一种低谷电加热导热油与熔盐共同蓄热供热系统的制作方法

本发明属于供热系统技术领域，具体涉及一种低谷电加热导热油与熔盐共同蓄热供热系统。

背景技术：

随着国民经济的发展，人民生活水平的不断提高，我国能量需求结构发生了较大变化。一方面存在着高峰电力不足，另一方面更存在着峰谷差过大等问题，这些矛盾的出现又制约了国民经济的发展。同时高温储热技术通过储热材料实现热能的存储、释放，也可以有效的解决能量需求与供应不匹配的现象。但是该技术仍然存在一些技术难题，制约了其发展，归结起来主要有以下几点：

(1)导热油加热系统的复杂性，在满足设计要求下，设备使用量多。

导热油系统流程为，先将导热油存储在高位槽中，然后用循环泵将导热油送至电加热器(或者热油炉)中加热至所需温度后，将其供给各用热设备，然后经油气分离器，排除导热油中的气体后，最后再返回电加热器中加热，循环利用下去。其设备繁多，主要有注油泵、低温槽、高位槽(膨胀槽)、油气分离器、循环泵、电加热器(热油炉)、热用户设备等。

(2)导热油加热系统的复杂性，在满足设计要求下，难以实现自动控制。

由于导热油加热系统的设备繁多，以及在运行过程中出现的不可预见性的故障，因此设备的自动控制方面，存在很大困难。

(3)传统熔盐加热系统的繁琐性，在满足设计要求下，设备使用量多。

熔盐加热系统是对熔盐在高温加热后作为热载体在熔盐炉和用热设备之间进行加热循环的热传递体系，主要由熔盐炉、熔盐循环泵、熔盐罐以及一些管路配件等组成。

(4)传统熔盐加热系统启动过程复杂。

(5)传统的熔盐加热系统中，熔盐经过首次融化之后，不能再次凝固，否则将会消耗大量热量，对熔盐进行再次融化，造成热量浪费。

(6)传统熔盐加热系统的自动化控制程度低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种低谷电加热导热油与熔盐共同蓄热供热系统，通过有效的结合我国现有的能源配置问题，开发了利用低谷电、熔盐进行制热并蓄热、峰值释热的蓄热式系统的技术，完成电力上的移峰填谷。

本发明采用以下技术方案：

一种低谷电加热导热油与熔盐共同蓄热供热系统，包括导热油加热及蓄热系统、供热系统、中央处理器和多个熔盐储热呼吸包装置；中央处理器分别与供热系统和导热油加热及蓄热系统连接用于实现自动控制，多个熔盐储热呼吸包装置设置在导热油加热及蓄热系统的储热罐内，供热系统用于对储热罐中的储热介质进行换热实现出口工况的稳定控制和输出。

具体的，熔盐储热呼吸包装置7为正方形结构，由四个呼吸包组成，每个呼吸包由有机熔盐包裹无机储热熔盐，在吸热放热过程中有机熔盐的膨胀率大于无机熔盐的膨胀率。

具体的，导热油加热及蓄热系统包括注油泵、缓冲罐和氮气，注油泵与储热罐连接，储热罐顶部的排气管线分两路，一路接氮气，另一路经缓冲罐与注油泵连接。

进一步的，缓冲罐内设置有液位自动检测装置，液位自动检测装置与中央处理器连接，当缓冲罐中的导热油达到设定值时，液位自动检测装置传输信号反馈给中央处理器，控制注油泵将缓冲罐中的导热油注入储热罐中。

