一种梯级储热系统及梯级储热方法_2

文档序号:9862584阅读:来源:国知局
>[0048]相变储热换热器B包括相变储热材料体和镶嵌于相变储热材料体的换热器;相变储热材料体为固体-液体相变材料体,可根据蒸汽相变温度中,选择不同相变点的熔盐、合金等。换热器置于相变储热材料体内部,包括换热管道,如金属管道。
[0049]熔盐蒸汽过热器C为管壳式换热器,包括外壳和与外壳连接的换热管;其中,外壳的腔体提供蒸汽输送通道,具有壳程进口和壳程出口 ;换热管提供熔盐输送通道,具有管程进口和管程出口。
[0050]主管路包括第I主路管道、第2主路管道、第3主路管道和第4主路管道;具体为:输水接口通过第I主路管道与固体储热换热器A的低温端口连接,固体储热换热器A的高温端口通过第2主路管道与相变储热换热器B的低温端口连接,相变储热换热器B的高温端口通过第3主路管道与熔盐蒸汽过热器C的低温端口连接,熔盐蒸汽过热器C的高温端口通过第4主路管道与过热蒸汽接口连接;
[0051]旁管路包括第I旁路管道、第2旁路管道和第3旁路管道;固体储热换热器A的左右两端并联第I旁路管道;相变储热换热器B的左右两端并联第2旁路管道;熔盐蒸汽过热器C的左右两端并联第3旁路管道。
[0052]本发明中,主管路包括第I主路管道、第2主路管道、第3主路管道和第4主路管道,在第I主路管道、第2主路管道、第3主路管道和第4主路管道分别安装对应的阀门,当主路管道所安装的所有阀门均导通时,使固体储热换热器A、相变储热换热器B和熔盐蒸汽过热器C形成导通通路;另外,在第I旁路管道、第2旁路管道和第3旁路管道也分别设置对应的阀门,通过对旁路阀门通断的控制,可将对应的储热系统旁路。也就是说,根据实际需求,对于固体储热换热器A、相变储热换热器B和熔盐蒸汽过热器C这三个储热系统,通过对各个阀门通断的控制,既可实现这三个储热系统中的任意一个储热系统进行单独充放热,也可以实现这三个储热系统中的任意两个储热系统联合充放热,还可以实现这三个储热系统联合充放热,具有运行调度灵活的优点,提高了梯级储热系统的适应性。此外,在主管路和旁管路所设置的所有阀门为截止阀,可为手动阀门或电动阀门,当采用电动阀门时,可实现自动对三个储热系统组合方式的控制。
[0053]具体的,包括以下组合方式:
[0054]仅将第I旁路管道导通,将固体储热换热器A旁路,使相变储热换热器B和熔盐蒸汽过热器C通过主管路形成通路,进行储热或放热过程;
[0055]仅将第2旁路管道导通,使相变储热换热器B旁路,使固体储热换热器A和熔盐蒸汽过热器C通过主管路形成通路,进行储热或放热过程;
[0056]仅将第3旁路管道导通,使熔盐蒸汽过热器C旁路,使固体储热换热器A和相变储热换热器B通过主管路形成通路,进行储热或放热过程;
[0057]仅将第I旁路管道和第2旁路管道导通,使固体储热换热器A和相变储热换热器B旁路,仅通过熔盐蒸汽过热器C进行储热或放热过程;
[0058]仅将第I旁路管道和第3旁路管道导通,使固体储热换热器A和熔盐蒸汽过热器C旁路,仅通过相变储热换热器B进行储热或放热过程;
[0059]仅将第2旁路管道和第3旁路管道导通,使相变储热换热器B和熔盐蒸汽过热器C旁路,仅通过固体储热换热器A进行储热或放热过程。
[0060]当第I旁路管道、第2旁路管道和第3旁路管道均断开时,使固体储热换热器A、相变储热换热器B和熔盐蒸汽过热器C进行联合储热或放热过程。
[0061]作为最佳组合方式,为将这三个储热系统进行联合充放热,以下仅列举这三个储热系统进行联合充放热的具体过程:
[0062]充热过程包括以下步骤:
[0063]SI,过热蒸汽首先进入到熔盐蒸汽过热器C,与进入到熔盐蒸汽过热器C的液态冷熔盐发生第I次热交换,液态冷熔盐吸热后温度升高而变为热熔盐,过热蒸汽放热,其温度逐步降低到饱和温度,得到饱和温度的过热蒸汽;
