本发明专利技术公开了一种有机物叔丁基对苯二酚在蓄热装置削峰填谷中的应用，其特性主要利用叔丁基对苯二酚‑TBHQ的物理特性，即熔点126.5～128.5℃，沸点295℃，最高承受温度可达230℃以上，液体表面张力为0.041N/m，液相热熔2.8258x102KJ/kmol·K，气化热8.4899x104KJ/kmol，该材料具备低熔点，高沸点，热稳定性高等特点。通过余热回收、集谷电加热、蓄热、换热、保温于一体的蓄热装置，把工业余热、废热、弃风、弃电及谷电等多种不稳定能源，通过该储热材料进行热存储。以智能控制为手段，根据用户用能时间和空间上的差异性，将存储的能量根据需要以热能形式进行释放，用于居民采暖、工业蒸汽及生活热水等方面的应用，实现能源高效、低碳、环保、节能利用的目标。
【技术实现步骤摘要】
一种有机物叔丁基对苯二酚在蓄热装置削峰填谷中的应用
本专利技术涉及一种具有高蓄热能力的相变材料储热，特别涉及利用具有耐高温、热稳定性高的有机化合物--叔丁基对苯二酚-TBHQ(食品添加剂)，谷电时段在储热系统中的应用。应用系统是集加热、蓄热、换热、罐体保温于一体，具有低谷电蓄热功能的装置，该储热材料最高承受温度可达230℃以上，利用峰谷电价差进行蓄热，可直接应用在清洁能源供热/蒸汽等领域。
技术介绍
目前，我国电力工业近几年发展迅速，但冬季采暖环境污染及工业蒸汽需求供应紧张状况，并没有得到根本改观，主要表现在电网峰谷负荷差距大，城市生活、商业用及工业用能存在时间和空间性差异性。能源综合利用技术的发展，蓄能技术是其最关键技术之一。在用电低谷时段，通过储能技术将谷电电能及不稳定的能源转换成热能形式储存起来，在用电平段、高峰时段释放出来被再利用的技术，以达到调峰节能、削峰填谷、降低电力负荷运营成本、降低用户的能源运行费用、提供合理、高效、优质的清洁能源。在传统以化石能源为主的能源结构中，尤其是高品位的电能需求，主要由供应端实时调节产出实现供需平衡，高品位储能技术的需求并不大，因而虽然储热技术有很长的发展历史，但其实际应用主要局限在低品位热能的储存和利用，如储热供暖、热水以及工业蒸汽等。近年来伴随着大量可再生能源开发，尤其是可再生电力的应用以及日益严峻的环境问题，高品位储能技术以及余热的高效回收利用越来越被人们所重视，这也为储热技术的进一步发展提供了机遇。在大规模太阳能光热发电与工业余热回收等技术中，中高温储热技术已经成为其发展瓶颈。然而，高品位储热技术的实际应用还要受到诸多方面的限制，如储热材料与储热器的相容性问题、储热器的优化传热问题、成本及安全性问题等，这些都是新时期储热技术面临的新挑战，只有从储热材料和储热过程(系统)两个方面入手进行深入研究和探索才可能解决以上的问题并实现储热技术的推广应用。储热材料的研究主要集中于显热储热材料和相变材料，尤以储热密度高、储热装置结构紧凑的高温相变材料为主。在储热过程方面，不仅关注储热换热器本身的性能，而且以换热系统网络整体为着眼点，通过在现有的热流网络中，增加储热装置以实现能量的最优配置，提高系统能源整体利用的效率。终端用户所需的不同形式能量，绝大部分是通过热能的形式转化或以热能为最终形式加以利用。因而，加入储热环节是对现系统能量流，在时间和空间上的调节和优化。有机物(叔丁基对苯二酚-TBHQ)在储能削峰填谷中的应用，涉及到热源、换热装置、用户终端，致在解决三者之间在时间与空间的需求矛盾，实现用户终端精准供给能量与需求平衡。
技术实现思路
