一种低品位余热蒸汽熔盐双相变换热循环系统的制作方法

1.本发明涉及蒸汽储能，具体来说，涉及一种低品位余热蒸汽熔盐双相变换热循环系统。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，能源短缺及能源利用过程中产生的环境污染问题日益凸显。一方面，在工业生产过程中会产生大量的低温余热蒸汽，由于热量使用和生产在时间上的不匹配导致低温余热蒸汽无法得到及时有效的储存，进而使得该部分热量浪费，浪费资源，成本大；另一方面，在蒸汽管道中因低温余热无法存储利用，管道只能按用户昼夜用汽量需求供汽，而用户需求往往昼夜差距较大，这导致管道峰谷差距也较大进一步影响管道的稳定运行。
3.现有的热量储存包括显热储热、潜热储热、热化学储热，但显热储热对温度区间要求较大无法应用于中低温工业余热的储存；热化学储热目前技术还未成熟，并未得到实际应用，基于此原因，本发明中考虑采用潜热储热的方式储存热量。


技术实现要素：

4.本发明提供一种低品位余热蒸汽熔盐双相变换热循环系统，利用中高温相变储热技术将低品位蒸汽作为热源、熔盐作为储热介质同时进行存储再利用，解决低品位蒸汽这一能源生产和使用时间上不匹配的问题，实现能源存储利用的最大化。
5.本发明所采取的技术方案是：
6.一种低品位余热蒸汽熔盐双相变换热循环系统，包括储热水罐及通过进汽管道并联连接的多个熔盐换热器，每个所述熔盐换热器并联连接有汽水分离器，所述汽水分离器及每个所述熔盐换热器通过第一出水管道分别与所述储热水罐连接，所述汽水分离器通过出汽管道与用户端连接；所述储热水罐通过第二出水管道连接有增压泵组，所述增压泵组通过进水管道分别与每个所述熔盐换热器连接；所述出水管道及进水管道相互连通；所述进汽管道包括进汽干管及分别与所述熔盐换热器和汽水分离器连接的多个进汽支管，所述进汽干管上设置有第一电动闸阀和第一电动调节阀；所述进汽支管上分别设置有第二电动闸阀；所述熔盐换热器与储热水罐之间的第一出水管道上设置有第一电动截止阀；所述进水管道上设置有第二电动截止阀和第三电动调节阀；所述第二出水管道上设置有第三电动截止阀；所述储热水罐上连接有连通管道，所述连通管道上设置有第三电动闸阀和第二电动调节阀；所述汽水分离器与储热水罐之间的第一出水管道上设置有疏水阀。
7.优选地，每个所述增压泵组包括依次连接的进水阀、凝结水泵、出水阀和逆止阀，所述逆止阀通过进水管道与所述熔盐换热器连接。
8.优选地，所述储热水罐包括罐体，所述罐体的外部分别设置有压力温度检测表及安全阀。
9.优选地，所述出汽管道上设置有第四电动闸阀。
10.1)本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明充分有效利用低品位蒸汽低品位热源的蒸汽存储再释放，避免资源浪费；
11.2)设置的汽水分离器用于将换热器出来的汽水混合物进行分离，降低进入管网的饱和蒸汽含水率，提高干度；
12.3)设置的疏水阀用于在放热过程中将汽水分离器中分离出的饱和水送至储热水罐，保证资源循环利用；
13.4)设置的第三电动闸阀和第二电动调节阀用于在吸热过程中将初始状态下储热水罐中的空气排出，以及在运行过程中实时调节水罐压力，避免超压；在放热过程中，阀门关闭；
14.5)设置的第三电动调节阀用于在放热过程中与增压泵组联合作用调节凝结水进水流量，实现蒸汽的稳定供应；
15.6)设置的第二电动截止阀用于在吸热/放热过程中实现凝结水出水管道/进水管道的切换。
附图说明
16.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
17.图1是本发明一种低品位余热蒸汽熔盐双相变换热循环系统的系统示意图；
18.图2是本发明的系统吸热过程示意图；
19.图3是本发明的系统放热过程示意图。