具体的，储热罐内沿储热罐的中轴安装有搅拌器，搅拌器与中央处理器连接。

具体的，储热罐的底部设置有电加热器，电加热器通过第一温度检测装置与中央处理器连接。

具体的，供热系统包括给水泵和换热器，给水泵与换热器的进口端连接，换热器设置在储热罐内，位于熔盐储热呼吸包装置的上方。

进一步的，换热器的出口处设置第二温度检测装置，第二温度检测装置用于将换热器出口水温度反馈给中央处理器实现出口工况的控制和输出。

进一步的，换热器设置在储热罐的中上部，熔盐储热呼吸包装置设置在储热罐的中下部，且设置在导热油中。

更进一步的，供热系统还包括给水旁路，给水旁路用于补充冷水与换热器的出口热水进行混合。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明中一种低谷电加热导热油与熔盐共同蓄热的供热系统该装置包括该装置系统包括导热油加热及蓄热系统、熔盐储热呼吸包装置蓄热系统、供热系统。其中导热油加热及蓄热系统避免了传统导热油加热系统的复杂性，在满足设计要求下减少设备使用量。熔盐储热呼吸包装置蓄热系统充分考虑了熔盐加热系统的弊端，采用一种新型熔盐储热方式，可以有效的发挥熔盐潜热。供热系统中通过自动调节控制搅拌器，达到稳定对外输出热量，系统设备量大大减少，运行更佳稳定，可实现自动化控制。

进一步的，熔盐储热呼吸包装置是由无机熔盐包裹有机熔盐。在熔盐储热过程中，由于熔盐温度升高，体积膨胀，由于有机熔盐的膨胀率大于有机熔盐的膨胀率，因此有机熔盐膨胀不会涨裂无机熔盐壳，而且膨胀之后不会影响导热油在熔盐储热呼吸包装置之间流动，传热效率不会降低。。因此无论熔盐是放热还是储热，有机熔盐都包裹在无机熔盐壳中，并且不会对无机熔盐壳造成损坏，形成两种熔盐共同呼吸的熔盐呼吸包装置。

进一步的，导热油加热及蓄热系统中储热罐顶部的设有两路气管线路。一路接氮气，另一路经缓冲罐与注油泵连接。开始工作前或者停机检修时储热罐中充满氮气，避免容器内部被空气直接接触氧化。注油时排出储热罐原有的氮气，氮气经缓冲罐排入大气中。在导热油启动升温过程中，特别是初次投入启动时，由于导热油自身残留水分等原因，会产生大量水蒸汽及其它低沸点挥发物，这些气体通过排气管排入缓冲罐再由缓冲罐上的排空管将气体排到系统外，以确保系统正常可靠运行。在升温过程中会产生少量的油蒸气，因此必须排放油蒸汽，才能保证有机热载体在系统中的正常循环。油蒸气通过排气管进入缓冲罐，由于缓冲罐中有一定量的低温导热油，所以油蒸气排放到低温导热油中，并且冷凝下来。

进一步的，缓冲罐内设置有液位自动检测装置。油蒸气通过排气管进入缓冲罐，并且冷凝下来，当缓冲罐中的导热油累计到一定量的之后，缓冲罐上液位自动检测装置传输信号，液位监测器将液位数值反馈给中央处理器，注油泵开始工作，将缓冲罐中导热油注入储热罐中。

进一步的，储热罐内安装有搅拌器。当电加热器工作时，其自带的温度检测装置自动检测加热器周围导热油的温度，当导热油温度升温速率变大时，温度监测器将数值反馈给中央处理器，搅拌器开始工作，使电加热器周围的高温导热油与低温导热油充分混合，使整个储热罐中导热油热量分布均匀，并且控制电加热器升温速率稳定在需要范围内。当储油罐放热的的中后期中，由于导热油温度降低，换热效果较差，温度监测器将换热器出口水温度反馈给中央处理器，再自动控制电动机转速以调节搅拌器的转速，改变导热油与对流管束的对流换热系数，强化对流传热，同时强化熔盐与导热油之间换热，使得导热油长时间达到一定温度，最终实现出口水温度稳定在用户要求的范围内。

进一步的，供热系统设置旁路补水系统。储热罐放热过程中，由于初始换热阶段出口水温度肯定会高于设计温度，所以设置旁路补水系统。温度监测器将出口水温度反馈给中央处理器，在自动控制系统主路与旁路的调节阀，通过经过旁路补充冷水，与换热器出口热水进行混合，控制其混合后的温度达到要求用户要求。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明供热系统示意图；

图2为本发明熔盐储热呼吸包装置示意图，其中，(a)为俯视图，(b)为侧视图。

其中：1.注油泵；2.缓冲罐；3.储热罐；4.电加热器；5.搅拌器；6.氮气；7.熔盐储热呼吸包装置；8.给水泵；9.换热器。

具体实施方式

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”、“一侧”、“一端”、“一边”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，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明一种低谷电加热导热油与熔盐共同蓄热供热系统，包括导热油加热及蓄热系统、熔盐蓄热系统、供热系统和中央处理器；熔盐蓄热系统包括熔盐储热呼吸包装置7，多个熔盐储热呼吸包装置7设置在导热油加热及蓄热系统的储热罐3内，供热系统与储热罐3连接，用于对储热罐中的储热介质进行换热实现出口工况的稳定控制和输出，中央处理器分别与导热油加热及蓄热系统和供热系统连接用于实现自动控制。