本专利技术的目的针对现有的蓄热技术，提出利用有机物(叔丁基对苯二酚-TBHQ)作为蓄热材料，把工业余热、废热、弃风、弃电及谷电等多种不稳定能源，通过该储热材料进行热存储，解决能源在时间和空间上的差异性，实现能源的高效利用。本专利技术是通过以下子系统来实现：一种有机物叔丁基对苯二酚在蓄热装置削峰填谷中的应用，其应用系统包含如下部分：(1)蓄热塔蓄热塔装置由外防护保温层、谷电加热装置、相变储能材料、换热装置及控制系统组成。蓄热塔采用不锈钢板焊接成蓄热罐体，蓄热塔布置图见附图1所示。温度表、压力表、温度变送器、压力变送器、安全阀及相关仪器仪表，通过蓄热罐体焊接接口直接安装在罐体上，控制系统实现蓄热塔峰谷时间段的储能控制，蓄热塔外层防护层及保温层，由良好的保温性能材料及抗腐蚀材料封装加工，塔体保护层的材料具有较高的强度，在正常工作温度下具有防软化、防脆裂、抗老化、防水、防潮、抗大气腐蚀、化学稳定性好等特点，并于装置其他组成部件，不会产生消耗其他材料的化学反应。(2)谷电加热装置谷电加热蓄能装置，根据地区峰、谷电时间不同，加热储热材料使之由固态熔化液态。开始升温时，严格控制升温温度，每小时不超过50℃，缓慢加热，尽量避免蓄热塔内蓄热材料急冷急热，确保罐体内部储蓄罐压力≤0.38MPa。在谷电时段，加热蓄热材料至熔点(储热材料熔点在128.5-295℃)，使储热材料由固态变为熔融液态进行相变蓄能。(3)定压补水装置在清洁能源供热/蒸汽系统中，为了确保系统压力的稳定性，需要调节系统压力。当系统压力降低时，与其连接的压力罐水室压力也降低，空气室的容积膨胀，压力也降低。当控制系统设置下限时，水泵自动打开以补充系统压力，直到达到设置系统压力停止补水。当系统中的水被强制换热时，温度升高，体积膨胀，气室被挤压，系统压力升高。达到设置极限值，系统中的水通过安全释放装置进入水箱,系统压力也下降到设定值并停止压力释放，实现定压补水的功能。(4)、盘管式换热装置盘管式换热装置，采用不锈钢材质加工成螺旋式盘管固定在罐体内部，以极小的空间排出最大化的换热面积，提高传热能力，形成结构紧凑、体积小、占地面积少，方便维护。罐体结构内部，通过盘管式换热器中的储热材料与水换热。(5)控制系统控制系统主要由系统监控单元、现场控制单元、数据采集单元、仪器仪表及电动调节阀、电气设备部分等组成。系统根据用户需求，针对时间与空间差异，采取不同的节能调节运行，实现供热支路流量科学合理分配，进行“分时、分温、分区供热/蒸汽的自动控制。本专利技术与现有技术相比，具有有益效果是：(1)经济性；电能替代燃煤、燃气，已成为国内城市供暖/蒸汽的主要方向，储热技术可以将谷电及多种形式的不稳定能源，以热的形式储存起来并实现能量的稳定输出，从根本上解决电采暖及工业蒸汽应用成本过高等问题。(2)稳定性；对-叔丁基邻苯二酚-TBHQ，临界温度102.95℃，临界压力0.378Mpa，生成焓-2.261*105KJ/kg，等压热容1.1296*10^1KJ/kmol·K，液相表面张力5.976N/m，液相密度1.22g/m^3，液相热容1.6214*10^2KJ/kmol·K介质特性，相变温度适应性好、相变潜热大、理化性能稳定等物理特性的优点，相变时无熔析、偏析现象；相变温度恒定，相变可逆结晶快，凝固时过冷很小，熔化时无过饱和现象，体积变化小，介质性能稳定，吸放热过程近似恒温等优点。(3)、广泛性；相变蓄热换热装置的一个特点是可以制造成独立的设备，作为工业加热设备的余热回收设备使用时，并不需要改造原有供热/蒸汽设备本身，只要在设备的管路上进行改造就可以方便地使用。相变储热的储热密度是显热储热的5～10倍甚至更高，由于具有温度恒定和蓄热密度大的优点，得到了广泛应用，尤其适用于热量供给不连续或供给与需求不协调的工况下，系统具有初始投资低、运行成本低、限制条件较少等优点，尤为适应于工业蒸汽和集中供热管网未覆盖的村、镇等供热区域。