熔盐单罐电加热蓄热供暖系统及使用方法与流程

本发明涉及熔盐供暖技术领域，尤其涉及一种采用熔盐作为蓄热介质，利用低谷电或弃风弃光的“垃圾电”进行加热熔盐实现建筑物供暖、供热水或为工业提供蒸汽的熔盐单罐电加热蓄热供暖系统及使用方法。

背景技术：

近年来，雾霾问题引起了人们的空前关注，大量冬季采暖燃煤是雾霾严重的一个主要原因。为此，国家出台了一系列的煤改电政策，各市、区财政也分别出台了相应的补贴政策，鼓励社会采用电供暖来代替燃煤供暖，缓解目前的雾霾状况。但如果白天直接利用电供暖装置，势必会加剧电网负荷，增加电网峰谷差，对电网安全造成威胁。采用蓄热技术，将晚上的低谷电、或弃风弃光的“垃圾电”通过电蓄热储存起来用于白天的建筑物供暖、供热水或工业供蒸汽，不但可以大幅削减电网峰谷差，提高火电机组实际运行效率，增强电网的输电能力，而且可以提高可再生能源的利用效率，缓解采暖季北方的雾霾问题。

目前市场上普遍采用双罐熔盐低谷电加热集中供暖系统，其要求每个罐体能够储存系统中所有的蓄热介质，造成一部分罐体空间没有被利用。相比于双罐系统，熔盐单罐电加热蓄热供暖系统不仅减少了一个储热罐，还具有结构简单、紧凑，使用方便，维护成本低等优点，因此具有更好的经济性能。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供熔盐单罐电加热蓄热供暖系统及使用方法，其满足熔盐低谷电供暖的技术要求，并更大限度的减少初投资、降低维护费用。

为实现上述目的，本发明提供一种熔盐单罐电加热蓄热供暖系统，包括：熔盐储热罐；

所述熔盐储热罐的上部设有高温熔盐入口，下部设有低温熔盐入口；所述熔盐储热罐上设有用于抽取熔盐储热罐下部低温熔盐的低温熔盐泵和用于抽取熔盐储热罐上部高温熔盐的高温熔盐泵；所述低温熔盐泵的出口与熔盐电加热器的熔盐入口相连，所述熔盐电加热器的熔盐出口分别与所述高温熔盐入口、换热器的熔盐侧入口相连，所述熔盐电加热器与电源相连；所述高温熔盐泵的出口与换热器的熔盐侧入口相连，所述换热器的熔盐侧出口与所述低温熔盐入口相连，所述换热器的水侧与热用户相连。

作为本发明的进一步改进，所述高温熔盐入口布置在所述熔盐储热罐侧壁的上部，所述低温熔盐入口布置在所述熔盐储热罐侧壁的下部，所述低温熔盐泵和高温熔盐泵均布置在所述熔盐储热罐的顶部；

所述低温熔盐泵的吸入口置于所述熔盐储热罐的下部，所述低温熔盐泵的出口与所述熔盐电加热器的熔盐入口相连，所述熔盐电加热器的熔盐出口与蓄热三通管的第一接口相连，所述蓄热三通管的第二接口与所述高温熔盐入口相连，所述蓄热三通管的第三接口与供暖三通管的第一接口相连；

所述高温熔盐泵的吸入口置于所述熔盐储热罐的上部，所述高温熔盐泵的出口与所述供暖三通管的第二接口相连，所述供暖三通管的第三接口与所述换热器的熔盐侧入口相连，所述换热器的熔盐侧出口与所述低温熔盐入口相连，所述换热器的水侧入口与热用户的水出口相连，所述换热器的水侧出口与热用户的水入口相连。

作为本发明的进一步改进，所述换热器为熔盐-水换热器或相串联的熔盐-蒸汽换热器和蒸汽-水换热器，所述热用户为市政管路热水系统、建筑物供暖系统或工业的蒸汽用户。

作为本发明的进一步改进，所述电源为低谷电或弃风弃光的“垃圾电”。

作为本发明的进一步改进，所述熔盐储热罐的顶部设有熔盐填充口，所述熔盐储热罐的底部设有用于加热熔盐并维持熔盐为液态的电加热装置。

作为本发明的进一步改进，所述电加热装置为圆柱形电加热棒、螺旋盘管电加热器或电加热带，所述电加热装置的加热方式为浸没在熔盐储热罐内的直接加热方式或安装在熔盐储热罐外侧的间接加热方式。

