流体蓄热系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术涉及储能系统技术领域，公开了一种流体蓄热系统及其使用方法，其中流体蓄热系统包括多个蓄热罐、气液分离器、低温泵、高温泵、外部供热热源换热装置和外部用热负荷换热装置，其中一个蓄热罐的初始填充液位为零液位；分离器进液阀与多个蓄热罐排液阀连接，排气阀与多个稳压阀连接；低温泵的入口与低温排液阀连接，低温泵的出口与外部供热热源换热装置的入口连接；高温泵的入口与高温排液阀连接，高温泵的出口与外部用热负荷换热装置的入口连接；外部供热热源换热装置的出口和外部用热负荷换热装置的出口均与多个蓄热罐进液阀连接。该流体蓄热系统具有蓄热罐使用率高、控制简单灵活等优点，可降低蓄热系统成本，减少占地面积。

【技术实现步骤摘要】
流体蓄热系统及其使用方法
本专利技术涉及储能系统
，尤其涉及一种流体蓄热系统及其使用方法。
技术介绍
储能是目前促进可再生能源利用和解决能源不间断供应的关键技术，而储热(蓄热)则是应用最广泛、最成熟的储能技术之一。高温蓄热由于储存热量品位较高，因而具有大规模储能的潜力，即可单独用于能量存储，也可与光热系统或压缩空气存储能系统联合进行储能。目前，用于高温蓄热系统的介质主要为固体介质、相变介质和液体介质。其中，固体介质一般为高温金属或合金材料，目前技术成熟度不高；相变介质主要为熔融盐，技术成熟且成本不高，被高温蓄热系统广泛采用，但其对系统的稳定性和可靠性要求较高，一旦发生热泄露或管路故障，熔融盐将凝固并堵塞管网甚至储罐，造成破坏性的损失；用于高温蓄热的液体介质目前主要是高温导热油，其可用性已经在光热电站中得到了充分的验证。相对于其他常规蓄热介质，高温导热油的成本显著偏高，其成本一般占高温蓄热系统建设成本的二分之一以上。为防止系统运行过程中出现循环泵入口缺液、进气等现象，需要保证各供液导热油储罐底部至少存有一定液位的高温导热油，即基本液位，保证导热油储罐系统基本液位的导热油量最多可占到总填装量的20％，实际上这部分导热油并不参与系统运行；其次，由于高温导热油的饱和蒸气压较高，特别是在高温状态下，需要采用高压惰性气封抑制蒸发和低沸物分离，因而蓄热罐同时要考虑高温和高压条件，成本较高。高温导热油蓄热厂区需要采用特殊阻燃、防爆措施，因而占地面积过大也将导致整个蓄热系统的成本过高。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种流体蓄热系统及其使用方法，用以解决现有的蓄热系统成本高及占地面积大的问题。本专利技术实施例提供一种流体蓄热系统，包括：多个蓄热罐，所述蓄热罐的顶部设置有稳压阀，所述蓄热罐的上部设置有蓄热罐进液阀，所述蓄热罐的底部设置有蓄热罐排液阀；其中一个所述蓄热罐的初始填充液位为零液位，其余所述蓄热罐的初始填充液位均大于零液位；气液分离器，所述气液分离器的顶部设置有排气阀，所述气液分离器的上部设置有分离器进液阀，所述气液分离器的底部设置有低温排液阀和高温排液阀；所述分离器进液阀与多个所述蓄热罐排液阀连接，所述排气阀与多个所述稳压阀连接；所述气液分离器的设计最低液位的海拔位置低于各所述蓄热罐的零液位的海拔位置；低温泵，所述低温泵的入口与所述低温排液阀连接，所述低温泵的出口与外部供热热源换热装置的入口连接；高温泵，所述高温泵的入口与所述高温排液阀连接，所述高温泵的出口与外部用热负荷换热装置的入口连接；所述外部供热热源换热装置的出口和所述外部用热负荷换热装置的出口均与多个所述蓄热罐进液阀连接。其中，所述流体蓄热系统内填充的蓄热流体的总容积按以下方式确定：有且仅有一个所述蓄热罐为零液位，其余所述蓄热罐内均按照设计最高液位填充有极热态的所述蓄热流体。其中，所述气液分离器的设计最高液位的海拔位置低于各所述蓄热罐的零液位的海拔位置。其中，所述排气阀与多个所述稳压阀均连接至外部稳压气源的出口。其中，所述排气阀与多个所述稳压阀均通过泄压阀连接至废气回收系统或外界大气。其中，所述气液分离器的底部还设置有事故排液阀，所述事故排液阀用于连接外部事故排液装置。其中，多个所述蓄热罐的设计参数均相同。本专利技术实施例还提供一种使用如上述所述的流体蓄热系统的方法，所述方法包括放热模式和蓄热模式；所述放热模式包括：打开零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开其中一个填充有高温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，打开气液分离器的排气阀、分离器进液阀和高温排液阀，启动高温泵，所述高温蓄热流体经过外部用热负荷换热装置换热后变为低温蓄热流体，充入所述零液位的蓄热罐；待所述填充有高温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位时，所述蓄热罐成为新的零液位的蓄热罐，关闭所述新的零液位的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀；打开另一个填充有所述高温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，待原有的零液位的蓄热罐的液位升至最大运行液位时，关闭原有的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开新的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀；重复上一步骤，直至最后一个填充有所述高温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位，关闭所述高温泵，同时关闭所有阀门；所述蓄热模式包括：