一种高温熔盐蓄热式蒸汽电锅装置及其使用方法

本发明涉及电锅炉设备技术领域，尤其是涉及一种高温熔盐蓄热式蒸汽电锅装置及其使用方法，并且利用低谷电加热高温熔盐蓄热，在白天再利用高温熔盐释热产生蒸汽，起到降低生产成本、削峰填谷的作用。

背景技术：

由于蓄热材料技术的进步，目前有些熔盐具有较低的相变温度，(三元混合硝酸熔盐的熔点温度为142℃)和很宽的使用温度范围(200-1000℃)、且黏度低、流动性能好、蒸汽压小、对管路承压能力要求低、相对密度大、比热容高、蓄热能力强、价格低廉等诸多优点，现已成为一种良好的中高温传热蓄热介质，利用熔盐作为传热蓄热介质的中高温储能技术得到广泛的推广应用。

随着社会经济的高速发展，工业生产、服务业和生活对电力需求显著增加，由于人们的日常生活规律影响，使得在白天高峰期用电量急剧增大的同时，夜间谷电浪费严重，峰谷差达到60％以上，加上电力生产具有连续稳定生产的特殊性以及电能储存颇为困难等原因，如果发出来的电未能得到有效利用，它将以电网发热的方式损耗掉，进而造成巨大的浪费。电能又是一种高品质的能源，如果用谷电来将熔盐加热到更高的温度(500～800℃)进行蓄热，这样的加热过程的效率可达到65-75％，既可以满足工艺要求和节约经济成本，同时提高谷电加热效率。

蒸汽电锅炉是利用电加热管直接加热水，使水升温达到饱和，再蒸发产生饱和蒸汽的热力设备，具有结构简单，使用方便，无污染物产生，因而得到广泛使用。但是如果在白天用电高峰时，用电加热产生蒸汽，产生蒸汽的成本将远远高于燃煤锅炉或天然气锅炉；如果在夜间用谷电加热产生一定压力的饱和蒸汽储存在电锅炉的汽包中，待白天使用，又因汽包的蓄热容量有限，蒸汽压力很快下降，以至于不能满足工艺生产需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了解决如何使谷电加热具有高的效率，同时又能低成本满足蒸汽电锅装置连续稳定产生一定压力的工业蒸汽的问题，现提供了一种高温熔盐蓄热式蒸汽电锅装置及其使用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高温熔盐蓄热式蒸汽电锅装置，包括蒸汽发生罐、装设有熔盐的蓄热罐和蒸发管，所述蒸汽发生罐上分别设置有与其连通的输入口和输出口，所述蒸汽发生罐内设置有用于对其内部介质加热的第一加热装置，所述蓄热罐内设置有对熔盐加热的第二加热装置，所述蒸发管的两端均与蓄热罐连通，所述蒸发管上设置有用于带动蓄热罐内熔盐循环流动的驱动装置，所述蒸发管上的一段穿过蒸汽发生罐并设置在蒸汽发生罐内。

本发明通过第二加热装置对蓄热罐在低谷电时的熔盐进行加热到高温储能，第一加热装置对蒸汽发生罐的介质进行加热到一定压力下的饱和温度，此时驱动装置不工作；而在非低谷电时，第一加热装置和第二加热装置都停止工作，启动驱动装置并将高温熔盐在蒸发管内进行循环输送，这样能充分利用低价谷电、并将谷电转化成以高温熔盐的显热储存在起来，然后在白天用电高峰期时，将高温熔盐的显热来加热一定压力的饱和介质蒸发为饱和蒸汽、能快速且大容量安全产生蒸汽。

进一步地，还包括支撑底座，所述蒸汽发生罐和蓄热罐均置于支撑底座上并形成一体式结构。也就是形成“双罐一体”的结构，这样占地面积小、结构紧凑、缩短管路循环系统，可以降低成本、减少热损失，具有较高的整体热效率，整个装置可固定亦可车载移动。

为了提高蒸发管对介质的热传导效率，进一步地，所述蒸发管位于蒸汽发生罐内的一段呈螺旋盘结构。通过将蒸发管设置呈螺旋盘，增加了蒸发管与介质的接触面积，从而提高了蒸发管对介质的热传导效率。

为了更好的对提高热传导效率，进一步地，所述螺旋盘具有两段旋向相反的螺旋段，所述两段旋向相反的螺旋段之间收尾相连，通过螺旋盘具有两端旋向相反的螺旋段，这样增加了蒸发管内部介质的通过路径，同时也增加蒸发管与介质的接触面积，从而更好的对提高热传导效率。

