专利名称：相变蓄热锅炉的制作方法
技术领域：
本专利涉及新能源利用领域，应用于新能源独立发电系统中，将电能转化为热能储存(或者将太阳能转化为高温热能)。本专利产品以相变蓄热储存高密度能量，在需要时进行换热发电或者直接输出热能。
背景技术：
在海岛、海岸以及偏远地区，输送电成本高昂，风险大，意外多，同时其淡水资源贫乏，极大制约生产、生活以及国防建设。采用新能源独立发电、系统，可以有效解决上述问题，但是其初投资大，蓄电稳定性、寿命、成本也限制较大。
实用新型内容本专利为新能源独立发电领域配套结构。本系统解决太阳能、风能不稳定输出和受天气影响问题，将富余电能转化为相变热能进行储存并在需要时重新进行发电或者热能输出，从而减少装机容量降低初投资，平衡新能源产出和使用时间不匹配问题，提高使用效率，延长系统寿命和稳定性。为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案相变蓄热锅炉，包括有高温蓄热锅炉和相变蓄热锅炉外壳，在所述高温蓄热锅炉内的上方位置设有蒸汽发生器，在所述高温蓄热锅炉内的下方位置设有电加热元件，还包括有倾斜设置在高温蓄热锅炉内中部的隔层，隔层将所述电加热元件和蒸汽发生器隔离，在所述高温蓄热锅炉外两侧分别设有能源产出部分和能源转化利用部分，能源产出部分与电加热元件连接，能源转化利用部分与所述蒸汽发生器连接。风力发电和光伏发电系统产生的富余电力通过电加热器转化为相变热能进行储存(太阳能聚光系统直接通过换热器进行热交换和蓄热)，在蓄电量不足时的用电高峰时期，蓄热锅炉中有水进入蒸汽发生器产生蒸汽(如果需要可以再通过过热器进行再次加热产生过热蒸汽)并通过汽轮机和发电机进行发电供应生产生活，或者不转化为电力直接使用蒸汽进行生产、生活应用。其蒸汽发生器管路产生高温蒸汽，通过流量控制对蒸汽温度进行调节。在所述高温蓄热锅炉内的上方位置还包括过热器，其一端与蒸汽发生器连接，另一端与能源转化利用部分连接。在所述高温蓄热锅炉内的下方位置还包括换热器，其与能源产出部分连接。所述相变蓄热锅炉外壳采用常规的保温材料和金属外壳结构，也可为水泥浇筑或者水泥和保温材料层。高温蓄热锅炉内部装有高温相变蓄热介质。熔盐等相变蓄热材料或者高温大比热容流体介质。风力发电或者风力发电联合太阳能光伏发电的富余电力通过蓄热锅炉中的电加热器加热相变介质(如果有太阳能高温集热结构，则通过换热器加热蓄热锅炉中的介质)。在发电高峰时段，蓄热锅炉中相变介质不断升温储存热能，在用电高峰时段当电力供应不足时，通过锅炉内部的蒸汽发生器单元产生蒸汽(如果需要也可以增加过热器)推动汽轮机发电供应用电需求；如果需要也可直接输出蒸汽供应生产、生活需要。因为锅炉内介质为高温相变介质，储存相变潜热容量大，结构简单、安全、稳定，可以保证系统长期稳定运行， 保证长期恶劣天气下的生产、生活和海防需要。本实用新型与现有技术相比，具有如下优点在发电高峰时将富余部分转化为热能，相变潜热容量大可以储存的能量多，无需考虑蓄电容量问题，因此可以减小风能或者太阳能的初始装机量，降低投资成本，有利于推广使用；对比蓄电，蓄热扩容方便而且安全成本低，其建造或者安装成本、维护成本都大幅度降低，寿命延长；将电加热、蒸汽发生单元、 过热单元等集成在一个炉体内，系统效率提高，成本降低；采用相变蓄热方式，其蓄能密度增加，延长恶劣天气时的生产、生活和国防建设独自供能时间，有效减少能源运输量和成本。本次专利最大有益使用地为海岛地区、海岸和偏远地区。采用本专利产品，可以将电能转化为热能进行储存，在需要时转化为蒸汽进而进行使用，减少了蓄电器的容量，成本降低，稳定性增强，寿命长；相变介质能量存储方便而且存储量大，对比单独无蓄热结构的系统，其装机容量降低，降低初投资成本，延长了连续使用的时间。
