄热器14的容器内的水位，避免设备满水。

通向固体储热装置5的传热工质输送管13上设置有调节阀8，调节阀8用于控制储热还是放热，调节阀8用于控制进入固体储热装置5的传热工质的流量，第三给水导入管路15上也设置有调节阀8，用以调节进入辅助加热器6的传热工质的流量，热量导出管路16上也设置有调节阀8，用于调节流出辅助加热器6的传热工质的流量，通过这三个阀门8的关闭来调节整个***是储热过程还是放热过程。

固体储热装置5上设置有冷凝水导出管路连通至冷凝水箱4，固体储热装置5在工作的时候会产生少量的冷凝水，通过冷凝水导出管路将其导出至冷凝水箱4，辅助加热器6上设置有冷凝水导出管路且连通至冷凝水箱4，辅助加热器6在工作的时候会产生少量的冷凝水，通过冷凝水导出管路将其导出至冷凝水箱4，用户或蒸汽管网上设置有冷凝水导出管路连通至冷凝水箱4，用户或蒸汽管网上在热量不断传递的过程中会产生少量的冷凝水，通过冷凝水导出管路将其导出至冷凝水箱4，冷凝水箱4的出水口连通至传热工质产生装置1。

本实用新型的工作过程为：

如图1所示，在整个***的储热阶段，传热工质生成装置1产生的450℃左右，3.85MPa左右的水蒸汽经管道送至固体储热装置5，通过调节阀8控制进入固体储热装置5的蒸汽量，进而控制固体储热装置5的储热量，该固体储热装置5吸收水蒸汽的热量后输出200℃左右，1.2MPa左右的水蒸汽至蓄热器14，蓄热器14将该水蒸汽进行储存，蓄热器14与冷凝水箱4通过管道相连通，并用于将蓄热器14产生的冷凝水输送至冷凝水箱4，最终蓄热器14输送给冷凝水箱4的冷凝水为100-140℃左右。

在用户需要更多热量时，即本实用新型的放热阶段，将储热阶段产生的100-140℃左右的冷凝水首先通过第一给水导入管路9导入蓄热器14，待其在蓄热器14内混合后变成150℃左右汽水混合物，继而通过第二给水导入管路11导入固体储热装置5内，固体储热装置5将蒸汽和水的混合物加热成200℃左右水蒸汽后，继而通过第三给水导入管路15导入至辅助加热器6内进行加热，辅助加热器6将水蒸汽变成450℃左右，3.85MPa的过热蒸汽后通过热量导出管路16输送至传热工质输送管13内，进而通过传热工质输送管13输送至用户或蒸汽管网。

由于单独使用固体储热装置5释放的热量给燃气发电***，会有热量不达标的情况出现，因为固体储热装置5与辅助加热器6是与传热工质输送管13并联的，因此还会出现因为固体储热装置5的热量有限，产生的高温热水或低温蒸汽与传热工质输送管13内传热工质生成装置1产生的传热工质温度和气压相差太大而无法融合，而本实用新型增加了辅助加热器6，因此通过增加辅助加热器6提高固体储热装置5输出的蒸汽的温度和气压，使其与传热工质生成装置1产生的传热工质温度和气压很好的融合，为固体储热装置1流出的传热工质补充一部分热量，从而使得燃气发电***能够保持热量的稳定输出，进而保证燃气发电***的发电功率稳定输出，一同输送至用户或蒸汽管网，用户或蒸汽管网所产生的冷凝水通过冷凝器10返回到冷凝水箱4。

通过水泵11可以调节冷凝水箱4的凝结水的出水流量和压力，从而可以调整固体储热装置1的储、放热量，以实现调节不同时段发电功率的目的。

与蒸汽储热器相比，相变储热器具有储热密度大，体积小，带压设备无需定期报检，维护费用低廉，成本低等优点，用户可以根据实际需求进行选择。

与相变储热器相比，蒸汽储热器传热介质和热量同时储存和释放，储放热功率可控，安全，设备性价比高，可控性高等优点，用户可以根据实际需求进行选择。

本实用新型设置蓄热器14，可以减少固体储热装置5所需的储热容量，减少整体***的造价，加入辅助加热器6可以使得整个***输出的热量更加稳定可靠，保证输出热量的稳定性。

本实用新型对于蒸汽的温度和压力波动具有广泛的适应性；甚至对间断产生的蒸汽能够分时储热，集中使用。对于特定地理区域内的各种蒸汽，能够根据储热量和蒸汽用量的需求设置相应的储热模块和固体储热装置5组合，实现经济高效用能。

Claims (10)

1.一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，其特征在于，包括依次连接在传热工质输送管(13)上的固体储热装置(5)、蓄热器(14)和辅助加热器(6)以及通过管道连接形成的放热通路；

所述放热通路为：所述蓄热器(14)分别与固体储热装置(5)和原发电***的冷凝水箱(4)相连接；所述固体储热装置(5)通过管路连通至辅助加热器(6)；

所述冷凝水箱(4)用于为蓄热器(14)输送冷凝水，所述蓄热器(14)用于将进入其内的冷凝水变成温度较高的汽水混合物、并通过管道输送至固体储热装置(5)，所述固体储热装置(5)用于将汽水混合物加热得到水蒸汽、并通过管道输送至辅助加热器(6)，所述辅助加热器(6)用于得到过热蒸汽、并通过管道输送至传热工质输送管(13)。

2.如权利要求1所述的一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，其特征在于，还包括通过管道连接形成的储热通路；

所述储热通路为：所述传热工质输送管(13)的水蒸汽通过管道连接至固体储热装置(5)，所述经储热装置(5)后的水蒸汽通过管道导入并储存在蓄热器(14)，所述蓄热器(14)通过管道与所述冷凝水箱(4)相连接。

3.如权利要求1或2所述的一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，其特征在于，所述蓄热器(14)为蒸汽蓄热器或者相变蓄热器。

4.如权利要求3所述的一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，其特征在于，所述传热工质输送管(13)用于将传热工质生成装置(1)产生的传热工质输送至外部用户或蒸汽管网，所述传热工质生成装置(1)与加热工质来源管(12)相连接。

5.如权利要求4所述的一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，其特征在于，所述加热工质来源管(12)还与辅助加热器(6)相连接。

6.如权利要求1或2所述的一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，其特征在于，所述固体储热装置(5)上设置有冷凝水导出管路连通至冷凝水箱(4)。

7.如权利要求1或2所述的一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，其特征在于，所述辅助加热器(6)上设置有冷凝水导出管路且连通至冷凝水箱(4)。

8.如权利要求1或2所述的一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，其特征在于，所述蓄热器(14)上设置有冷凝水导出管路且连通至冷凝水箱(4)。

9.如权利要求1或2所述的一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，其特征在于，所述冷凝水箱(4)的出水口连通至传热工质生成装置(1)。

10.如权利要求1或2所述的一种辅助加热器联合蓄热器及固体储热体的储热***，其特征在于，所述辅助加热器(6)为燃气加热器，所述传热工质生成装置(1)为锅炉、预热换热器或工业生产蒸汽发生装置，所述用户为燃气发电机组。