进一步地，所述螺旋盘沿蒸汽发生罐轴向设置有多层，多层结构的螺旋盘的蒸发管提高蒸汽发生罐内的蒸发效率。

为了实现第一加热装置，进一步地，所述第一加热装置包括设置在蒸汽发生罐上的第一防爆接线盒和设置在蒸汽发生罐内的第一电加热管，所述第一防爆接线盒与第一电加热管之间电连接。通过在蒸汽发生罐内第一电加热管并与外部的第一接线盒电连接，实现第一加热装置。

为了实现第二加热装置，进一步地，所述第二加热装置包括设置在蓄热罐上的第二防爆接线盒和设置在蓄热罐内的第二电加热管，所述第二防爆接线盒与第二电加热管之间电连接。通过在蓄热罐内第二电加热管并与外部的第二接线盒电连接，实现第二加热装置。

为了提高对熔盐的加热效率并使得内外加热均匀，进一步地，所述第二电加热管设置有若干并沿圆周均匀分布，相邻两第二电加热管之间的第二电加热管的长度小于或大于两侧的第二电加热管的长度。通过将将第二电加热管沿圆周均布，并且第二电加热管相邻两之间加热管的长短要小于或者大于两侧的第二电加热管的长度。

为了便于控制蒸汽发生罐内蒸汽的负荷，进一步地，所述蒸发管上设置有控制阀。通过控制阀控制蒸发管内熔盐的流量，也就实现便于控制蒸汽发生罐内蒸汽的负荷。

为了提高蒸汽的质量，进一步地，还包括汽液分离器，所述汽液分离器设置在输出口的一端并与其连通，所述汽液分离器位于蒸汽发生罐上部蒸汽空间内。

一种上述的一种高温熔盐蓄热式蒸汽电锅装置的使用方法，当在低谷电时，通过输入口对蒸汽发生罐输入介质，并且介质的液位将第一加热装置及蒸发管浸没，第一加热装置对介质进行加热并保证蒸汽发生罐内在一定压力下的饱和温度，同时第二加热装置对熔盐进行加热并保证蓄热罐内保持在一定温度状态；

当在非低谷电时，启动驱动装置并带动蓄热罐内的高温熔盐通过蒸发管进行循环输送，蒸发管位于蒸汽发生罐内的一段将管外饱和介质加热蒸发产生饱和蒸汽，此时第一加热装置和第二加热装置处于关闭状态。充分利用低价谷电、并将谷电转化成以高温熔盐的显热储存在起来，然后在白天用电高峰期时，将高温熔盐的显热来加热一定压力的饱和介质蒸发为饱和蒸汽、能快速且大容量安全产生蒸汽。

本发明的有益效果是：

1.本发明一种高温熔盐蓄热式蒸汽电锅装置及其使用方法在使用时，充分利用低价谷电、并将谷电转化成以高温熔盐的显热储存在起来，然后在白天用电高峰期时，将高温熔盐的显热来加热一定压力的饱和介质蒸发为饱和蒸汽、能快速且大容量安全产生蒸汽，降低运行成本，同时大幅度提高了整个热力系统的效率。

2.通过蒸汽发生罐和蓄热罐均置于支撑底座上并形成“双罐一体”的结构，这样占地面积小、结构紧凑、缩短管路循环系统，可以降低成本、减少热损失，具有较高的整体热效率，整个装置可固定亦可车载移动。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的主视图；

图2是图1中a-a的剖视图。

图中：1、蒸汽发生罐，2、蓄热罐，3、蒸发管，301、螺旋盘，4、输入口，5、输出口，6、第一加热装置，601、第一防爆接线盒，602、第一电加热管，7、第二加热装置，701、第二防爆接线盒，702、第二电加热管，8、驱动装置，9、汽液分离器，10、控制阀，11、支撑底座。