作为本发明的进一步改进，所述熔盐储热罐内设有高温熔盐扩散器和低温熔盐扩散器；

所述高温熔盐扩散器置于所述熔盐储热罐上部，所述高温熔盐扩散器与所述高温熔盐入口相连；

所述低温熔盐扩散器置于所述熔盐储热罐下部，所述低温熔盐扩散器与所述低温熔盐入口相连。

作为本发明的进一步改进，所述高温熔盐扩散器为径向圆盘型熔盐扩散器、八角型熔盐扩散器或h型熔盐扩散器，所述低温熔盐扩散器为径向圆盘型熔盐扩散器、八角型熔盐扩散器或h型熔盐扩散器。

本发明还提供一种熔盐单罐电加热蓄热供暖系统的使用方法，包括：蓄热过程和供热过程；

蓄热过程：

利用低温熔盐泵将熔盐储热罐下部的低温熔盐抽出，输送到熔盐电加热器中，熔盐电加热器利用低谷电或弃风弃光的“垃圾电”将低温熔盐加热成高温熔盐，一部分高温熔盐通过高温熔盐入口进入熔盐储热罐储存起来，另一部分高温熔盐进入到换热器，将冷水加热，产生热水为热用户供暖；

供热过程：

在白天用电高峰期，利用高温熔盐泵将储存在熔盐储热罐内的高温熔盐从熔盐储热罐上部抽出，输送到换热器中，将冷水加热，产生热水为热用户供暖；放热后的低温熔盐则从低温熔盐入口返回熔盐储热罐。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明采用熔盐作为蓄热释热介质，无毒无害，廉价易得；利用低谷电、弃风弃光的“垃圾电”进行蓄热，可以大幅削减电网峰谷差，提高火电机组实际运行效率，增强电网的输电能力，提高可再生能源利用效率；采用电供暖代替燃煤供暖，可以缓解雾霾问题；

本发明的熔盐单罐电加热蓄热供暖系统结构简单、紧凑、成本更低；与双罐蓄热供暖系统相比，只有一个储罐降低了初投资，同时减少了维护成本。

附图说明

图1为本发明实施例1公开的熔盐单罐电加热蓄热供暖系统的结构图；

图2为本发明实施例2公开的熔盐单罐电加热蓄热供暖系统的结构图；

图3为本发明实施例3公开的熔盐单罐电加热蓄热供暖系统的结构图；

图4为本发明实施例4公开的熔盐单罐电加热蓄热供暖系统的结构图；

图5为图4中高温熔盐扩散器或低温熔盐扩散器的结构图。

图中：

10、熔盐储热罐；11、高温熔盐入口；12、低温熔盐入口；13、熔盐填充口；14、电加热装置；15、高温熔盐扩散器；16、低温熔盐扩散器；20、低温熔盐泵；30、高温熔盐泵；40、熔盐电加热器；50、电源；60、熔盐-水换热器；61、熔盐-蒸汽换热器；62、蒸汽-水换热器；70、热用户；80、蓄热三通管；90、供暖三通管。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，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。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

实施例1：

如图1所示，本发明提供一种熔盐单罐电加热蓄热供暖系统，包括：熔盐储热罐10、电加热装置14、低温熔盐泵20、高温熔盐泵30、熔盐电加热器40、电源50、换热器和热用户70，该实施例的换热器选用熔盐-水换热器60，熔盐-水换热器60包括熔盐侧和水侧，熔盐侧包括熔盐-水换热器60的熔盐侧入口和熔盐侧出口，水侧包括熔盐-水换热器60的水侧入口和水侧出口；其中：

本发明的熔盐储热罐10用于储存蓄热介质熔盐，也可采用其它蓄热介质替换熔盐；对应的在熔盐储热罐10顶部或侧壁上设有熔盐填充口13；本发明熔盐储热罐10的上部(熔盐储热罐10侧壁的上部，如图1所示)设有高温熔盐入口11，下部(熔盐储热罐10侧壁的下部，如图1所示)设有低温熔盐入口12，上述熔盐入口的设计能够较大程度的减少高低温熔盐之间的混合。同时，本发明熔盐储热罐10的底部设有用于加热熔盐并维持熔盐为液态的电加热装置14，电加热装置14用于不定期维持熔盐储热罐10内熔盐始终处于液态。