20.图中：1、熔盐换热器；2、储热水罐；3、增压泵组；4、汽水分离器；5、第一电动闸阀；6、第二电动闸阀；7、第三电动闸阀；8、进汽管道；901、第一出水管道；902、第二出水管道；10、进水管道；11、第一电动截止阀；12、第二电动截止阀；13、第三电动截止阀；14、第一电动调节阀；15、第二电动调节阀；16、第三电动调节阀；17、疏水阀；18、出汽管道；19、第四电动闸阀。
具体实施方式
21.实施例
22.如图1至图3所示，一种低品位余热蒸汽熔盐双相变换热循环系统，包括储热水罐2及通过进汽管道8并联连接的多个熔盐换热器1，每个所述熔盐换热器1并联连接有汽水分离器4，所述汽水分离器4及每个所述熔盐换热器1通过第一出水管道901分别与所述储热水罐2连接，所述汽水分离器4通过出汽管道18与用户端连接；所述储热水罐2通过第二出水管道902连接有增压泵组3，所述增压泵组3通过进水管道10分别与每个所述熔盐换热器1连接；所述出水管道及进水管道10相互连通；所述进汽管道8包括进汽干管及分别与所述熔盐换热器1和汽水分离器4连接的多个进汽支管，所述进汽干管上设置有第一电动闸阀5和第一电动调节阀14；所述进汽支管上分别设置有第二电动闸阀6；所述熔盐换热器1与储热水罐2之间的第一出水管道901上设置有第一电动截止阀11；所述进水管道10上设置有第二电动截止阀12和第三电动调节阀16；所述第二出水管道902上设置有第三电动截止阀13；所述储热水罐2上连接有连通管道，所述连通管道上设置有第三电动闸阀7和第二电动调节阀15；所述汽水分离器4与储热水罐2之间的第一出水管道901上设置有疏水阀17。
23.本实施例的进一步技术方案，每个所述增压泵组3包括依次连接的进水阀、凝结水泵、出水阀和逆止阀，所述逆止阀通过进水管道10与所述熔盐换热器1连接，本实施例中凝结水泵选型按照末端蒸汽175℃对应饱和压力，加上熔盐换热器1以及其他沿程及局部损失减去凝结水泵入口压力，同时考虑一定富裕量的方式选择扬程。
24.本实施例的进一步技术方案，所述储热水罐2包括罐体，所述罐体的外部分别设置有压力温度检测表及安全阀，本实施例中储热水罐2根据需要设置高水位/低水位，最高水位时停止系统进汽，最低水位时停止凝结水泵出水。
25.本实施例的进一步技术方案，所述出汽管道18上设置有第四电动闸阀19，用于吸热过程中切断出汽管道18及放热过程中，在汽水分离器4出汽压力达到设定值后打开出汽管道18便于蒸汽进入用户端。
26.本发明的工作原理：所有阀均处于关闭状态，
27.1)吸热过程：a.吸热开启过程：首先开启第二电动闸阀6、第一电动截止阀11、第二电动截止阀12，然后开启第一电动闸阀5、第一电动调节阀14，当第一电动调节阀14开启时，低品位余热蒸汽开始进入进汽干管；依次开启第三电动闸阀7、第二电动调节阀15排出初始状态下的储热水罐2及多个管道中的空气，当确保罐体中的空气已大部分排净时，依次关闭第二电动调节阀15及第三电动闸阀7，系统开始升压储蒸汽及凝结水；b.吸热停止过程：当凝结水达到储热水罐2设定最高水位时，系统储热完成，先关闭第一电动闸阀5及第二电动截止阀12，再关闭第二电动闸阀6和第一电动截止阀11，储热过程结束。
28.2)放热过程：a.放热开启过程：首先开启第二电动闸阀6、第一电动截止阀11、第二电动截止阀12，然后开启增压泵组3，压力建立后缓慢开启凝结水泵出口处的第三电动调节阀16，循环开始建立；储热水罐2中的水经凝结水泵加压后通过进水管道10进入熔盐换热器1换热，然后经汽水分离器4分离，汽水分离器4出口压力上升到设定压力后，开启第四电动闸阀19，系统中的蒸汽开始向用户端输送，同时疏水阀17开始自动疏水将饱和水输回储热水罐2中；b.放热停止过程：储热水罐2的水位至最低水位时，先逐渐关闭凝结水泵出口处的第三电动调节阀16，关闭第二电动截止阀12，凝结水泵停止出水，关闭凝结水泵，再关闭第三电动截止阀13，然后关闭第四电动闸阀19，再开启电动阀第二电动截止阀12，将换热器和管路中剩余水排至储热水罐2中，然后关闭第三电动截止阀13，再关闭第二电动闸阀6、第一电动截止阀11、第二电动截止阀12，放热过程结束。
