一种集热、储热、换热一体化系统及使用方法技术方案

本发明专利技术为一种集热、储热、换热一体化系统及使用方法，系统包括熔盐储罐、熔盐泵、熔盐加热器、蒸发器和太阳能集热器；太阳能集热器包括真空集热管、上联集管和下联集管；多根真空集热管环绕在熔盐储罐的外表面，形成真空集热管阵列；上联集管和下联集管位于真空集热管阵列的上端和下端，上联集管和下联集管均与各个真空集热管连通；熔盐储罐分为内层壁和外层壁，内、外层壁之间形成真空夹层；熔盐储罐内设有固定挡板，将熔盐储罐的内部空间分为多域储腔，每域储腔经过熔盐泵分别与太阳能集热器的冷盐进口和蒸发器的热盐进口连接，太阳能集热器的热盐出口与熔盐加热器的冷盐进口连接，熔盐加热器的热盐出口和蒸发器的冷盐出口均与各域储腔连接。该系统的结构紧凑，一体化程度高，减低了运行成本。减低了运行成本。减低了运行成本。

【技术实现步骤摘要】
一种集热、储热、换热一体化系统及使用方法


[0001]本专利技术属于熔盐蓄放热
，具体涉及一种集热、储热、换热一体化系统及使用方法。

技术介绍

[0002]随着清洁能源发展力度的增大，新能源装机维持高增速，装机规模占比不断提升，能源结构绿色转型加速。清洁能源供电规模不断的增大给电网的稳定性带来巨大挑战，造成严重的弃风弃光现象，关于绿电的消纳问题日益突出。清洁能源本身所具有的不确定性、不稳定性使得对其应用方面造成很大困难，为有效解决弃风光电的消纳问题以及增强电能使用率，储能技术应运而生，其可有效改善风光电的消纳问题。
[0003]目前，熔盐储能技术由于其较广的储热温区，较高稳定性以及寿命长等优点被广泛应用在光热电站或供暖热力站中。熔盐储罐是储存储热介质的载体，现有熔盐储能技术主要采用双罐的形式对储热介质进行存储，此种方式存在以下不足：1、系统在整体应用方面一体化程度低，紧凑度低，占地面积过大；2、用于制造储存蓄热介质的罐体的耐高温耐腐蚀材料利用比较大，造成企业投资过大；3、罐基础以及罐外保温层损耗物料过多，投资压力大；4、冷、热熔盐的储存需要通过两个熔盐罐进行存储，原有系统在运行过程中始终存在一个罐体闲置，熔盐介质只占用两个罐体空间的1/2，导致罐体空间利用率相对较低。
[0004]鉴于此，本专利技术提出一种集热、储热、换热一体化系统及使用方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种集热、储热、换热一体化系统及使用方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种集热、储热、换热一体化系统，包括熔盐储罐、熔盐泵、熔盐加热器、蒸发器和太阳能集热器；其特征在于，
[0008]所述太阳能集热器用于低温熔盐的预热，包括真空集热管、上联集管和下联集管；多根真空集热管环绕在熔盐储罐的外表面，形成真空集热管阵列；上联集管和下联集管呈环形位于真空集热管阵列的上端和下端，上联集管和下联集管均与各个真空集热管连通；
[0009]熔盐储罐分为内层壁和外层壁，内、外层壁之间形成真空夹层；熔盐储罐内设有固定挡板，将熔盐储罐的内部空间分为多域储腔，每域储腔经过熔盐泵分别与太阳能集热器的冷盐进口和蒸发器的热盐进口连接，太阳能集热器的热盐出口与熔盐加热器的冷盐进口连接，熔盐加热器的热盐出口和蒸发器的冷盐出口均与各域储腔连接。