本发明熔盐储热罐10上(顶部)设有用于抽取熔盐储热罐10下部低温熔盐的低温熔盐泵20，低温熔盐泵20的吸入口置于熔盐储热罐10内部的下方，低温熔盐泵20的出口与熔盐电加热器40的熔盐入口相连，熔盐电加热器40的熔盐出口与蓄热三通管80的第一接口相连，蓄热三通管80的第二接口与高温熔盐入口11相连，蓄热三通管80的第三接口与供暖三通管90的第一接口相连。熔盐电加热器40与电源50相连，电源50为夜间市电网低谷电或弃风弃光的“垃圾电”。熔盐电加热器40利用夜间市电网低谷电或弃风弃光的“垃圾电”将熔盐储热罐10从下部抽出的低温熔盐加热至高温熔盐，一部分通过高温熔盐入口11返回至熔盐储热罐10中储存，另一部分进入到熔盐-水换热器60，将冷水加热，为热用户供暖，也可供热水或蒸汽。

本发明熔盐储热罐10上(顶部)设有用于抽取熔盐储热罐10上部高温熔盐的高温熔盐泵30，高温熔盐泵30的吸入口置于熔盐储热罐10内部的上方，高温熔盐泵30的出口与供暖三通管90的第二接口相连，供暖三通管90的第三接口与熔盐-水换热器60的熔盐侧入口相连，熔盐-水换热器60的熔盐侧出口与低温熔盐入口11相连，熔盐-水换热器60的水侧入口、水侧出口与热用户70的水入口、水出口对应相连；即熔盐-水换热器60的水侧入口与热用户70的水出口相连，熔盐-水换热器60的水侧出口与热用户70的水入口相连；高温熔盐经过熔盐—水换热器60将热量传递给水，水升温之后供给热用户70，降温后的熔盐通过低温熔盐入口12返回熔盐罐10。其中，熔盐-水换热器60可以产生水，也可以产生蒸汽；热用户70可以是大型市政管路热水系统，也可以建筑物供暖系统，还可以是工业的蒸汽用户；蓄热三通管80至高温熔盐入口11之间的管道上、蓄热三通管80至供暖三通管90之间的管道上、高温熔盐泵30至供暖三通管90之间的管道上均设有开关阀门。

优选的，本发明的电加热装置14布置在熔盐储热罐10的底部，其形式可以是圆柱形电加热棒、螺旋盘管电加热器或电加热带。电加热装置14的加热方式可以是浸没在熔盐储热罐内的直接加热方式，也可以是安装在熔盐储热罐外侧的间接加热方式。

优选的，本发明的熔盐储热罐10的外表面铺设有保温层，各装置之间的连接管道均进行保温处理。

本发明一种熔盐单罐电加热蓄热供暖系统的使用方法，包括：熔盐填加过程、蓄热过程和供热过程；

熔盐填加过程：

将固态熔盐融化从布置在熔盐储热罐体10顶部的熔盐填充口13充入熔盐储热罐10中；

蓄热过程：

利用低温熔盐泵20将熔盐储热罐10下部的低温熔盐(150℃左右)抽出，输送到熔盐电加热器40中，熔盐电加热器40利用低谷电或弃风弃光的“垃圾电”将低温熔盐加热成高温熔盐(400℃)，经过熔盐电加热器40加热后的高温熔盐一部分通过高温熔盐入口进入熔盐储热罐10储存起来，另一部分进入到熔盐-水换热器60，将冷水加热，为热用户供暖、供热水或蒸汽；

供热过程：

在白天用电高峰时段，由高温熔盐泵30将加热后返回到熔盐储热罐10内的高温熔盐抽出输送到熔盐-水换热器60，将热用户70端的低温水加热为热用户供暖、供热水或蒸汽。放热后的低温熔盐(150℃左右)则从低温熔盐入口12返回熔盐储热罐10。

实施例2：

如图2所示，本发明提供一种熔盐单罐电加热蓄热供暖系统，其与实施例1类似，只是省略了熔盐电加热器的出口与换热器的熔盐入口相连的管路，其它结构与实施例1相同。具体为：

