一种辅助加热的固体储热系统的制作方法

本发明属于固体储热技术领域，具体涉及一种辅助加热的固体储热系统。

背景技术：

在一些工业产品生产过程中会伴随产生一定量的可燃气体，一般这种气体温度都超过600℃。随着工业生产负荷的变化，可燃气体流量及温度有一定的波动。工业生产往往是常压系统，所以气体一般处于微正压状态。通常的处理这类可燃气体的方法有二种：一种是通过烟囱自然排烟方式排入大气，造成环境污染和能源浪费；另一种是气体降温后再经过加压机送入煤气柜储存或者锅炉燃烧。对于后一种方式，由于是采用常规燃气的燃烧方式，不具备储热功能，仅靠煤气柜小范围储能，调节范围小。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种辅助加热的固体储热系统，以解决上述现有技术中副产煤气发电系统不具备储热功能的缺陷,，并使得储热产生的热蒸汽的温度和压力容易并入传热工质输送管上。

本发明采用以下技术方案：一种辅助加热的固体储热系统，包括依次连接在传热工质输送管上的固体储热装置和辅助加热器以及通过管道连接形成的放热通路；

放热通路为：固体储热装置与原发电系统的冷凝水箱相连接，固体储热装置通过管路连通至辅助加热器；

冷凝水箱用于为固体储热装置输送冷凝水，并使导入的冷凝水进行吸热；固体储热装置用于将冷凝水加热得到水蒸汽、并通过管道输送至辅助加热器，辅助加热器用于得到过热蒸汽、并通过管道输送至传热工质输送管。

进一步地，还包括通过管道连接形成的储热通路；

储热通路为：传热工质输送管的水蒸汽通过管道连接至固体储热装置，经储热装置后的冷凝水通过管道输送至冷凝水箱。

进一步地，传热工质输送管用于将传热工质生成装置产生的传热工质输送至外部用户或蒸汽管网，传热工质生成装置与加热工质来源管相连接。

进一步地，加热工质来源管还与辅助加热器相连接。

进一步地，固体储热装置上设置有冷凝水导出管路连通至冷凝水箱。

进一步地，辅助加热器上设置有冷凝水导出管路且连通至冷凝水箱。

进一步地，冷凝水箱的出水口连通至传热工质生成装置。

进一步地，辅助加热器为燃气加热器。

进一步地，传热工质生成装置为锅炉、预热换热器或工业生产蒸汽发生装置。

进一步地，用户为燃气发电机组。

本发明的有益效果是：采用固体储热装置和辅助加热器的配合使用，使得燃气发电系统能够保持热量稳定输出，从而保证燃气发电系统的发电功率保持稳定；还可以调整固体储热装置的储、放热量，从而调节不同时段的发电功率。

【附图说明】

图1为本发明一种辅助加热的固体储热系统的结构示意图。

其中，1、传热工质产生装置；2、汽轮机；3、发电机；4、冷凝水箱；5、固体储热装置；6、辅助加热器；7、风机；8、调节阀；9、第一给水导入管路；10.热量导出管路；11、第二给水导入管路；12、加热工质来源管，13、传热工质输送管。

【具体实施方式】

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。

原发电系统的工作流程为：风机7将加热工质来源管12内的燃气输送至传热工质生成装置1中，传热工质生成装置1产生的传热工质通过传热工质输送管13输送至汽轮机2，汽轮机2带动发电机3进行发电，传热工质热量损失后通过冷凝器10变成冷凝水输送至冷凝水箱4，冷凝水箱4内的冷凝水通过水泵11输送至传热工质生成装置1形成一个循环。

加热工质来源管12经风机7后分两路输出，一路连通至辅助加热器6，另一路连通至传热工质生成装置1，传热工质生成装置1产生的传热工质经传热工质输送管13输送至用户或蒸汽管网。

本发明提供了一种辅助加热的固体储热系统，如图1所示，包括传热工质产生装置1、固体储热装置5和辅助加热器6；其中，包括依次连接在原发电系统的传热工质输送管13上的固体储热装置5和辅助加热器6以及通过管道连接形成的放热通路；即传热工质输送管13传输传热工质，一部分传热工质进入用户，另一部分传热工质进入固体储热装置5，把热量储存在固体储热装置5内。

放热通路为：固体储热装置5与原发电系统的冷凝水箱4相连接；固体储热装置5通过管路连通至辅助加热器6；即固体储热装置5与冷凝水箱4相连接，并使导入的冷凝水在固体储热装置5内水蒸汽，固体储热装置5通过管道将吸热后的传热工质即水蒸汽输送至辅助加热器6，辅助加热器6用于对水蒸汽加热后变成过热蒸汽通过管道输送至传热工质输送管13。

冷凝水箱4用于为固体储热装置5输送冷凝水，并使导入的冷凝水进行第一次吸热；固体储热装置5用于将冷凝水加热得到水蒸汽、并通过管道输送至辅助加热器6，辅助加热器6用于得到过热蒸汽、并通过管道输送至传热工质输送管13。

本发明还包括通过管道连接形成的储热通路；储热通路为：传热工质输送管13的水蒸汽通过管道连接至固体储热装置5后，经固体储热装置5的冷凝水通过管道输送至冷凝水箱4，即过热水蒸汽通过管道进入固体储热装置5，在固体储热装置5内其热量被吸收后，变成冷凝水进入冷凝水箱4。

