一種應(yīng)對棄風(fēng)問題的熔鹽儲熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)對棄風(fēng)問題的熔鹽儲熱系統(tǒng)，包括了高/低溫熔鹽罐、分別布置于兩罐內(nèi)的高/低溫熔鹽分配管、用于熔鹽驅(qū)動的高/低溫熔鹽泵、用于加熱熔鹽的電加熱器、以及用于產(chǎn)生蒸汽的熔鹽?蒸汽發(fā)生裝置等。電加熱器、熔鹽?蒸汽發(fā)生裝置、冷/熱熔鹽泵等設(shè)備布置于熔鹽罐之間的換熱平臺上；換熱平臺通常設(shè)計(jì)成高于冷/熱熔鹽罐，并使熔鹽管路沿流向有一定的向下傾角，以便于熔鹽系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)管道、加熱器及換熱器內(nèi)的熔鹽排空，防止熔鹽凝結(jié)，保障熔鹽系統(tǒng)的安全性。
【專利說明】
一種應(yīng)對棄風(fēng)問題的熔鹽儲熱系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)對棄風(fēng)問題的熔鹽儲熱系統(tǒng)，屬于可再生能源利用的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能、風(fēng)能是可再生能源中的重要組成部分，近年來為了解決環(huán)境污染問題，減少化石能源消耗，以太陽能、風(fēng)能為核心的可再生能源替代正在世界各國興起。我國是太陽能資源、風(fēng)力資源豐富的國家，近十年來，太陽能、風(fēng)能利用在我國已有了長足發(fā)展。統(tǒng)計(jì)資料表明，截止到2015年底，我國的光伏累計(jì)裝機(jī)容量為4158萬千萬，風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量為12830萬千萬。風(fēng)能與太陽能在我國能源結(jié)構(gòu)中的比重逐漸增加。
[0003]太陽能光伏發(fā)電與用電峰值負(fù)荷基本同步，而風(fēng)力資源卻通常在夜晚時(shí)段更好，輸出功率更高。我國陸上風(fēng)電資源比較集中的區(qū)域?yàn)闁|北、西北、華北(內(nèi)蒙、河北)等地，上述大部分地區(qū)用電負(fù)荷通常不高，再加上風(fēng)電外送通道不暢，風(fēng)電資源負(fù)荷波動大、難預(yù)測等特點(diǎn)，這些因素給上述地區(qū)風(fēng)電的消納提出了挑戰(zhàn)。資料統(tǒng)計(jì)表明，2015年我國風(fēng)電全年棄風(fēng)量339億千瓦時(shí)，平均棄風(fēng)率達(dá)到15%的水平，而甘肅、新疆、吉林等地的棄風(fēng)率甚至超過了 30%。風(fēng)電的消納已成了制約新能源發(fā)展的一個(gè)重要因素。
[0004]應(yīng)該注意到:風(fēng)電資源集中的三北地區(qū)，同時(shí)又是我國采暖期較長的區(qū)域，上述地區(qū)的采暖期通常會達(dá)到6個(gè)月甚至更長。常規(guī)的采暖方式多是以煤炭為熱源的供暖方式，這種方式消化了大量的一次能源，同時(shí)還給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。近幾年我國冬季北方地區(qū)霧霾有加劇的趨勢，應(yīng)該是與煤炭的消耗增加密切相關(guān)。因此利用棄風(fēng)進(jìn)行區(qū)域集中供暖，是促進(jìn)風(fēng)電消納的一種潛在途徑，也是減小空氣污染的一種可行方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為:提供了一種以熔鹽為儲熱介質(zhì)的雙罐熱力系統(tǒng)，在風(fēng)電資源過剩時(shí)，利用過剩的風(fēng)電把熔鹽加熱并儲存在高溫熔鹽罐內(nèi)；而在用戶需要時(shí)，利用高溫熔鹽通過專用的換熱設(shè)備，制取需要參數(shù)的蒸汽或熱水，用于供熱或發(fā)電。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種應(yīng)對棄風(fēng)問題的熔鹽儲熱系統(tǒng)，包括高溫熔鹽罐、低溫熔鹽罐、熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置、電加熱器、高溫熔鹽栗、低溫熔鹽栗、高溫熔鹽分配管、低溫熔鹽分配管和換熱平臺；熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置、電加熱器、高溫熔鹽栗和低溫熔鹽栗布置在換熱平臺上，換熱平臺比高溫熔鹽罐和低溫熔鹽罐位置高；
[0007]當(dāng)風(fēng)電過剩時(shí)，系統(tǒng)工作在電熱模式下:低溫熔鹽栗從低溫熔鹽罐內(nèi)抽取低溫熔鹽，經(jīng)過電加熱器后升溫，產(chǎn)生的高溫熔鹽通過高溫熔鹽分配管，儲存在高溫熔鹽罐內(nèi)，根據(jù)加熱功率的要求，電加熱器可以設(shè)計(jì)成一級或多級；