打开零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开最后一个充入低温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，打开气液分离器的排气阀、分离器进液阀和低温排液阀，启动低温泵，所述低温蓄热流体经过外部供热热源换热装置换热后变为高温蓄热流体，充入所述零液位的蓄热罐；待所述最后一个充入低温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位时，所述蓄热罐成为新的零液位的蓄热罐，关闭所述新的零液位的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀；打开另一个填充有所述低温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，待原有的零液位的蓄热罐的液位升至最大运行液位时，关闭原有的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开新的零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀；重复上一步骤，直至最后一个填充有所述低温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位，关闭所述低温泵，同时关闭所有阀门。其中，在运行所述放热模式或所述蓄热模式之前，还包括：实时巡检所述气液分离器和多个所述蓄热罐中的气相压力；在存在较大压差时，打开所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀，待所有容器内的压力达到平衡后，关闭所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀；或者在所有容器内的压力达到平衡后，且平衡气相压力低于预设的最低运行压力时，打开所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀，启动外部稳压气源，向所有容器内的气相空间补气增压，待增压至预设运行压力，关闭所述外部稳压气源、所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀；或者在所有容器内的压力达到平衡后，且平衡气相压力高于预设的最高运行压力时，打开所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀，打开泄压阀，向废气回收系统或大气中排气泄压，待降压至预设运行压力，关闭所述泄压阀、所述气液分离器的排气阀和多个所述蓄热罐的稳压阀。其中，还包括紧急模式，所述紧急模式包括：打开全部所述蓄热罐的稳压阀和蓄热罐排液阀，打开所述气液分离器的排气阀、分离器进液阀和事故排液阀，向外部事故排液装置排空蓄热流体。本专利技术实施例提供的流体蓄热系统及其使用方法，其中流体蓄热系统包括多个蓄热罐，且其中一个蓄热罐的液位为零液位；在放热模式下，蓄热罐内的高温蓄热流体经过气液分离器、高温泵和外部用热负荷换热装置后变为低温蓄热流体，并回流至零液位的蓄热罐中；在蓄热模式下，蓄热罐内的低温蓄热流体经过气液分离器、低温泵和外部供热热源换热装置后变为高温蓄热流体，并回流至零液位的蓄热罐中。通过多个蓄热罐之间的循环排液、进液运行，将运行中空置蓄热罐的数量减少至最多一个，因此大大降低了罐体空置率，降低了蓄热罐总数量和容积，从而降低了蓄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流体蓄热系统，其特征在于，包括：/n多个蓄热罐，所述蓄热罐的顶部设置有稳压阀，所述蓄热罐的上部设置有蓄热罐进液阀，所述蓄热罐的底部设置有蓄热罐排液阀；其中一个所述蓄热罐的初始填充液位为零液位，其余所述蓄热罐的初始填充液位均大于零液位；/n气液分离器，所述气液分离器的顶部设置有排气阀，所述气液分离器的上部设置有分离器进液阀，所述气液分离器的底部设置有低温排液阀和高温排液阀；所述分离器进液阀与多个所述蓄热罐排液阀连接，所述排气阀与多个所述稳压阀连接；所述气液分离器的设计最低液位的海拔位置低于各所述蓄热罐的零液位的海拔位置；/n低温泵，所述低温泵的入口与所述低温排液阀连接，所述低温泵的出口与外部供热热源换热装置的入口连接；/n高温泵，所述高温泵的入口与所述高温排液阀连接，所述高温泵的出口与外部用热负荷换热装置的入口连接；/n所述外部供热热源换热装置的出口和所述外部用热负荷换热装置的出口均与多个所述蓄热罐进液阀连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种流体蓄热系统，其特征在于，包括：
多个蓄热罐，所述蓄热罐的顶部设置有稳压阀，所述蓄热罐的上部设置有蓄热罐进液阀，所述蓄热罐的底部设置有蓄热罐排液阀；其中一个所述蓄热罐的初始填充液位为零液位，其余所述蓄热罐的初始填充液位均大于零液位；
气液分离器，所述气液分离器的顶部设置有排气阀，所述气液分离器的上部设置有分离器进液阀，所述气液分离器的底部设置有低温排液阀和高温排液阀；所述分离器进液阀与多个所述蓄热罐排液阀连接，所述排气阀与多个所述稳压阀连接；所述气液分离器的设计最低液位的海拔位置低于各所述蓄热罐的零液位的海拔位置；
低温泵，所述低温泵的入口与所述低温排液阀连接，所述低温泵的出口与外部供热热源换热装置的入口连接；
高温泵，所述高温泵的入口与所述高温排液阀连接，所述高温泵的出口与外部用热负荷换热装置的入口连接；
所述外部供热热源换热装置的出口和所述外部用热负荷换热装置的出口均与多个所述蓄热罐进液阀连接。