本发明熔盐储热罐10上(顶部)设有用于抽取熔盐储热罐10下部低温熔盐的低温熔盐泵20，低温熔盐泵20的吸入口置于熔盐储热罐10内部的下方，低温熔盐泵20的出口与熔盐电加热器40的熔盐入口相连，熔盐电加热器40的熔盐出口与高温熔盐入口11相连，熔盐电加热器40与电源50相连；电源50为夜间市电网低谷电或弃风弃光的“垃圾电”，熔盐电加热器40利用夜间市电网低谷电或弃风弃光的“垃圾电”将熔盐储热罐10从下部抽出的低温熔盐加热至高温熔盐，并通过高温熔盐入口11全部返回至熔盐储热罐10的上部。

本发明熔盐储热罐10上(顶部)设有用于抽取熔盐储热罐10上部高温熔盐的高温熔盐泵30，高温熔盐泵30的吸入口置于熔盐储热罐10内部的上方，高温熔盐泵30的出口与熔盐-水换热器60的熔盐侧入口相连，熔盐-水换热器60的熔盐侧出口与低温熔盐入口12相连，高温熔盐经过熔盐—水换热器60将热量传递给水，水升温之后供给热用户70，降温后的熔盐通过低温熔盐入口12返回熔盐罐10。其中，熔盐-水换热器60可以产生水，也可以产生蒸汽；热用户70可以是大型市政管路热水系统，也可以建筑物供暖系统，还可以是工业的蒸汽用户。

本发明提供一种熔盐单罐电加热蓄热供暖系统的使用方法，包括：熔盐填加过程、蓄热过程和供热过程；

熔盐填加过程：

将固态熔盐融化从布置在熔盐储热罐体10顶部的熔盐填充口13充入熔盐储热罐10中；

蓄热过程：

利用低温熔盐泵20将熔盐储热罐10下部的低温熔盐抽出，输送到熔盐电加热器40中，熔盐电加热器40利用低谷电或弃风弃光的“垃圾电”将低温熔盐加热成高温熔盐，经过熔盐电加热器40加热后的高温熔盐全部通过高温熔盐入口11输送回熔盐储热罐10；

供热过程：

由高温熔盐泵30将加热后返回到熔盐储热罐10内的高温熔盐抽出输送到熔盐-水换热器60，将热用户70端的低温水加热产生高温水，分配给各个热用户，完成供暖；放热后的低温熔盐则从低温熔盐入口12返回熔盐储热罐10。

实施例3：

如图3所示，本发明提供一种熔盐单罐电加热蓄热供暖系统，其与实施例1类似，只是将熔盐-水换热器60换成了相串联的熔盐-蒸汽换热器61和蒸汽-水换热器62，熔盐-蒸汽换热器61与供暖三通管90的第三接口相连，蒸汽-水换热器62与热用户70相连，其它结构及使用方法与实施例1相同。该实施例增加了一个换热过程，可以减小换热器温差，增大换热器的使用寿命，有利于系统的安全运行。

实施例4：

如图4所示，本发明提供一种熔盐单罐电加热蓄热供暖系统，其与实施例1类似，只是在高、低温熔盐入口增设高、低温熔盐扩散器，降低熔盐进入罐体时对熔盐储热罐内部熔盐的扰动；其它结构及使用方法与实施例1相同。具体为：

本发明在熔盐储热罐内设有高温熔盐扩散器15和低温熔盐扩散器16，高温熔盐扩散器15置于熔盐储热罐10上部，高温熔盐扩散器15与高温熔盐入口11相连；低温熔盐扩散器16置于熔盐储热罐10下部，低温熔盐扩散器16与低温熔盐入口12相连。

本发明高、低温熔盐扩散器的形式不限于图5中所给出的径向圆盘型熔盐扩散器，还可以是八角型熔盐扩散器、h型熔盐扩散器。

本发明通过熔盐电加热器与熔盐储热罐形成罐底低温熔盐→熔盐电加热器加热→罐顶高温熔盐的循环，减少经放热后返回至罐体的低温熔盐与罐体内存在的高温熔盐产生掺混而造成能量损失。

本发明采用熔盐作为蓄热释热介质，无毒无害，廉价易得；利用低谷电、弃风弃光的“垃圾电”进行蓄热，可以大幅削减电网峰谷差，提高火电机组实际运行效率，增强电网的输电能力，提高可再生能源利用效率；采用电供暖代替燃煤供暖，可以缓解雾霾问题。

本发明的熔盐单罐电加热蓄热供暖系统结构简单、紧凑、成本更低；与双罐蓄热供暖系统相比，只有一个储罐降低了初投资，同时减少了维护成本。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。