[0064]S2,饱和温度的过热蒸汽进入到相变储热换热器B,与相变储热换热器B中的相变储热介质发生第2次热交换,相变储热介质吸热后由固态变为液态,饱和温度的过热蒸汽放热后凝结变成水;
[0065]S3,水进入到固体储热换热器A,与固体储热换热器A中的固体储热介质发生第3次热交换,固体储热介质吸热而升高到指定温度,水放热后温度进一步降低;降温后的水从输水接口排出到外部;
[0066]放热过程包括以下步骤:
[0067]S-a,输水接口输送的水进入到固体储热换热器A,与固体储热换热器A中的固体储热介质发生第I次热交换,固体储热介质放热而降低到指定温度,水吸热后达到饱和温度;
[0068]S-b,达到饱和温度的水进入到相变储热换热器B,与相变储热换热器B中的相变储热介质发生第2次热交换,相变储热介质放热后由液态变为固态,饱和温度的水吸热后变为饱和蒸汽;
[0069]S-c,饱和蒸汽进入到熔盐蒸汽过热器C,与进入到熔盐蒸汽过热器C的液态热熔盐发生第3次热交换,液态热熔盐放热后温度降低而变为冷熔盐,饱和蒸汽吸热,其温度逐步升高而变为过热蒸汽;过热蒸汽从与过热蒸汽接口排出到外部。
[0070]需要强调的是,本发明对于主管路和旁管路所设置阀门的具体形式并不限制,图1示出的仅为一种具体实施例:
[0071]对于主管路阀门设计:
[0072]在第I主路管道设置第I阀门I ;
[0073]在第2主路管道依次设置第2阀门2和第3阀门3 ;其中,第2阀门2靠近固体储热换热器A,第3阀门3靠近相变储热换热器B ;
[0074]在第3主路管道依次设置第4阀门4和第5阀门5 ;其中,第4阀门4靠近相变储热换热器B,第5阀门5靠近熔盐蒸汽过热器C ;
[0075]在第4主路管道设置第6阀门6。
[0076]对于旁管路阀门设计:
[0077]第I旁路管道和第2旁路管道具有第I公共管道;第2旁路管道和第3旁路管道具有第2公共管道;
[0078]在第I公共管道设置第8阀门8 ;在第2公共管道设置第9阀门9 ;
[0079]在第I旁路管道的非公共管道设置第7阀门7 ;在第3旁路管道的非公共管道设置第10阀门10。另外,在图1中,熔盐蒸汽过热器C的换热管还设置有冷盐通断阀门12和热盐通断阀门11。
[0080]以图1为例,其实现固体储热换热器A、相变储热换热器B和熔盐蒸汽过热器C进行联合充放热的过程为:
[0081 ] 充热时,过热蒸汽依次经过第6阀门、熔盐蒸汽过热器C、第5阀门、第4阀门、相变储热换热器B、第3阀门、第2阀门、固体储热换热器A、第I阀门后流出系统,过热蒸汽流动过程中,在熔盐蒸汽过热器C中温度逐步降低到饱和温度,在相变储热换热器B中放热凝结变成水,水流经固体储热换热器A后温度进一步降低,最后流出系统,同时液态的冷熔盐与过热蒸汽换热后温度升高变为热熔盐、相变换热器B中的相变储热介质被加热后由固态变为液态,固体储热器储热介质也被加热温度升高到指定温度;
[0082]放热时:给水依次经过第I阀门、固体储热换热器A、第2阀门2、第3阀门、相变储热换热器B、第4阀门、第5阀门、熔盐蒸汽过热器C、第6阀门后流出系统,给水在流动过程中,在固体储热换热器A中逐步被加热到饱和温度,在相变储热换热器B中吸热变为饱和蒸汽,饱和蒸汽流经熔盐蒸汽过热器C后被加热到指定温度,最后流出储热系统。
[0083]通过不同阀门的开关组合,可实现对不同储热系统的单独充放热操作,例如,放热时,给水可以经过第7阀门、第8阀门、第3阀门、相变换热器B,第4阀门、第5阀门、熔盐蒸汽过热器C,从而实现相变介质和熔盐介质的放热;也可以经过第I阀门、固体储热换热器A、第2阀门、第8阀门、第9阀门、第10阀门,实现固体的放热;同样,可以实现对相变储热和熔盐储热介质的单独放热。同样道理,通过阀门通断的组合,对于充热过程,也可以实现对不同储热系统的单独充热。在此不再详述。
[0084]本发明提供的梯级储热系统及梯级储热方法,换梯级储热系统根据水和过
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