导热油加热及蓄热系统包括注油泵1、缓冲罐2、储热罐3、电加热器4、搅拌器5、氮气6；供热系统包括给水泵8、换热器9和给水旁路。

注油泵1与储热罐3连接，换热器9设置在储热罐3内，位于多个熔盐储热呼吸包装置7的上方，给水泵8与换热器9的进口端连接，并设置有给水旁路，储热罐3的顶部连接有排气管线，排气管线分两路，一路与氮气6的管路连接，另一路经缓冲罐2与注油泵1连接，缓冲罐2内设置有液位自动检测装置，液位自动检测装置与中央处理器连接。

换热器9设置在储热罐3的中上部，熔盐储热呼吸包装置7设置在储热罐3的中下部，熔盐储热呼吸包装置7全部浸在导热油中，熔盐储热呼吸包装置7为正方形结构，由四个呼吸包组成，如图2所示，每个呼吸包由有机熔盐包裹无机储热熔盐，在吸热放热过程中有机熔盐的膨胀率大于无机熔盐的膨胀率，因此不会导致无机熔盐涨裂呼吸包。

沿储热罐3的中轴安装有搅拌器5，搅拌器5位于换热器9的上方和熔盐储热呼吸包装置7的下方，储热罐3的底部设置电加热器4，电加热器4通过第一温度检测装置与中央处理器连接，用于检测电加热器4周围导热油的温度，换热器9的出口处设置有第二温度检测装置，第二温度检测装置与中央处理器连接，用于监测换热器9的出口水温度，中央处理器根据换热器出口水温度控制搅拌器5工作。

低谷电加热完成储热之后，给水泵8给水并通过换热器9与储热罐3中的储热介质进行换热，实现出口工况的稳定控制和输出。

本发明通过将导热油蓄热和熔盐蓄热有机结合，有效地提高了系统的蓄热量，同时通过合理设置，同传统蓄热供热系统相比，大大减少了系统所需的设备，通过设置中央处理器及相应的控制仪表，实现了整个系统的安全可靠、高效节能运转。

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。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

本发明一种低谷电加热导热油与熔盐共同蓄热供热系统在开始工作前，先给储热罐3中充满氮气6，避免容器内部被空气直接接触氧化；

注油泵1输送导热油至储热罐3中，并且排出储热罐3原有的氮气6，氮气6经过排气管进入缓冲罐2，通过缓冲罐2排入大气中。可根据导热油的实际膨胀量，合理调整导热油注油量，在储热罐中留有导热油的膨胀空间。

导热油开始加热蓄热时，由于电加热4周围会出现局部高温，导致导热油分解，第一温度监测器将温度数值反馈给中央处理器来调节搅拌器5转速，使得电加热器4周围的高温导热油，与储热罐3中低温导热油进行充分混合换热。

在导热油启动升温过程中，特别是初次投入启动时，由于导热油自身残留水分等原因，会产生大量水蒸汽及其它低沸点挥发物，这些气体通过排气管排入缓冲罐，再由缓冲罐2上的排空管将气体排到系统外，以确保系统正常可靠运行。

由于导热油在升温过程中体积将会膨胀，可根据导热油的膨胀量实际情况合理调整导热油注油量，在储热罐3中留有导热油的膨胀空间。在升温过程中会产生少量的油蒸气，因此必须排放油蒸汽，才能保证有机热载体在系统中的正常循环。油蒸气通过排气管进入缓冲罐2，由于缓冲罐2中有一定量的低温导热油，所以油蒸气排放到低温导热油中，并且冷凝下来。

当缓冲罐中的导热油累计到一定量的之后，缓冲罐2上液位自动检测装置传输信号将液位数值反馈给中央处理器，注油泵1开始工作，将缓冲罐2中导热油注入储热罐3中。

电加热器4工作的过程中，其自带的第一温度检测装置自动检测电加热器4周围导热油的温度，当导热油温度升温速率变大时，第一温度检测装置将数值反馈给中央处理器，搅拌器5开始工作，使电加热器4周围的高温导热油与低温导热油充分混合，使整个储热罐3中导热油热量分布均匀，并且控制电加热器4升温速率稳定在需要范围内。