[0010]进一步的，所述熔盐储罐内设有两个相互垂直的固定挡板，将熔盐储罐的内部空间均匀分为顺时针布置的一域储腔、二域储腔、三域储腔和四域储腔；熔盐泵与一域储腔、二域储腔、三域储腔和四域储腔之间分别设有第一熔盐阀～第四熔盐阀，熔盐泵与太阳能集热器的冷盐进口、蒸发器的热盐进口之间分别设有第五熔盐阀和第六熔盐阀；熔盐加热
器的热盐出口设有第七熔盐阀，蒸发器的冷盐出口设有第八熔盐阀，一域储腔、二域储腔、三域储腔和四域储腔分别经过第九熔盐阀～第十二熔盐阀与熔盐加热器的热盐出口和蒸发器的冷盐出口连接。
[0011]上述系统的使用方法包括以下内容：
[0012]假定系统初始运行时，熔盐储罐的一域储腔、二域储腔和三域储腔中均存储有低温熔盐，四域储腔中存储少量底盐；
[0013]蓄热时，第五熔盐阀、第七熔盐阀和熔盐泵为常开状态，第六熔盐阀、第八熔盐阀为常闭状态；开启第一熔盐阀和第十二熔盐阀，一域储腔中的低温熔盐在熔盐泵的作用下进入太阳能集热器中进行预热，预热后的低温熔盐进入熔盐加热器中进一步加热，得到高温熔盐；高温熔盐从熔盐加热器流出并进入四域储腔中，当一域储腔中熔盐的液面高度达到最低运行液面高度时，关闭第一熔盐阀和第十二熔盐阀，一域储腔中的低温熔盐完成蓄热后存储在四域储腔；
[0014]开启第二熔盐阀和第九熔盐阀，二域储腔中的低温熔盐在熔盐泵的作用下进入太阳能集热器中进行预热，预热后的低温熔盐进入熔盐加热器中进一步加热，得到高温熔盐；高温熔盐从熔盐加热器流出并进入一域储腔中，当二域储腔中熔盐的液面高度达到最低运行液面高度时，关闭第二熔盐阀和第九熔盐阀，二域储腔中的低温熔盐完成蓄热后存储在一域储腔中；
[0015]开启第三熔盐阀和第十熔盐阀，三域储腔中的低温熔盐在熔盐泵的作用下进入太阳能集热器中进行预热，预热后的低温熔盐进入熔盐加热器中进一步加热，得到高温熔盐；高温熔盐从熔盐加热器流出并进入二域储腔中，当三域储腔中熔盐的液面高度达到最低运行液面高度时，关闭第三熔盐阀和第十熔盐阀，三域储腔中的低温熔盐完成蓄热后存储在二域储腔中；关闭第五熔盐阀、第七熔盐阀和熔盐泵，完成蓄热，此时熔盐储罐的一域储腔、二域储腔、四域储腔中存储有高温熔盐，三域储腔中存储少量底盐；
[0016]放热时，第六熔盐阀、第八熔盐阀和熔盐泵为常开状态，第五熔盐阀和第七熔盐阀为常闭状态；开启第四熔盐阀和第十一熔盐阀，四域储腔中的高温熔盐在熔盐泵的作用下进入蒸发器中进行换热，换热得到的低温熔盐回流至三域储腔中，当四域储腔中熔盐的液面高度达到最低运行液面高度时，关闭第四熔盐阀和第十一熔盐阀，四域储腔的高温熔盐完成放热后存储在三域储腔中；
[0017]开启第一熔盐阀和第十二熔盐阀，一域储腔中的高温熔盐在熔盐泵的作用下进入蒸发器中进行换热，换热得到的低温熔盐进入四域储腔中，当一域储腔中熔盐的液面高度达到最低运行液面高度时，关闭第一熔盐阀和第十二熔盐阀，一域储腔中的高温熔盐完成换热后存储在四域储腔中；
[0018]开启第二熔盐阀和第九熔盐阀，二域储腔中的高温熔盐在熔盐泵的作用下进入蒸发器中进行换热，换热得到的低温熔盐回流至一域储腔中，当二域储腔中熔盐的液面高度达到最低运行液面高度时，关闭第二熔盐阀和第九熔盐阀，二域储腔中的高温熔盐完成换热后存储在一域储腔中；关闭第六熔盐阀、第八熔盐阀和熔盐泵，完成放热，此时熔盐储罐的一域储腔、三域储腔、四域储腔存储低温熔盐，二域储腔中存储少量底盐。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020](1)该系统在熔盐储罐表面安装太阳能集热器对太阳能进行吸收利用，整个系统