图1为本实用新型结构示意图；附图标记说明1、能源产出部分；2、高温蓄热锅炉；3、能源转化利用部分；4、相变蓄热锅炉外壳；5、换热器；6、电加热元件；7、隔层；8、蒸汽发生器；9、过热器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的内容做进一步详细说明。实施例如图1所示，相变蓄热锅炉，包括有高温蓄热锅炉2和相变蓄热锅炉外壳4，在高温蓄热锅炉2内的上方位置设有蒸汽发生器8，在高温蓄热锅炉2内的下方位置设有电加热元件6，还包括有倾斜设置在高温蓄热锅炉2内中部的隔层7，隔层7将电加热元件6和蒸汽发生器8隔离，在高温蓄热锅炉2外两侧分别设有能源产出部分1和能源转化利用部分3， 能源产出部分1与电加热元件6连接，能源转化利用部分3与蒸汽发生器8连接。高温蓄热锅炉2内的上方位置还包括过热器9，其一端与蒸汽发生器8连接，另一端与能源转化利用部分3连接。高温蓄热锅炉2内的下方位置还包括换热器5，其与能源产出部分1连接。相变蓄热锅炉外壳4采用常规的保温材料和金属外壳结构，也可为水泥浇筑或者水泥和保温材料层。高温蓄热锅炉2内部装有高温相变蓄热介质。本实施例的能源产出部分1中风力发电和太阳能光伏发电产生的电力，一部分储存和直接使用，富余部分进入高温蓄热锅炉2并通过电加热元件6加热锅炉2中装有的高温相变介质。能源产出部分1结构也可以添加太阳能集热系统通过换热器5加热高温蓄热锅炉2中的介质。介质升温后通过隔层7上面出口加热蒸汽发生器8中的水(具有流量控制)，按照需求可以添加过热器9对蒸汽发生器流出的蒸汽进行加热，相变介质加热结构8、 9后温度降低密度增加介质向下流动(或者凝固下降)并通过隔层7下面出口沉降。流出的高压蒸汽进入能源转化利用部分3，按照需求和要求可以进行发电也可以直接使用。本系统有效解决风能、太阳能的不稳定问题，平衡使用和产出时间，减少风能、太阳能使用初投资，提高使用效率。增加了本锅炉的新能源系统与传统的无蓄热锅炉系统对比，可以降低初期装机容量和减少蓄电规模从而降低初投资和提高产品稳定性；在锅炉内将太阳能高温热利用的蓄热单元与蒸汽发生单元等集成(蓄热单元、换热单元、蒸汽发生器和过热器等集成在此锅炉内)，锅炉内为高温相变介质。本专利将太阳能光伏发电、风力发电所产生的富余电力转化为热能进行储存(也可是太阳能聚光系统直接进行热交换后储存)，减少装机容量和蓄电规模，平衡能源产出和使用的时间错位问题，提高能源利用的稳定性和安全可靠性。高温相变介质蓄能密度大，结构稳定，占地小，有利于系统的长期稳定使用，特别适用于海岛、海岸以及偏远地区等。上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
权利要求1.相变蓄热锅炉，包括有高温蓄热锅炉(2)和相变蓄热锅炉外壳G)，其特征在于在所述高温蓄热锅炉O)内的上方位置设有蒸汽发生器(8)，在所述高温蓄热锅炉O)内的下方位置设有电加热元件(6)，还包括有倾斜设置在高温蓄热锅炉O)内中部的隔层(7)， 隔层(7)将所述电加热元件(6)和蒸汽发生器⑶隔离，在所述高温蓄热锅炉(2)外两侧分别设有能源产出部分(1)和能源转化利用部分(3)，能源产出部分(1)与电加热元件(6) 连接，能源转化利用部分C3)与所述蒸汽发生器(8)连接。
2.如权利要求1所述的相变蓄热锅炉，其特征在于高温蓄热锅炉O)内的上方位置还包括过热器(9)，其一端与蒸汽发生器(8)连接，另一端与能源转化利用部分C3)连接。
3.如权利要求1所述的相变蓄热锅炉，其特征在于高温蓄热锅炉O)内的下方位置还包括换热器(5)，其与能源产出部分(1)连接。
4.如权利要求1所述的相变蓄热锅炉，其特征在于所述相变蓄热锅炉外壳(4)采用常规的保温材料和金属外壳结构，也可为水泥浇筑或者水泥和保温材料层。
5.如权利要求1所述的相变蓄热锅炉，其特征在于高温蓄热锅炉O)内部装有高温相变蓄热介质。
专利摘要本实用新型公开了一种相变蓄热锅炉，包括有高温蓄热锅炉和相变蓄热锅炉外壳，在所述高温蓄热锅炉内的上方位置设有蒸汽发生器，在所述高温蓄热锅炉内的下方位置设有电加热元件，还包括有倾斜设置在高温蓄热锅炉内中部的隔层，隔层将所述电加热元件和蒸汽发生器隔离，在所述高温蓄热锅炉外两侧分别设有能源产出部分和能源转化利用部分，能源产出部分与电加热元件连接，能源转化利用部分与所述蒸汽发生器连接。可以将电能转化为热能进行储存，在需要时转化为蒸汽进而进行使用，减少了蓄电器的容量，成本降低，稳定性增强，寿命长；相变介质能量存储方便而且存储量大，对比单独无蓄热结构的系统，其装机容量降低，降低初投资成本，延长了连续使用的时间。
文档编号F22B1/02GK202188475SQ20112030210
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者姚远, 廉永旺, 李华山, 王显龙, 田永军, 马伟斌 申请人:中国科学院广州能源研究所