高温空气与熔融盐高效储热系统技术方案

技术编号:15105934 阅读:198 留言:0更新日期:2017-04-08 16:33
高温空气与熔融盐高效储热系统,属于中高温储热材料利用技术领域。该系统主要由3个子系统组成,分别为熔盐主回路系统、导热油冷却系统、冷却水循环系统。通过调节各部分的流量和温度,达到各系统之间的热平衡。该系统采取平片形翅片换热器实现高温空气-熔盐高效换热,并把换热后的熔盐储存在高温熔盐罐中。通过热平衡法解决熔盐流量的测量问题。并采用冷却水循环对高温熔盐泵进行冷却。由于熔盐受局部冷却时很容易凝固,从而造成管道的堵塞,导致整个系统的瘫痪,为了解决这个问题,在熔盐管道上增加电加热装置,防止凝固的发生,保证在系统运行结束时,熔盐要重新流回到熔盐罐中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为高温空气与熔融盐高效储热系统,该系统属于中高温储热材料利用

技术介绍
随着经济的快速发展和人们生活水平的提高,人们对环境和节能关注度越来越高。当前各电厂的发电装机容量都是按照最大需求建设,随着电网峰谷差异日趋增大,必然导致非用电高峰时发电机组的停机或低负荷运行及电网容量浪费。储能可大幅度提高火电机组实际运行效率,增强电网的输电能力。此外,在可再生能源利用方面,风能太阳能等可再生能源具有间歇性和波动性特点,对电网的冲击性很大,导致风能和太阳能发电机组未能并网的比例比较高,这部分的电能浪费比较严重。储能可以实现可再生能源平滑波动、跟踪调度输出、调峰调频等优点,使可再生能源发电稳定输出,从而满足可再生能源电力的大规模并网的要求。压缩空气储能系统利用低谷电,将空气压缩并储存于储气室中,使电能转化为空气的内能储存起来。在用电高峰期,空气从储气室释放进入燃烧室同燃料一起燃烧,然后驱动透平发电。分级压缩过程中空气的温度会随之升高,这部分热量往往被浪费掉。高温空气-熔盐高效储热系统能把压缩产生的高温空气的热量储存在熔盐中。在生活中还有许多高温空气浪费的地方,主要是由于空气与一些常规蓄热介质之间的换热效率低,加上常规蓄热材料蓄热效果也不佳。本专利技术的高温空气-熔融盐高效储热系统能够很好解决以上问题。熔融盐作为高温传热蓄热材料,具有工作温度高,使用温度范围广、传热能力强、系统压力小、有较高的显热蓄热能力、经济性较好等优点。熔融盐已经作为传热蓄热工质的首选,但是国内外对于强化熔融盐与高温压缩空气传热的研究较少。其主要原因是由于熔盐具有高温、高熔点和腐蚀性等特点,进行熔盐对流传热实验研究难度很大。
技术实现思路
针对高温空气余热利用,余热储存等问题,本专利技术旨在提出一种余热的高效换热并储存的系统,通过该换热器,将高温空气的热量储存在熔融盐中,实现空气余热利用。一种余热的高效换热并储存的系统,具体结构如图1所示,该系统主要包括三个循环系统,分别为熔盐主回路系统、水循环冷却系统和导热油冷却系统。高温熔盐罐(1)、高温熔盐泵(5)、套管换热器(15)、翅片换热器(8)依次由熔盐管路连通形成熔盐主回路系统;在熔盐管路上设有电加热器(4);热气体通过翅片换热器(8)与熔盐进行热交换;导热油槽(12)、导热油泵(16)、套管换热器(15)、冷却风机(14)、导热油流量计(13)经由导热油管路连接形成导热油冷却系统,在套管换热器(15)两端的导热油管路上分别安装有温度传感器(6);高温熔盐泵(5)的轴间部位采用冷却塔(3)、水泵(2)构成的水循环冷却系统进行冷却。翅片换热器(8)设有外壳箱体(21),外壳箱体(21)上分别设有空气进口和空气入口,外部结构如图2所示,外壳箱体(21)内部设有多排并联排布的蛇形弯曲管路,多排蛇形弯曲管路的进口(19b)通过连接上联箱(18)进行汇总,多排蛇形弯曲管路的出口(19a)通过连接下联箱(20)进行汇总;同时在蛇形弯曲管上套有铝箔翅片(22);上联箱(18)和下联箱(20)均位于外壳箱体(21)外。采用上述装置进行余热换热并储存的方法,其特征在于,包括以下步骤:在高温熔盐罐(1)中熔盐先进行加热;在熔盐主回路系统中,高温熔盐罐(1)中的熔盐由高温熔盐泵(5)抽出,熔盐在流经套管换热器(15)时与低温导热油进行换热降温,换热降温后的熔盐流入翅片换热器(8)中,与热气体进行换热,带走热气体中的热量,换热后的熔盐重新流入熔盐罐(1)中进行储存;热气体的热量被熔盐储存在熔盐罐(1)中,利用这部分热量时再把热量从熔盐中置换出来或直接利用,实现了余热的回收利用;采用水循环冷却系统给熔盐泵(5)进行冷却;在翅片换热器(8)中熔盐与热气体进行热交换需要进行调节熔盐质量流量时,可采用如下方法进行测量:采用热平衡的方法计算熔盐的质量流量qh,其计算式为,qoCpoΔTo=Qo=Qh=qhCphΔTh式中:qo,qh—导热油、熔盐的质量流量,qo可根据导热油流量计(13)得到;Cpo,Cph—导热油、熔盐的定压比热;ΔTo,ΔTh—导热油、熔盐的进出口温差,ΔTo可通过套管换热器两侧导热油的温度传感器测得,ΔTh可通过熔盐循环管路上套管换热器前后的温度传感器测得;Qo,Qh—导热油的吸热量、熔盐的散热量;导热油通过套管换热器(15)的前后温度,由温度传感器获得;当导热油进出套管换热器(15)的温度平稳或不发生波动,说明整个系统处于热平衡,这时读出导热油的质量流量、导热油进入套管换热器的前后温度和熔盐进入套管换热器的前后温度,利用这些参数进行热平衡计算,求出熔盐的质量流量。熔盐具有高温、腐蚀性等特点,常规的流量计不能使用,本专利技术中增加了导热油冷却循环系统,在导热油冷却循环系统中,导热油槽(12)中的导热油由导热油泵(16)抽出,在流经套管换热器(15)时与熔盐进行换热,吸收熔盐中的一部分热量,再由冷却风机(14)散去,然后导热油重新流入导热油槽(12)中。在导热油冷却循环系统中,导热油的质量流量由导热油流量计(13)测得,导热油通过套管换热器(15)的前后温度,由温度传感器(6)获得。当导热油进出套管换热器(15)的温度不发生变化,说明整个系统处于热平衡,这时读出导热油的质量流量、导热油进入套管换热器的前后温度和熔盐进入套管换热器的前后温度,利用这些参数进行热平衡计算,求出熔盐的质量流量。整个高温空气与熔融盐高效储热系统运行时存在多个热平衡,分别为高温空气与熔融盐热平衡,导热油与熔融盐热平衡,导热油与空气热平衡,水冷却热平衡。通过调节各部分的流量、温度,实现各系统之间的热平衡。附图说明图1高温空气-熔融盐高效储热系统示意图;图2翅片换热器外部结构示意图;图3翅片换热器内部结构示意图;图4空气加热系统结构示意图;图5管道空气加热器结构示意图;图6高温熔盐罐结构示意图;图中,1.高温熔盐罐,2.水泵,3.冷却塔,4.电加热器,5.高温熔盐泵,6.温度传感器(测量熔盐/导热油/高温空气温度),7.压力传感器(测量空气流经换热器后的压降),8.翅片换热器,9.空气涡街流量计,10.罗茨风机,11.管道空气加热器,12.导热油槽,13.导热油流量计,14.冷却风机,15.套管换热器,16.导热油泵,17.空气进出口法兰,18.上联箱,19a.蛇形弯曲管路的出口(316L不锈钢管),19b.蛇形弯曲管路的进口(316L不锈钢管),20.下联箱,21.箱体,22.铝本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种余热高效换热并储存的系统,其特征在于,主要包括三个循环系统,分别为熔盐主回路系统、水循环冷却系统和导热油冷却系统;高温熔盐罐(1)、高温熔盐泵(5)、套管换热器(15)、翅片换热器(8)依次由熔盐管路连通形成熔盐主回路系统;在熔盐管路上设有电加热器(4);热气体通过翅片换热器(8)与熔盐进行热交换;导热油槽(12)、导热油泵(16)、套管换热器(15)、冷却风机(14)、导热油流量计(13)经由导热油管路连接形成导热油冷却系统,在套管换热器(15)两端的导热油管路上分别安装有温度传感器(6);高温熔盐泵(5)的轴间部位采用冷却塔(3)、水泵(2)构成的水循环冷却系统进行冷却;翅片换热器(8)设有外壳箱体(21),外壳箱体(21)上分别设有空气进口和空气入口,外壳箱体(21)内部设有多排并联排布的蛇形弯曲管路,多排蛇形弯曲管路的进口(19b)通过连接上联箱(18)进行汇总,多排蛇形弯曲管路的出口(19a)通过连接下联箱(20)进行汇总;同时在蛇形弯曲管上套有铝箔翅片(22);上联箱(18)和下联箱(20)均位于外壳箱体(21)外。