现有原材料应用广泛，目前作为食品添加剂，广泛应用食用油脂、油炸食品、干鱼制品、饼干、方便面、速煮米、干果罐头、腌制肉制品及化妆品中作抗氧化剂，材料来源广泛易购买，成本低廉，具有广泛的应用性。附图说明(详见图1、图2)：图1是本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种有机物叔丁基对苯二酚在蓄热装置削峰填谷中的应用，其应用特征在于，包括如下步骤：/n(1)蓄热装置：利用特定的装置，将暂时不用或多余的热量，通过叔丁基对苯二酚-TBHQ作为蓄热材料，利用可再生新能源及谷电电价较低的优势，进行热储存。在不同时间段，根据用户需求，精准提供定时、定量的热量，为用户在运行费用上节省开支，实现降低企业运行成本。蓄热装置主要包括储热材料蓄热塔、定压补水装置、谷电加热装置、盘管式换热装置、温度/压力控制子系统。/n(2)谷电蓄热：在谷电时段电加热装置通过控制子系统控制，加热储热材料至熔点126.5～128.5℃，储热材料由固态变为为熔融液态进行蓄热。/n(3)固-液换热：通过循环水泵将净化后自来水，通过管式换热器带入蓄热塔，管式换热器中的水遇到高温直接气化变成水蒸汽，吸收蓄热塔中大量的热，形成可以直接利用的蒸汽/高温热水。/n(4)汽-水换热：蒸汽在温控调节阀控制下，按系统所需流量送入板式换热器，板式换热器以间接热交换方式将用户的回水加热。用户的回水首先流经不锈钢芯除污器，再经循环泵进入板式换热器被加热后供用户再次使用，周而复始进行循环。一次蒸汽在换热器换热后形成冷凝水，进入冷凝水箱和补水箱，系统的水量损失由补水泵按系统设定的压力自动补充，确保系统压力稳定、正常运行。/n...
【技术特征摘要】
1.一种有机物叔丁基对苯二酚在蓄热装置削峰填谷中的应用，其应用特征在于，包括如下步骤：
(1)蓄热装置：利用特定的装置，将暂时不用或多余的热量，通过叔丁基对苯二酚-TBHQ作为蓄热材料，利用可再生新能源及谷电电价较低的优势，进行热储存。在不同时间段，根据用户需求，精准提供定时、定量的热量，为用户在运行费用上节省开支，实现降低企业运行成本。蓄热装置主要包括储热材料蓄热塔、定压补水装置、谷电加热装置、盘管式换热装置、温度/压力控制子系统。
(2)谷电蓄热：在谷电时段电加热装置通过控制子系统控制，加热储热材料至熔点126.5～128.5℃，储热材料由固态变为为熔融液态进行蓄热。
(3)固-液换热：通过循环水泵将净化后自来水，通过管式换热器带入蓄热塔，管式换热器中的水遇到高温直接气化变成水蒸汽，吸收蓄热塔中大量的热，形成可以直接利用的蒸汽/高温热水。
(4)汽-水换热：蒸汽在温控调节阀控制下，按系统所需流量送入板式换热器，板式换热器以间接热交换方式将用户的回水加热。用户的回水首先流经不锈钢芯除污器，再经循环泵进入板式换热器被加热后供用户再次使用，周而复始进行循环。一次蒸汽在换热器换热后形成冷凝水，进入冷凝水箱和补水箱，系统的水量损失由补水泵按系统设定的压力自动补充，确保系统压力稳定、正常运行。
2.根据权利要求1所述蓄热装置中，储热材料为叔丁基对苯二酚-TBHQ，分子式C10H14O2，分子量166.22，为白色或为红色结晶粉末，有一种极淡的特殊香味，几乎不溶于水(约5％)，溶于乙醇、乙酸乙酯、乙醚等有机溶剂。其物理性质，沸点295℃，熔点126.5～128.5℃，根据Cavet法估算，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝春乐，
申请(专利权)人：祝春乐，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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