导热油开始升温过程中，由于熔盐储热呼吸包装置7蓄热系统全部浸在导热油中，因此熔盐与导热油之直接进行换热，使得熔盐温度升高，并且达到储热功能。在熔盐储热过程中，由于熔盐温度升高，体积膨胀，因为承载熔盐的熔盐储热呼吸包装置7留有膨胀余量，不会因为熔盐膨胀而涨裂熔盐储热呼吸包，而且膨胀之后不会影响导热油在熔盐储热呼吸包装置7蓄热系统之间流动，传热效率不会降低。在熔盐放热的过程中，承载熔盐的熔盐储热呼吸包装置7因温度降低而收缩，收缩量也在储热装置控制范围内。因此无论熔盐是放热还是储热，都包裹在熔盐储热呼吸包中，并且不会对熔盐储热呼吸包造成损坏。

当低谷电加热完成之后，给水泵8给水通过换热器9与储热罐3中的储热介质进行换热，实现出口工况的稳定控制和输出。

储热罐3中导热油放热过程时，换热器9出口设有出口水第二温度检测装置，同时在给水系统中配有旁路管路。由于初始换热阶段出口水温度会高于设计温度，第二温度检测装置将出口水温度反馈给中央处理器，在自动控制系统主路与旁路的调节阀，通过经过旁路补充冷水，与换热器出口热水进行混合，控制其混合后的温度达到要求用户要求。

当储油罐2放热中后期，由于导热油温度降低，换热效果较差，第二温度检测装置将换热器9出口水温度反馈给中央处理器，再自动控制电动机转速以调节搅拌器5的转速，改变导热油与对流管束的对流换热系数，强化对流传热，同时强化熔盐与导热油之间换热，使得导热油长时间达到一定温度，最终实现出口水温度稳定在用户要求的范围内。

本发明采用固体储热材料(熔盐)和液体储热材料(导热油)一体化结构设计，是适合城市发展的需求，在工业、民用都有很大的需求空间。该技术可以有效的简化液体储热系统(导热油)和固体储热系统(熔盐)的复杂性，使得设备运行更安全、稳定、易操作。该技术的有优点归结起来主要有以下几点：

1、避免了导热油加热系统的复杂性，在满足设计要求下减少设备使用量。

经过调研，目前市场是主要的导热油炉为燃气导热油锅炉或电加热导热油锅炉，其两种导热油系统流程基本相似。

先将导热油存储在高位槽中，然后用循环泵将导热油送至电加热器(或者热油炉)中加热至所需温度后，将其供给各用热设备，然后经油气分离器，排除导热油中的气体后，最后再返回电加热器中加热，循环利用下去。其主要的设备有注油泵、低温槽、高位槽(膨胀槽)、油气分离器、循环泵、电加热器(热油炉)、热用户等设备。

升温脱水阶段：根据导热油生产厂提供的热传导液升温、脱水操作要求进行。在此阶段，导热油经高位槽，在循环泵、电加热器、热用户、油气分离器、高位槽间不断循环。逸出的水汽和低分子物则通过高位槽上部的放空管排出系统。

正常操作阶段：导热油在循环泵、电加热器、热用户、油气分离器、循环泵间循环，将电加热器之热量输送给热用户，此阶段导热油不经过高位槽。

本发明大大减少设备的使用量，主要设备为注油泵、储热罐、缓冲槽(体积很小，只是收集油蒸气和排放空气及水蒸汽)。当导热油在升温脱水阶段，由于导热油自身残留水分等原因，会产生大量水蒸汽、空气及其它低沸点挥发物，借助排气管，由缓冲罐上的大气管将气体排到系统外，以确保系统正常可靠运行。

由于导热油在升温过程中体积将会膨胀，可根据导热油的膨胀量实际情况合理调整导热油注油量，在储热罐中留有导热油的膨胀空间。在膨胀的过程中产生少量的油蒸气，因此必须排放油蒸汽，才能保证有机热载体在系统中的正常循环。油蒸气通过排气管进入缓冲罐，由于缓冲罐中有一定量的低温导热油，所以油蒸气排放到低温导热油中，并且冷凝下来。当缓冲罐中的导热油累计到一定量的之后，缓冲罐上液位自动检测装置传输信号，液位监测器将液位数值反馈给中央处理器，注油泵开始工作，将缓冲罐中导热油注入储热罐中。