2.根据权利要求1所述的流体蓄热系统，其特征在于，所述流体蓄热系统内填充的蓄热流体的总容积按以下方式确定：有且仅有一个所述蓄热罐为零液位，其余所述蓄热罐内均按照设计最高液位填充有极热态的所述蓄热流体。


3.根据权利要求1所述的流体蓄热系统，其特征在于，所述气液分离器的设计最高液位的海拔位置低于各所述蓄热罐的零液位的海拔位置。


4.根据权利要求1所述的流体蓄热系统，其特征在于，所述排气阀与多个所述稳压阀均连接至外部稳压气源的出口。


5.根据权利要求4所述的流体蓄热系统，其特征在于，所述排气阀与多个所述稳压阀均通过泄压阀连接至废气回收系统或外界大气。


6.根据权利要求1所述的流体蓄热系统，其特征在于，所述气液分离器的底部还设置有事故排液阀，所述事故排液阀用于连接外部事故排液装置。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的流体蓄热系统，其特征在于，多个所述蓄热罐的设计参数均相同。


8.一种使用如权利要求1至7中任一项所述的流体蓄热系统的方法，其特征在于，所述方法包括放热模式和蓄热模式；
所述放热模式包括：
打开零液位的蓄热罐的蓄热罐进液阀和稳压阀，打开其中一个填充有高温蓄热流体的蓄热罐的蓄热罐排液阀和稳压阀，打开气液分离器的排气阀、分离器进液阀和高温排液阀，启动高温泵，所述高温蓄热流体经过外部用热负荷换热装置换热后变为低温蓄热流体，充入所述零液位的蓄热罐；
待所述填充有高温蓄热流体的蓄热罐的液位降至零液位时，所述蓄热罐成为新的零液位...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅生伟，薛小代，张学林，张通，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11