一种蒸汽固体蓄热系统的制作方法

1.本发明属于固体储热技术领域，尤其是涉及一种蒸汽固体储热系统。


背景技术：

2.热电厂与热源厂都是通过锅炉燃烧煤炭或天燃气产生的热能制取蒸汽，输送给汽轮机组发电或直接输送给热用户使用的。由于锅炉输出蒸汽的特性曲线与汽轮机组发电负荷变化或热用户需求曲线不一致，会造成锅炉产出过剩或出力不足的蒸汽输出。如何能有效解决，存储锅炉过剩的蒸汽热能在蒸汽使用峰期释放输出，增加蒸汽锅炉的输出调节能力，提高蒸汽热能利用率的难题。


技术实现要素：

3.针对上述所存在的问题，本发明提供了一种设置在热电厂与热源厂侧，与蒸汽锅炉并行运行调节蒸汽锅炉蒸汽输出量和用热需求量相一致的蒸汽固体蓄热系统。
4.本发明所采用的技术方案如下：一种蒸汽固体蓄热系统，它包括有：固体蓄热体，翅片换热器，凝水罐，集汽罐，压力调节阀，循环风道，驱动风机组，阀门若干，其特征在于：在循环风道的闭合回路内依次设置有驱动风机组、翅片换热器及固体蓄热体；在固体蓄热体两侧的进出循环风道上还并接有一辅助风道，该辅助风道上还设置有调节风门；所述翅片换热器的两个端口分别与凝水罐、集汽罐相连接；所述集汽罐分别经阀门与蒸汽输入口、饱和蒸汽输出口相连接；所述凝水罐出口依次通过阀门、压力调节阀与高温冷凝水出口相连接；所述凝水罐进口通过阀门与压力水入口相连接。
5.本发明包括：所述固体蓄热体为硅酸盐类耐温材料烧结的蓄热砖砌筑或为硅酸盐类耐温浇筑料浇筑的立方体结构，该结构内还均匀设置有与循环风道相联通的阵列分布风道通孔。
6.本发明还包括：在所述固体蓄热体外保温层的内侧还设置有建立循环风道的隔板。
7.本发明还包括：所述的翅片换热器是具有通过空气作为循环导热介质，向固体蓄热体释放蒸汽相变热能及吸收固体蓄热体释放产生饱和蒸汽热能的阵列分布的耐压耐高温金属管构件。
8.本发明还包括：所述的凝水罐、集汽罐为耐热金属制成的圆柱形压力容器。
9.本发明还包括：所述的驱动风机组由多台变频风机构成，是能够控制循环风道内热空气流动方向、流量的装置。
10.蓄热机理：本发明的蒸汽固体蓄热系统，在系统蓄热、放热循环过程中，放热端与吸热端之间采用空气作为导热交联介质，简化了用水做蓄热、放热循环过程导热介质时，需要在换热管道系统中增加防止低温冷凝水产生水击现象的疏水结构和考虑高温状态下汽化水蒸汽压力升高带来的安全问题，而增加的热交换管道材料壁厚的成本；也克服了导热油做蓄热、放
热循环过程导热介质时，一般导热油存在的310℃工作温度上限的问题，不能将高于310℃的蒸汽热能向固体蓄热体安全传输，限制了超过导热油温度上限温度区间高温蒸汽热能向固体蓄热体的存储；还克服了熔盐做蓄热、放热循环过程导热介质存在的低于相变点温度时会固化，使熔盐泵不能正常工作的问题。具有结构简单调节方便，固体材料来源广泛价格低廉的特点。
11.本发明与原有蒸汽固体蓄热装置结构相比具有以下优点效果：本发明提供蒸汽固体蓄热系统。用硅酸盐类耐温材料烧结砖砌筑或用硅酸盐类耐温材料浇筑料浇筑而的风道通孔，代替原有蒸汽蓄热设备中的固体蓄热体内的换热金属管道，可以提高固体蓄热体的热交换能力。如图2所示，用硅酸盐类耐温材料烧结砖砌筑的固体蓄热体，按烧结砖模数在水平方向砌筑风道通孔，标准建筑红砖规格240
㎜×
115
㎜×
53
㎜
，砌筑风道通孔的横截面积（不计算因砌筑胶泥厚度，风道通孔增大的尺寸）是：125
㎜×
53
㎜
=6625
㎜²
，和原有蒸汽固体蓄热装置结构相比，同位置的金属管道一般直径小于28
㎜
，金属管道内的导热介质要通过金属管的外壁接触固体蓄热体进行热交换，固体蓄热体的蓄热、放热能力与金属管接触的横截面有关，28
㎜
的金属管它的横截面是615
㎜²
，由此可见本发明与原有蒸汽固体蓄热装置，两者横截面相差10余倍，用本发明的风道通孔蓄热、放热效果优于原有技术。本系统在循环风道内选用常压空气做导热交联介质，因空气在-45℃~650℃温度范围内都是稳定的气态；本发明比与原有蒸汽固体蓄热装置用水、熔盐或导热油做导热交联介质简单可靠。在循环风道上安装辅助风道和调节风门，蓄热工作时通过调节风门控制高温循环风流入固体蓄热体的比例，改变翅片换热器向固体蓄热体输出热能的功率和改变高温循环风的温度值，提高固体蓄热体内存储热能的温度品质，使放热工作时的固体蓄热体有输出高温热能的能力。
附图说明
12.图1是本发明的结构示意简图；图2是图1中的固体蓄热体剖面放大结构示意简图。
13.图中主要部件说明：1、固体蓄热体，2、翅片换热器，3、凝水罐，4、集汽罐，5、压力调节阀，6、高温冷凝水出口，7、循环风道，8、驱动风机组，9、蒸汽输入口，10压力水入口，11、饱和蒸汽输出口，12、蓄热蒸汽阀，12-1放热蒸汽阀，12-2冷凝水阀，12-3补水阀，13、调节风门，14、辅助风道，101、保温层，102、风区隔板，103、蓄热砖，104、风道通孔。