[0008]當(dāng)需要對外供蒸汽或熱水時(shí)，系統(tǒng)工作在熱汽模式下:高溫熔鹽罐內(nèi)的熔鹽，通過高溫熔鹽栗抽取后輸送到熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置，在熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置中，把除鹽/凝結(jié)水加熱成需要參數(shù)的蒸汽或熱水，實(shí)現(xiàn)對外供熱或發(fā)電，高溫熔鹽釋放熱量后變成低溫熔鹽，通過低溫熔鹽分配管儲存在低溫熔鹽罐內(nèi)。
[0009]其中，換熱平臺通常布置在比熔鹽罐高的位置上，并且熔鹽管路沿流向呈一定的向下傾角布置，以便于系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，管路及設(shè)備中熔鹽的排空，減少熔鹽發(fā)生凝固的風(fēng)險(xiǎn)。
[0010]本發(fā)明一種應(yīng)對棄風(fēng)問題的熔鹽儲熱系統(tǒng)工作原理為:
[0011]如圖1所示，一種應(yīng)對棄風(fēng)問題的熔鹽儲熱系統(tǒng)，包括了高/低溫熔鹽罐、分別布置于兩罐內(nèi)的高/低溫熔鹽分配管、用于熔鹽驅(qū)動的高/低溫熔鹽栗、用于加熱熔鹽的電加熱器、以及用于產(chǎn)生蒸汽的熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置等。電加熱器、熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置、冷/熱熔鹽栗等設(shè)備布置于熔鹽罐之間的換熱平臺上;換熱平臺通常設(shè)計(jì)成高于冷/熱熔鹽罐，并使熔鹽管路沿流向有一定的向下傾角，以便于熔鹽系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)管道、加熱器及換熱器內(nèi)的熔鹽排空，防止熔鹽凝結(jié)，保障熔鹽系統(tǒng)的安全性。
[0012]當(dāng)風(fēng)電功率難以被電網(wǎng)正常消納時(shí)，低溫熔鹽罐內(nèi)的熔鹽被低溫熔鹽栗抽取，在電加熱器內(nèi)加熱成設(shè)定溫度的高溫熔鹽，根據(jù)加熱功率的大小，電加熱可以采用一級或多級，產(chǎn)生的高溫熔鹽存儲于高溫熔鹽罐內(nèi)。當(dāng)用戶需要時(shí)，高溫熔鹽罐內(nèi)的熔鹽被高溫熔鹽栗抽取，在熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置中放熱產(chǎn)生需要參數(shù)的蒸汽，用于對外的供熱或發(fā)電。高/低溫熔鹽分配管的作用是使進(jìn)入到對應(yīng)儲罐內(nèi)的熔鹽分布均勻，防止熔鹽溫度分層。熔鹽系統(tǒng)及關(guān)鍵設(shè)備均布置于比熔鹽罐高的平臺上，并且管路沿熔鹽流向呈一定傾角布置，在系統(tǒng)停止工作時(shí)，可以快速排出管路及設(shè)備中的熔鹽，防止熔鹽凝固，提高系統(tǒng)的安全性。
[0013]本發(fā)明一種應(yīng)對棄風(fēng)問題的熔鹽儲熱系統(tǒng)具有如下顯著特點(diǎn):
[0014](I)利用棄風(fēng)產(chǎn)生的電能加熱熔鹽，用于供熱或發(fā)電，促進(jìn)了風(fēng)電消納，并在一定程度上緩解了傳統(tǒng)采暖方式帶來的污染問題；
[0015](2)熔鹽具有液相溫度范圍寬、熱容高等特性，易于實(shí)現(xiàn)大容量的儲熱，因此可以使系統(tǒng)的熱功率輸出穩(wěn)定，更好滿足熱/電用戶的需求；
[0016](3)熔鹽的流動及傳熱特性好，規(guī)?；瘧?yīng)用后熔鹽的價(jià)格也較低(與導(dǎo)熱油相比較)，非常適合作傳熱、儲熱介質(zhì)；
[0017](4)換熱平臺設(shè)計(jì)為高于雙儲罐，并且熔鹽管路沿流向有一定的向下傾角，因此可以加快系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)的疏鹽速度，降低了熔鹽系統(tǒng)的凝固風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明一種應(yīng)對棄風(fēng)問題的熔鹽儲熱系統(tǒng)的工作原理示意圖。
[0019]圖中附圖標(biāo)記含義:I為高溫熔鹽罐，2為低溫熔鹽罐，3為熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置，4為電加熱器，5為高溫熔鹽栗，6為低溫熔鹽栗，7為高溫熔鹽分配管，8為低溫熔鹽分配管，9為換熱平臺。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明一種應(yīng)對棄風(fēng)問題的熔鹽儲熱系統(tǒng)，包括高溫熔鹽罐1、低溫熔鹽罐2、熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置3、電加熱器4、高溫熔鹽栗5、低溫熔鹽栗6、高溫熔鹽分配管7、低溫熔鹽分配管8和換熱平臺9。