因此通过发明设计，减少了高位槽、地位槽、油气分离器、循环油泵的使用，是设备大大简化，运行简单易操作，可实现自动化操作。

2、避免了熔盐加热系统的繁琐性，在满足设计要求下减少设备使用量。

熔盐加热系统是对熔盐在高温加热后作为热载体在熔盐炉和用热设备之间进行加热循环的热传递体系，主要由熔盐炉、熔盐循环泵、熔盐罐以及一些管路配件等组成。

以熔盐为热载体的工业给热装置，包括熔盐炉和熔盐储槽，熔盐储槽置于地下，熔盐炉的熔盐进口管与设置在熔盐储槽内部的两台并联的熔盐泵相连，熔盐炉的熔盐出口管与用热设备相连，用热设备的熔盐出口与熔盐储槽相通，熔盐储槽内置一个电加热器，电加热器进出口分别与热介质进口管和热介质出口管相连，熔盐炉的壳体为立式圆筒形，燃烧器置于炉体下部。装置可作为500℃以下的高温热源。

熔盐加热系统运行过程如下:首先将粉状的混合盐放入熔盐罐内，通过安装在罐内电加热伴管等方式将熔盐加热到熔点以上，使其粘度达到可以用熔盐循环泵进行循环的值。与此同时，需对熔盐炉内空管进行预热，以防止熔盐在流经冷盘管时发生冷凝固化。盘管预热到一定程度之后，开启熔盐循环泵，将熔盐送入熔盐炉中加热，加热到特定温度的熔盐被输送到用热设备，供热后，再沿循环系统流回熔盐罐，上述过程不断循环，构成熔盐加热系统。系统运行停止时，全部熔盐将流回熔盐罐中。

在传统的熔盐加热系统中，熔盐经过首次融化之后，不能再次凝固，否则将会消耗大量热量，对熔盐进行再次融化，造成热量浪费。而且整个系统在运行操作方面无法实现全自动化控制。

本发明充分考虑了熔盐加热系统的弊端，采用一种新型熔盐储热方式，可以有效的发挥熔盐潜热以及避免熔盐凝固的办法。采用熔盐储热呼吸包装置蓄热技术。

导热油开始升温的过程中，由于熔盐储热呼吸包装置蓄热系统全部浸在导热油中，因此熔盐与导热油之直接进行换热，使得熔盐温度升高，并且达到储热功能。在熔盐储热过程中，由于熔盐温度升高，体积膨胀，因为承载熔盐的熔盐储热呼吸包装置留有膨胀余量，不会因为熔盐膨胀而涨裂熔盐呼吸包，而且膨胀之后不会影响导热油在熔盐储热呼吸包装置蓄热系统之间流动，传热效率不会降低。在熔盐放热的过程中，承载熔盐的熔盐储热呼吸包装置因温度降低而收缩，收缩量也在储热装置控制范围内。因此无论熔盐是放热还是储热，都包裹在熔盐呼吸包中，并且不会对熔盐呼吸包造成损坏。

3、本设备带自动搅拌器，强化工质之间的换热效率，并且使热量稳定输出。

当低谷电加热完成之后，给水泵给水通过换热器与储热罐中的储热介质进行换热。在储热罐中导热油放热过程时，换热器出口设有出口水温度监测器，同时在给水系统中配有旁路管路。由于初始换热阶段出口水温度会高于设计温度，温度监测器将出口水温度反馈给中央处理器，在自动控制系统主路与旁路的调节阀，通过经过旁路补充冷水，与换热器出口热水进行混合，控制其混合后的温度达到要求用户要求。当储油罐放热的的中后期中，由于导热油温度降低，换热效果较差，温度监测器将换热器出口水温度反馈给中央处理器，再自动控制电动机转速以调节搅拌器的转速，改变导热油与对流管束的对流换热系数，强化对流传热，同时强化熔盐与导热油之间换热，使得导热油长时间达到一定温度，最终实现出口水温度稳定在用户要求的范围内。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。