【技术特征摘要】
1.一种余热高效换热并储存的系统,其特征在于,主要包括三个循环系统,分别为熔盐
主回路系统、水循环冷却系统和导热油冷却系统;
高温熔盐罐(1)、高温熔盐泵(5)、套管换热器(15)、翅片换热器(8)依次由熔盐管路连
通形成熔盐主回路系统;在熔盐管路上设有电加热器(4);热气体通过翅片换热器(8)与熔
盐进行热交换;
导热油槽(12)、导热油泵(16)、套管换热器(15)、冷却风机(14)、导热油流量计(13)经
由导热油管路连接形成导热油冷却系统,在套管换热器(15)两端的导热油管路上分别安装
有温度传感器(6);高温熔盐泵(5)的轴间部位采用冷却塔(3)、水泵(2)构成的水循环冷却
系统进行冷却;
翅片换热器(8)设有外壳箱体(21),外壳箱体(21)上分别设有空气进口和空气入口,外
壳箱体(21)内部设有多排并联排布的蛇形弯曲管路,多排蛇形弯曲管路的进口(19b)通过
连接上联箱(18)进行汇总,多排蛇形弯曲管路的出口(19a)通过连接下联箱(20)进行汇总;
同时在蛇形弯曲管上套有铝箔翅片(22);上联箱(18)和下联箱(20)均位于外壳箱体(21)
外。
2.利用权利要求1所述的余热高效换热并储存的系统进行余热换热并储存的方法,其
特征在于,包括以下步骤:在高温熔盐罐(1)中熔盐先进行加热;在熔盐主回路系统中,高温
熔盐罐(1)中的熔盐由高温熔盐泵(5)抽出,熔盐在流经套管换热器(15)时与低温导热油进
行换热降温,换热降温后的熔盐流入翅片换热器(8)中,与热气体进行换热,带走热气体中<...

【专利技术属性】
技术研发人员:张可苑中显吴玉庭刘忠秋吴波
申请(专利权)人:北京工业大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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