具体实施方式

本发明下面结合实施例作进一步详述：

本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-2所示，一种高温熔盐蓄热式蒸汽电锅装置，包括蒸汽发生罐1、装设有熔盐的蓄热罐2和蒸发管3，所述蒸汽发生罐1上分别设置有与其连通的输入口4和输出口5，所述蒸汽发生罐1内设置有用于对其内部介质加热的第一加热装置6，所述蓄热罐2内设置有对熔盐加热的第二加热装置7，所述蒸发管3的两端均与蓄热罐2连通，所述蒸发管3上设置有用于带动蓄热罐2内熔盐循环流动的驱动装置8，所述蒸发管3上的一段穿过蒸汽发生罐1并设置在蒸汽发生罐1内。并且驱动装置8为循环泵，可通过循环泵的转速加以调整，在熔盐温度较高时，可以控制较小的流量，当熔盐温度较低时，可加大转速增加循环流量，从而确保输出蒸汽参数稳定；蓄热罐2的罐体为薄壁回转体结构，在罐体的顶部中心处布置熔盐出口接管；在罐体的上部布置熔盐集流管，集流管有多根且呈现放射形布置，以便能在横截面上能均匀地汇集熔盐，罐体外采用真空保温层，使高温熔盐蓄热罐2具有良好保温蓄热特性，而蒸汽发生罐1的壳体为薄壁回转体结构，在壳体顶部的中心处设有蒸汽出口接管，也就是输出口5，在壳体的上部汽空间设有汽液分离器9，蒸汽出口接管的下端与汽液分离器9连通；在壳体的中部水空间同轴间隔布置的第一电加热管602，第一电加热管602长短交错布置，在横截面上尽可能均匀布置，中间留空形成汽通道，在壳体的底部的水空间有多层且交叉间隔布置的螺旋盘301结构的蒸发管3。

还包括支撑底座11，所述蒸汽发生罐1和蓄热罐2均置于在支撑底座11上并形成一体式结构。且蓄热罐2和蒸发管3相互并排设置。

所述蒸发管3位于蒸汽发生罐1内的一段呈螺旋盘301结构。

所述螺旋盘301具有两段旋向相反的螺旋段，所述两段旋向相反的螺旋段之间收尾相连，所述螺旋盘301沿蒸汽发生罐1轴向设置有多层。也就是通俗一点螺旋盘301类似于两个蚊香相互设置在一起时的蚊香盘结构。

所述第一加热装置6包括设置在蒸汽发生罐1上的第一防爆接线盒601和设置在蒸汽发生罐1内的第一电加热管602，所述第一防爆接线盒601与第一电加热管602之间电连接。

所述第二加热装置7包括设置在蓄热罐2上的第二防爆接线盒701和设置在蓄热罐2内的第二电加热管702，所述第二防爆接线盒701与第二电加热管702之间电连接。

所述第二电加热管702设置有若干并沿圆周均匀分布，相邻两第二电加热管702之间的第二电加热管702的长度小于或大于两侧的第二电加热管702的长度。

所述蒸发管3上设置有控制阀10。

还包括汽液分离器9，所述汽液分离器9设置在输出口5的一端并与其连通，所述汽液分离器9位于蒸汽发生罐1内。

一种上述的一种高温熔盐蓄热式蒸汽电锅装置的使用方法，当在低谷电时，通过输入口4对蒸汽发生罐1输入水，并且水位将第一加热装置6及蒸发管3浸没，第一加热装置6对水进行加热并保证蒸汽发生罐1内在一定压力下的饱和温度，同时第二加热装置7对熔盐进行加热并保证蓄热罐2内温度处在高温状态(500～800℃)。

当在非低谷电时，启动驱动装置8并带动蓄热罐2内的熔盐通过蒸发管3进行循环输送，蒸发管3位于蒸汽发生罐1输的一段将管外饱和水加热蒸发产生饱和蒸汽，蒸汽由输出口5输出至用户，同时第一加热装置6和第二加热装置7处于关闭状态。

上述一种高温熔盐蓄热式蒸汽电锅装置的工作过程为：在夜间低谷电时间，将蒸汽发生罐1加水，水位可以将第一电加热管602浸末，此处螺旋盘301的蒸发管3位于第一电加热管602下方，利用夜间低谷电第一电加热管602将蒸汽发生罐1内的水加热一定压力(如p＝1.0mpa)下的饱和温度；同时利用低谷电加热蓄热罐2内的熔盐加热至使用温度上限(500～800℃)，由于蓄热罐2外有良好的真空保温结构，能够将热量充分存储，这样完成第一阶段的加热蓄热过程；

在非低谷电需要输出蒸汽时，启动驱动装置8处的循环泵，开启控制阀10调节，同时第一加热装置6和第二加热装置7处于关闭状态，将抽取蓄热罐2内高温熔盐通过蒸发管3输入到蒸汽发生罐1中的螺旋盘301，螺旋盘301将管外饱和水加热蒸发产生饱和蒸汽，饱和蒸汽进入汽液分离器9后进行分离，分离出蒸汽进入蒸汽出口管送出到蒸汽用户，分离下来的饱和水回到水空间继续被加热产生饱和蒸汽，这样完成第二阶段的释热产汽过程；

当外部用户的蒸汽负荷增大时，蒸汽发生罐1内蒸汽压力下降，此时通过压力传感器将信号传输到单向控制阀10，执行机构开大阀门或加大循环泵的转速，熔盐循环流量增加，流速加快，螺旋盘301蒸发量加大，从而达到蒸汽参数压力的稳定。

上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。