热电厂大容量中温相变储热放热装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于在热电厂中进行储热的装置，具体的说是一种热电厂大容量中温相变储热放热装置。

背景技术：

我国的“三北地区”电源结构中热电、风电占据很高的比例，然而风电与热电并没有实现协调发展，存在着严重的“风热冲突”。一方面，三北地区的供热季长达半年以上，电力系统中存在大量的热电联产机组用于冬季的供热需求。热电联产机组运行在“以热定电”模式下，其发电出力受冬季供热负荷的制约很大。尤其在供热季的夜间，供电负荷处于低谷时期，但供热负荷却处于高峰时期。此时为保证供热负荷的需求，电力系统中的热电联产机组都处于高出力运行状态，因此极大的压缩了风电机组的出力空间，造成了大量的风电弃风。另一方面，风电具有典型的反调峰特性，表现为白天出力较低、夜晚出力较高；冬季平均出力较高、夏季平均出力较低。这两方面原因导致了“三北地区”弃风现在严重。

在风电资源丰富的三北地区，供热季长达半年以上，电力系统中存在大量的热电联产机组用于冬季的供热需求。热电联产机组运行在“以热定电”模式下，其发电出力受冬季供热负荷的制约很大。尤其在供热季的夜间，供电负荷处于低谷时期，但供热负荷却处于高峰时期。此时为保证供热负荷的需求，电力系统中的热电联产机组都处于高出力运行状态，因此极大的压缩了风电机组的出力空间，造成了大量的风电弃风。如果在电源侧的热电联产机组中加入大容量储热系统，打破“以热定电”的刚性约束，可以有效提高热电联产机组的调节能力，增强电力系统的灵活性，从而提高系统风电消纳能力。

为了打破“热电联产机组‘以热定电’的电－热刚性耦合方式”，提高热电联产机组的调节能力，现有技术中有将热量进行储存的储热系统。但是现有的储热系统采用的是U形的管式压力容器，压力容器两端采用椭圆形封堵头水室的结构，上述现有的储热系统为压力容器，体积较大，难以运输，制作成品高。同时，现有储热系统所有传热翅片管内流体的流向是相同的，这样造成储热装置进口与出口端的温度不一致，例如在放热过程中，有的区域相变材料已凝固，有的区域仍为液态。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种热电厂大容量中温相变储热放热装置。

本实用新型的第二目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供这种热电厂大容量中温相变储热放热装置的储热放热方法。

为了实现上述第一目的，本实用新型的技术方案为：热电厂大容量中温相变储热放热装置，其特征在于：包括闭式循环系统，所述闭式循环系统包括闭式循环泵、储热加热器、储热装置和放热冷却器，所述储热加热器的输出端和放热冷却器的输出端均与储热装置的输入端连接，所述储热加热器的输入端和放热冷却器的输入端均与第一流量测量装置的输出端连接；所述储热装置的输出端依次与闭式循环泵和第一流量测量装置连接，第一流量测量装置和储热加热器之间安装有第一阀门，第一流量测量装置和放热冷却器之间安装有第二阀门；所述放热冷却器上安装有供水管道和回水管道，回水管道上安装有流量测量装置，储热加热器上安装有蒸汽管道和安全阀。

在上述技术方案中，所述储热装置包括支撑架，和多个依次连接并整体呈一字型的安装在支撑架上的集装箱，集装箱内放置有储热腔室，储热腔室顶部安装有将所述储热腔室顶部密封的盖板，每个集装箱的外壳上均安装有滑动销，每个储热腔室内均安装有两组换热管组，每组换热管组均包括呈横向布置的放热管和呈横向布置的储热管，有放热总管和储热总管安装于集装箱上方，且所有放热管均与所述放热总管连接，所有储热管均与所述储热总管连接，位于同一组的放热管和储热管之间连接有多个呈纵向布置翅片管，位于不同组的翅片管在储热腔室内呈相邻布置，且相邻两个翅片管内的液体流向相反，所述翅片管在竖直方向呈S型布置，翅片管的输入端与储热管连接，翅片管的输出端与放热管连接,。

在上述技术方案中，所述支撑架底部安装有多个间隔布置的滚动支架，和多个间隔布置且与与所述支撑架铰接的固定支架。

与现有技术相比，本实用新型有益效果如下：

1)本实用新型相变储热装置是一种可拼接的独立腔室、非压力容器作为相变储热装置。储热装置是标准尺寸的长方形容器，大大降低了运输费用和运输难度，现场根据实际需求可方便的拼装为一个大容量的储热装置。与压力容器式储热装置相比，其结构安全可靠性大幅度提高，可模块化生成、拼装，现场安装、拆卸灵活方便。

2)本实用新型储热装置的集箱管屏有良好的分流、导流作用，相邻两组传热管的流体方向相反，使整个储热腔室内的相变材料融化或凝固程度均匀，避免储热腔室中温度场不均影响换热效率。

3)本实用新型通过底部的滚动支架吸收热膨胀，取消了储热装置上的膨胀节，效果良好。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为储热装置的结构示意图。