结构紧凑，一体化程度高，占地面积较小，适用范围更加广泛，减少了其他辅助设备的应用，运行成本较低；太阳能集热器将太阳能转换为热能存储在低温熔盐中，对低温熔盐进行预热，使得低温熔盐的温度进一步升高，减少了系统对电能的消耗，使得熔盐达到使用温度的时间缩短，加快系统的加热效率，从而使系统更加高效，运行成本大幅度降低。
[0021](2)采用具有真空夹层的单熔盐储罐对熔盐介质进行存储，与原有双罐熔盐储能系统相比，采用真空夹层的形式替代罐体外保温层的裹敷，不但有助于节省罐体外保温层的投资费用，而且还可以有效降低罐体中熔盐介质向周围空气的散热，减少整个系统的热量损失，从而保证系统能够安全稳定的运行；本专利技术系统中采用单罐替代双罐对熔盐介质进行存储，即减少了罐基础的建设费用，又减少用于制造罐体时耐高温耐腐蚀钢材的应用，从而节省了企业对钢材料投资费用。
[0022](3)熔盐储罐的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集热、储热、换热一体化系统，包括熔盐储罐、熔盐泵、熔盐加热器、蒸发器和太阳能集热器；其特征在于，所述太阳能集热器用于低温熔盐的预热，包括真空集热管、上联集管和下联集管；多根真空集热管环绕在熔盐储罐的外表面，形成真空集热管阵列；上联集管和下联集管呈环形位于真空集热管阵列的上端和下端，上联集管和下联集管均与各个真空集热管连通；熔盐储罐分为内层壁和外层壁，内、外层壁之间形成真空夹层；熔盐储罐内设有固定挡板，将熔盐储罐的内部空间分为多域储腔，每域储腔经过熔盐泵分别与太阳能集热器的冷盐进口和蒸发器的热盐进口连接，太阳能集热器的热盐出口与熔盐加热器的冷盐进口连接，熔盐加热器的热盐出口和蒸发器的冷盐出口均与各域储腔连接。2.根据权利要求1所述的集热、储热、换热一体化系统，其特征在于，所述熔盐储罐内设有两个相互垂直的固定挡板，将熔盐储罐的内部空间均匀分为顺时针布置的一域储腔、二域储腔、三域储腔和四域储腔；熔盐泵与一域储腔、二域储腔、三域储腔和四域储腔之间分别设有第一熔盐阀～第四熔盐阀，熔盐泵与太阳能集热器的冷盐进口、蒸发器的热盐进口之间分别设有第五熔盐阀和第六熔盐阀；熔盐加热器的热盐出口设有第七熔盐阀，蒸发器的冷盐出口设有第八熔盐阀，一域储腔、二域储腔、三域储腔和四域储腔分别经过第九熔盐阀～第十二熔盐阀与熔盐加热器的热盐出口和蒸发器的冷盐出口连接。3.一种权利要求2所述的集热、储热、换热一体化系统的使用方法，其特征在于，该方法包括以下内容：假定系统初始运行时，熔盐储罐的一域储腔、二域储腔和三域储腔中均存储有低温熔盐，四域储腔中存储少量底盐；蓄热时，第五熔盐阀、第七熔盐阀和熔盐泵为常开状态，第六熔盐阀、第八熔盐阀为常闭状态；开启第一熔盐阀和第十二熔盐阀，一域储腔中的低温熔盐在熔盐泵的作用下进入太阳能集热器中进行预热，预热后的低温熔盐进入熔盐加热器中进一步加热，得到高温熔盐；高温熔盐从熔盐加热器流出并进入四域储腔中，当一域储腔中熔盐的液面高度达到最低运行液面高度时，关闭第一熔盐阀和第十二熔盐阀，一域储腔中的低温熔盐完成蓄热后存储在四域储...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵曙光，穆世慧，王建新，于思源，陈兴业，
申请(专利权)人：北京民利储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：