[0022]熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置3、電加熱器4、高溫熔鹽栗5和低溫熔鹽栗6布置在換熱平臺9之上。換熱平臺9通常布置在比高溫熔鹽罐I和低溫熔鹽罐2高的位置上，并且熔鹽管路沿流向呈一定的向下傾角布置，以便于系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，管路及設(shè)備中熔鹽的排空，減少熔鹽發(fā)生凝固的風(fēng)險(xiǎn)。
[0023]當(dāng)風(fēng)電過剩時(shí)，系統(tǒng)工作在電熱模式下(以電制熱，加熱熔鹽):低溫熔鹽栗6從低溫熔鹽罐2內(nèi)抽取低溫熔鹽，經(jīng)過電加熱器4后升溫，產(chǎn)生的高溫熔鹽通過高溫熔鹽分配管7，儲存在高溫熔鹽罐I內(nèi)。根據(jù)加熱功率的要求，電加熱器4可以設(shè)計(jì)成一級或多級。
[0024]當(dāng)需要對外供蒸汽(或熱水)時(shí)，系統(tǒng)工作在熱汽模式下(用高溫熔鹽產(chǎn)生需要的蒸汽或熱水):高溫熔鹽罐I內(nèi)的熔鹽，通過高溫熔鹽栗5抽取后輸送到熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置3，在熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置3中，把除鹽/凝結(jié)水加熱成需要參數(shù)的蒸汽(或熱水)，實(shí)現(xiàn)對外供熱或發(fā)電。高溫熔鹽釋放熱量后變成低溫熔鹽，通過低溫熔鹽分配管8儲存在低溫熔鹽罐2內(nèi)。
[0025]由于熔鹽管路及相關(guān)設(shè)備均布置在比熔鹽罐略高的換熱平臺9上，并沿熔鹽流向有一定的向下傾角，因此當(dāng)系統(tǒng)停止工作時(shí)，管路及設(shè)備中的熔鹽可以通過重力快速回流到熔鹽罐，防止熔鹽凝固的發(fā)生，提升系統(tǒng)的安全性。
[0026]本發(fā)明一種應(yīng)對棄風(fēng)問題的熔鹽儲熱系統(tǒng)，利用了熔鹽液相溫度高、溫度范圍寬、高熱容、流動及傳熱特性好等特性，可以實(shí)現(xiàn)大容量、低成本儲熱，再用于供熱或發(fā)電。這種模式可以在一定程度上緩解棄風(fēng)的問題，并可以部分替代傳統(tǒng)以燃煤為主的供熱方式，減輕對環(huán)境的污染。該系統(tǒng)具有一舉多得的效果，在風(fēng)電負(fù)荷過剩、存在大量棄風(fēng)的地區(qū)有較好的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)對棄風(fēng)問題的熔鹽儲熱系統(tǒng)，其特征在于:包括高溫熔鹽罐(I)、低溫熔鹽罐(2)、熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置(3)、電加熱器(4)、高溫熔鹽栗(5)、低溫熔鹽栗(6)、高溫熔鹽分配管(7)、低溫熔鹽分配管(8)和換熱平臺(9);熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置(3)、電加熱器(4)、高溫熔鹽栗(5)和低溫熔鹽栗(6)布置在換熱平臺(9)上，換熱平臺(9)比高溫熔鹽罐(I)和低溫熔鹽罐(2)位置高； 當(dāng)風(fēng)電過剩時(shí)，系統(tǒng)工作在電熱模式下:低溫熔鹽栗(6)從低溫熔鹽罐(2)內(nèi)抽取低溫熔鹽，經(jīng)過電加熱器(4)后升溫，產(chǎn)生的高溫熔鹽通過高溫熔鹽分配管(7)，儲存在高溫熔鹽罐(I)內(nèi)，根據(jù)加熱功率的要求，電加熱器(4)可以設(shè)計(jì)成一級或多級； 當(dāng)需要對外供蒸汽或熱水時(shí)，系統(tǒng)工作在熱汽模式下:高溫熔鹽罐(I)內(nèi)的熔鹽，通過高溫熔鹽栗(5)抽取后輸送到熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置(3)，在熔鹽-蒸汽發(fā)生裝置(3)中，把除鹽/凝結(jié)水加熱成需要參數(shù)的蒸汽或熱水，實(shí)現(xiàn)對外供熱或發(fā)電，高溫熔鹽釋放熱量后變成低溫熔鹽，通過低溫熔鹽分配管(8)儲存在低溫熔鹽罐(2)內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)對棄風(fēng)問題的熔鹽儲熱系統(tǒng)，其特征在于:換熱平臺(9)通常布置在比熔鹽罐高的位置上，并且熔鹽管路沿流向呈一定的向下傾角布置，以便于系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，管路及設(shè)備中熔鹽的排空，減少熔鹽發(fā)生凝固的風(fēng)險(xiǎn)。
【文檔編號】F22B1/06GK106090853SQ201610504811
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】姚飛奇, 劉可亮, 侯曉東
【申請人】杭州鍋爐集團(tuán)股份有限公司