29.本发明的系统以低品位蒸汽为传热介质、以熔盐为储热介质，利用中高温熔盐的相变潜热和少量的显热解决了传统高温熔盐储热技术无法实现低品位热量储存利用的问题。另外与传统高温熔盐储热技术相比，本发明的储热系统无需熔盐泵、熔盐阀及熔盐流量计等易泄漏装置，并使熔盐储罐的数量由常规熔盐储热系统的两台(冷热共两个罐)减为一台，使整个系统更加安全并减少了大量的投资；此外在一定的温度区间内，熔盐相变潜热的储热量(150kj/kg)远大于显热量(1.4kj/kg)，储热密度也远大于显热储热。
30.以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明原理和实质的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种低品位余热蒸汽熔盐双相变换热循环系统，包括储热水罐(2)及通过进汽管道(8)并联连接的多个熔盐换热器(1)，每个所述熔盐换热器(1)并联连接有汽水分离器(4)，所述汽水分离器(4)及每个所述熔盐换热器(1)通过第一出水管道(901)分别与所述储热水罐(2)连接，所述汽水分离器(4)通过出汽管道(18)与用户端连接；所述储热水罐(2)通过第二出水管道(902)连接有增压泵组(3)，所述增压泵组(3)通过进水管道(10)分别与每个所述熔盐换热器(1)连接；所述出水管道及进水管道(10)相互连通；所述进汽管道(8)包括进汽干管及分别与所述熔盐换热器(1)和汽水分离器(4)连接的多个进汽支管，所述进汽干管上设置有第一电动闸阀(5)和第一电动调节阀(14)；所述进汽支管上分别设置有第二电动闸阀(6)；所述熔盐换热器(1)与储热水罐(2)之间的第一出水管道(901)上设置有第一电动截止阀(11)；所述进水管道(10)上设置有第二电动截止阀(12)和第三电动调节阀(16)；所述第二出水管道(902)上设置有第三电动截止阀(13)；所述储热水罐(2)上连接有连通管道，所述连通管道上设置有第三电动闸阀(7)和第二电动调节阀(15)；所述汽水分离器(4)与储热水罐(2)之间的第一出水管道(901)上设置有疏水阀(17)。2.根据权利要求1所述的一种低品位余热蒸汽熔盐双相变换热循环系统，其特征在于，每个所述增压泵组(3)包括依次连接的进水阀、凝结水泵、出水阀和逆止阀，所述逆止阀通过进水管道(10)与所述熔盐换热器(1)连接。3.根据权利要求1所述的一种低品位余热蒸汽熔盐双相变换热循环系统，其特征在于，所述储热水罐(2)包括罐体，所述罐体的外部分别设置有压力温度检测表及安全阀。4.根据权利要求1所述的一种低品位余热蒸汽熔盐双相变换热循环系统，所述出汽管道(18)上设置有第四电动闸阀(19)。

技术总结
本发明公开了一种低品位余热蒸汽熔盐双相变换热循环系统，包括储热水罐及通过进汽管道并联连接的多个熔盐换热器，每个所述熔盐换热器并联连接有汽水分离器，所述汽水分离器及每个所述熔盐换热器通过第一出水管道分别与所述储热水罐连接，所述汽水分离器通过出汽管道与用户端连接；所述储热水罐通过第二出水管道连接有增压泵组，所述增压泵组通过进水管道分别与每个所述熔盐换热器连接；所述出水管道及进水管道相互连通。本发明利用中高温相变储热技术将低品位蒸汽作为热源、熔盐作为储热介质同时进行存储再利用，解决低品位蒸汽这一能源生产和使用时间上不匹配的问题，实现能源存储利用的最大化。储利用的最大化。储利用的最大化。


技术研发人员：徐斌 石峰 万吕 李钰 尹哲豪 李季 李高明 林啸 邱杰杰 邢广成
受保护的技术使用者：武汉德威工程技术有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/8/9