14.本附图仅仅是本发明的一个实施案例的示意图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可根据这一附图获得其他的附图。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明具体实施方式作详细说明，以下说明仅作为示范和解释，并不对本发明作任何形式上的限制。
16.实例1如图１-2所示，固体蓄热体1，翅片换热器2，凝水罐3，集汽罐4，压力调节阀5，高温冷凝水出口6，循环风道7，驱动风机组8，蒸汽输入口9，压力水入口10，饱和蒸汽输出口11，蓄热蒸汽阀12，放热蒸汽阀12-1，冷凝水阀12-2，补水阀12-3，调节风门13，辅助风道14，保
温层101，风区隔板102，蓄热砖103，风道通孔104；在循环风道7的闭合回路内依次设置有驱动风机组8、翅片换热器2、固体蓄热体1；在固体蓄热体1两侧的进出循环风道上还并接有一辅助风道14，该辅助风道上还设置有调节风门13；翅片换热器2的两个端口分别与凝水罐3、集汽罐4连接；集汽罐4经蓄热蒸汽阀12与蒸汽输入口9连接，集汽罐4经放热蒸汽阀12-1与饱和蒸汽输出口11连接；凝水罐3连通冷凝水阀12-2后经压力调节阀5与高温冷凝水出口6连接；凝水罐3经补水阀12-3与压力水入口10连接；固体蓄热体1为硅酸盐类耐温材料烧结的蓄热砖103砌筑成的一体结构，该结构内还均匀设置有与循环风道7相联通的阵列分布风道通孔104；在所述固体蓄热体外保温层101的内侧还设置有风区隔板102。翅片换热器2具有向固体蓄热体1释放蒸汽相变热能的能力，还具有将从固体蓄热体1吸收的热能、转换成饱和蒸汽输出的能力；凝水罐3、集汽罐4是用耐热金属制成的圆柱形压力容器；压力调节阀5是控制冷凝水压力的装置，通过调节冷凝水的压力，改变蒸汽冷凝水的输出流量和蒸汽冷凝温度值，提高翅片换热器2向固体蓄热体1释放蒸汽相变热能的输出功率；驱动风机组8由多台变频风机构成，是能够控制循环风道7内热空气流动方向、流量的装置；蓄热过程中，翅片换热器2内存在高温热是放热端，固体蓄热体1是吸热端；放热过程中，固体蓄热体1内存储有高温热是放热端，翅片换热器2是吸热端。通过控制调节风门13的通风状态，将翅片换热器2流出的高温循环风分流成两路，一路高温循环风流经调节风门13与从固体蓄热体1流出的低温循环风混合，提高送入翅片换热器2的低温循环风的温度，实现抬高翅片换热器2输出的高温循环风温度的目的；另一路高温循环风流进固体蓄热体1进行放热。调节两路高温循环风的分配比例，可以改变翅片换热器2向固体蓄热体1输出热能的功率和改变高温循环风的温度值，使固体蓄热体1内存储的热能满足放热的要求。
17.蓄热工作过程：开启蓄热蒸汽阀12和冷凝水阀12-2、关闭放热蒸汽阀12-1和补水阀12-3，使高温蒸汽经蒸汽输入口9进入集汽罐4，充满集汽罐4的蒸汽被送入翅片换热器2；启动驱动风机组8，使循环风道7内的低温循环风吹向翅片换热器2，吸收翅片换热器2内蒸汽携带的热能升温，经过翅片换热器2形成的高温循环风送入固体蓄热体1的风道通孔104中放热使固体蓄热体1温度升高；翅片换热器2内的高温蒸汽放热后在翅片换热器2内形成的冷凝水流入凝水罐3经冷凝水阀12-2、压力调节阀5在高温冷凝水出口6流出；从高温冷凝水出口6流出的高温水可以送入现有的固体蓄热装置降温，存储的热能用做低温放热热源使用；通过控制调节风门13的开度，调整循环风道7中的热风流入固体蓄热体1中的流量和温度，来提高固体蓄热体1的蓄热能力和固体蓄热体1的蓄热有效性；当固体蓄热体1的蓄热温度达到所需温度时关闭蓄热蒸汽阀12，本次蓄热工作结束。
18.放热工作过程：关闭蓄热蒸汽阀12和冷凝水阀12-2、开启放热蒸汽阀12-1和补水阀12-3，使高温水经压力水入口10进入凝水罐3，充满凝水罐3的高温水被送入翅片换热器2；启动驱动风机组8，使循环风道7内的低温循环风吹入固体蓄热体1，流经风道通孔104吸收固体蓄热体1的热能后形成高温风，进入翅片换热器2，向翅片换热器2内的高温水放热产生的高温蒸汽送入集汽罐4，集汽罐4中的蒸汽经放热蒸汽阀12-1从饱和蒸汽输出口11输出；从饱和蒸汽输出口11输出的饱和蒸汽可以送入现有的固体蓄热过热蒸汽加热器，制取过热蒸汽输出；此过程完全关闭调节风门13使辅助风道14内没有热风流动，保证循环风道7中所有热风全部由固体蓄热体1流入翅片换热器2中；当固体蓄热体1的温度低于产生饱和蒸汽所需温度时关闭补水阀12-3，本次放热工作结束。
19.最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的实施方式进行修改或者等同替换，而不脱离本发明实施方式的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。