图3为当图2中其中一个集装箱上没有安装盖板时，图2延俯视方向的结构示意图。

图4为相邻两个翅片管的结构示意图，其中箭头为换热介质的流动方向。

图中1-闭式循环系统,11-闭式循环泵，12-储热加热器，13-安全阀，14-放热冷却器，16-供水管道，17-回水管道，18-流量测量装置，19-蒸汽管道，4-储热装置，41-支撑架，42-储热腔室，43-集装箱，44-滑动销，51-第一流量测量装置，45-两组换热管组，46-放热管，47-储热管，48-翅片管，49-盖板，51-第一流量测量装置，61-第一阀门，62-第二阀门，64-第四阀门，65-第五阀门，7-滚动支架，8-固定支架，91-储热总管，92-放热总管。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：热电厂大容量中温相变储热放热装置，其特征在于：包括闭式循环系统1，所述闭式循环系统1包括闭式循环泵11、储热加热器12、储热装置4和放热冷却器14，所述储热加热器12的输出端和放热冷却器14的输出端均与储热装置4的输入端连接，所述储热加热器12的输入端和放热冷却器14的输入端均与第一流量测量装置51的输出端连接；

所述储热装置4的输出端依次与闭式循环泵11和第一流量测量装置51连接，第一流量测量装置51和储热加热器12之间安装有第一阀门61，第一流量测量装置51和放热冷却器14之间安装有第二阀门62；

所述放热冷却器14上安装有供水管道16和回水管道17，回水管道17上安装有流量测量装置18，储热加热器12上安装有蒸汽管道19和安全阀13。

优选的，所述储热装置4包括支撑架41，和多个依次连接并整体呈一字型的安装在支撑架41上的集装箱43，集装箱43内放置有储热腔室42，储热腔室42顶部安装有将所述储热腔室42顶部密封的盖板49，每个集装箱43的外壳上均安装有滑动销44，每个储热腔室42内均安装有两组换热管组45，每组换热管组45均包括呈横向布置的放热管46和呈横向布置的储热管47，有放热总管92和储热总管91安装于集装箱43上方，且所有放热管均与所述放热总管92连接，所有储热管均与所述储热总管91连接，位于同一组的放热管46和储热管47之间连接有多个呈纵向布置翅片管48，位于不同组的翅片管48在储热腔室42内呈相邻布置，且相邻两个翅片管48内的液体流向相反，所述翅片管48在竖直方向呈S型布置，翅片管48的输入端与储热管47连接，翅片管48的输出端与放热管46连接,。

优选的，所述支撑架41底部安装有多个间隔布置的滚动支架7，和多个间隔布置且与与所述支撑架41铰接的固定支架8。

热电厂大容量中温相变储热放热装置的储热放热方法，如下：它包括储热方法和放热方法，其中，所述储热方法方法为：关闭第二阀门62和第四阀门64，打开第一阀门61和第五阀门65，第一流量测量装置51记录流经第一流量测量装置51的热量，换热介质先由储热装置4进入到储热加热器12中，再在储热加热器12中被加热，最后通过闭式循环泵11重新流回到储热装置4中，此时实现储热功能；所述放热方法为：关闭第一阀门61和第五阀门65，打开第二阀门62和第四阀门64，第一流量测量装置51记录流经第一流量测量装置51的热量，换热介质先由储热装置4进入到储热冷却器14中，再在储热冷却器14内被冷却，最后通过闭式循环泵11重新流回到储热装置4中，此时实现放热功能。

本实用新型安装在热电联产机组与供热首站之间，通过大容量中温相变储热装置的蓄热和放热(释热)，打破热电联产机组“以热定电”的电－热刚性耦合方式，提高热电联产机组的调节能力。

储热腔室的壳体由钢板焊接拼制成长方形容器，壳体只承受相变介质的重量和管板、翅片管束的重量，腔室等间距设置加强肋以增加腔室的强度和稳定性。容器上部留出5％～8％(根据不同相变材料的热膨胀量确定)，作为相变材料热膨胀的空间。储热单元顶部设置与大气相通的呼吸孔，当相变材料胀缩时，能使储热装置在常压下工作。

本实用新型优化了传热翅片管的回路方式，储热腔室中相邻两组传热管的流体方向反向流动，使储热腔室中温度场均匀，储热装置受热产生的热应力与热位移通过滚动支架吸收。

储热装置的循环介质为单流程通道，流体的进出口集箱设置在储热装置的顶部，集箱上的下降管与传热翅片管焊接，当发生泄漏时，可直接将集箱的下降管予以封堵切除。根据现场实际储热容量的需求以及现场的场地条件，将多个储热单元以一定的排列顺序放置在一起，顶部通过母管、电动阀门联通，即可扩展成大规模大容量的相变储热装置。

实际工作时，本实用新型为单进单出型换热器，换热介质可以采用闭式水或导热油。储热装置内填充相变材料，相变材料为复合二元盐，其相变温度根据加热蒸汽的温度、热网水的供水温度、储热与放热的时间决定。本例中加热蒸汽为中压缸排汽，参数为0.21MPa，236℃(该压力对应饱和温度为124℃)，储热过程中热量大部分来自加热蒸汽的汽化潜热。热网供水温度为70℃，当储热与放热的时间相等，选择相变温度温度为92℃左右的相变材料。

储热工况时，流量测量装置51记录储热系统充热的热量，采暖加热蒸汽由管道引接至储热加热器，为防止压力容器超压，储热加热器设置安全阀排汽。蒸汽加热换热介质(除盐水或导热油)，经闭式循环水泵升压后流经储热装置，储热装置内填充多种二元盐复合物，储热装置将热量以潜热形式储存。闭式循环水泵为变频水泵，通过水泵的变频运行调节储热装置充热、放热的速率。

放热工况时，闭式水吸收储热装置中的相变潜热，此时储热装置中的相变材料由液态逐渐转变为固态。闭式水储热后通过板式换热器加热热网循环水。热网循环水道上装设有流量测量装置11，记录储热系统放热的热量。

其它未说明的部分均属于现有技术。