加热工质来源管12经风机7后分两路输出，一路连通至辅助加热器6，辅助加热器6为燃气加热器，另一路连通至传热工质生成装置1，传热工质生成装置1为锅炉、预热换热器或工业生产蒸汽发生装置，传热工质生成装置1用于通过燃烧燃气加热传热工质，传热工质生成装置1产生的传热工质经传热工质输送管13通过汽轮机2输送至用户或蒸汽管网，用户为燃气发电机3组，传热工质输送管13上并联有固体储热装置5，固体储热装置5用于接收从传热工质生成装置1输送来的传热工质并进行储热，传热工质生成装置1与加热工质来源管12相连接，加热工质来源管12还与辅助加热器6相连接。

固体储热装置5用于接收从传热工质产生装置1输送来的传热工质，并进行储热；还用于在放热时，对放热工质进行放热并将携带自身储存热量的传热工质一同输出至辅助加热器6，辅助加热器6用于接收从固体储热装置5输送来的传热工质，并对其进行加热后，输送至传热工质输送管13。

固体储热装置5上设置有与冷凝水箱4连通的第一给水导入管路9，第一给水导入管路9用于导入给水并吸收固体储热装置5中的热量；固体储热装置5上设置有与辅助加热器6连通的第二给水导入管路11，第二给水导入管路11用于导入经固体储热装置5升温的给水到辅助加热器6，在辅助加热器6中对进入的水进行加热；辅助加热器6上设置有与传热工质输送管13相通的热量导出管路10，热量导出管路10用于将经辅助加热器6升温的传热工质导出至传热工质输送管13，依次通过固体储热装置5和辅助加热器6的传热工质经传热工质输送管13输送至用户或蒸汽管网，即从第一给水导入管路9进入固体储热装置5的冷凝水进行第一次加热，进而通过辅助加热器6进行第二次加热，此时的冷凝水已变成高压蒸汽，顺势依次通过热量导出管路10和传热工质输送管13输送至用户或蒸汽管网。

通向固体储热装置5的传热工质输送管13上设置有调节阀8，调节阀8用于控制进入固体储热装置5的传热工质的流量，调节阀8用于控制储热还是放热，第二给水导入管路11上也设置有调节阀8，用以调节进入辅助加热器6的传热工质的流量，热量导出管路10上也设置有调节阀8，用于调节流出辅助加热器6的传热工质的流量，通过这三个阀门8的关闭来调节整个系统是储热过程还是放热过程。

固体储热装置5上设置有冷凝水导出管路连通至冷凝水箱4，固体储热装置5在工作的时候会产生少量的冷凝水，通过冷凝水导出管路将其导出至冷凝水箱4，辅助加热器6上设置有冷凝水导出管路且连通至冷凝水箱4，辅助加热器6在工作的时候会产生少量的冷凝水，通过冷凝水导出管路将其导出至冷凝水箱4，用户或蒸汽管网上设置有冷凝水导出管路连通至冷凝水箱4，用户或蒸汽管网上在热量不断传递的过程中会产生少量的冷凝水，通过冷凝水导出管路将其导出至冷凝水箱4，冷凝水箱4的出水口连通至传热工质产生装置1。

本发明的工作过程为：

如图1所示，在整个系统的储热阶段，传热工质生成装置1产生的450℃左右，3.85mpa左右的水蒸汽经管道送至固体储热装置5，通过调节阀8控制进入固体储热装置5的蒸汽量，进而控制固体储热装置5的储热量，该固体储热装置5吸收水蒸汽的热量后，最后变成100-140℃左右的冷凝水通过冷凝水导出管路导出至冷凝水箱4。

在用户需要更多热量时，即本发明的放热阶段，将储热阶段产生的100-140℃左右的冷凝水首先通过第一给水导入管路9导入导入固体储热装置5内，固体储热装置5将蒸冷凝水加热成200℃左右水蒸汽后，继而通过第二给水导入管路11导入至辅助加热器6内进行加热，辅助加热器6将水蒸汽变成450℃左右，3.85mpa的过热蒸汽后通过热量导出管路10输送至传热工质输送管13内，进而通过传热工质输送管13输送至用户或蒸汽管网。。

由于单独使用固体储热装置5释放的热量给燃气发电系统，会有热量不达标的情况出现，因为固体储热装置5与辅助加热器6是与传热工质输送管13并联的，因此还会出现因为固体储热装置5的热量有限，产生的高温热水或低温蒸汽与传热工质输送管13内传热工质生成装置1产生的传热工质温度和气压相差太大而无法融合，而本发明增加了辅助加热器6，因此通过增加辅助加热器6提高固体储热装置5输出的蒸汽的温度和气压，使其与传热工质生成装置1产生的传热工质温度和气压很好的融合，为固体储热装置补充了一部分热量，从而使得燃气发电系统能够保持热量的稳定输出，进而保证燃气发电系统的发电功率稳定输出，一同输送至用户或蒸汽管网，用户或蒸汽管网所产生的冷凝水通过冷凝器10返回到冷凝水箱4。

通过水泵11可以调节冷凝水箱4的凝结水的出水流量和压力，从而可以调整固体储热装置的储、放热量，以实现调节不同时段发电功率的目的。

本发明因为设置有辅助加热器6，辅助加热器6产生冷凝水的温度变成200℃左右水蒸汽进入固体储热装置5，温度提高比较明显，因此可以确保从固体储热装置5输出的蒸汽的温度和压力。

本发明对于蒸汽的温度和压力波动具有广泛的适应性；甚至对间断产生的蒸汽能够分时储热，集中使用。对于特定地理区域内的各种蒸汽，能够根据储热量和蒸汽用量的需求设置相应的储热模块和固体储热装置组合，实现经济高效用能。