适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统的制作方法

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适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统
1.技术领域：
2.本实用新型涉及一种适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统。
3.

背景技术：

4.在使用熔盐热储能进行供热或供应蒸汽时，通常使用管壳式换热器进行换热，为了避免发生熔盐凝固问题，一般需要将与熔盐发生换热的水或蒸汽控制在熔盐凝固点（通常150℃-230℃）以上，这一系统方案在太阳能光热发电等高温汽水应用领域成熟且安全可靠，但对于工业用热或用蒸汽领域，水或蒸汽温度通常较低，如果直接按原蒸发（换热）系统流程进行设计，及容易发生熔盐凝固，进而导致系统停运事故。
5.

技术实现要素：

6.本实用新型的目的是为了解决以上问题，提出了一种适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统，通过增加并控制中间级换热系统循环工质工作温度，进而避免了发生熔盐与低温汽/水换热而导致的熔盐凝固问题。
7.上述的目的通过以下的技术方案实现：
8.一种适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统，其组成包括中间换热系统和供热汽系统，所述的中间换热系统与所述的供热汽系统之间通过循环管路连通，所述的循环管路上安装有驱动循环工质在中间换热系统与所述的供热汽系统中循环的循环泵。
9.所述的适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统，当循环工质为液体时，所述的中间换热系统包括多级串联或并联的单相换热器、用于启动时对循环工质进行加热的加热器和用于驱动内部循环的再循环泵。
10.所述的适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统，当循环工质有相变时，所述的中间换热系统包括单相换热器、相变换热器、气液分离器、加热器和再循环泵，所述的单相换热器的循环管路与所述的气液分离器连通，所述的相变换热器与气液分离器通过第一上升管和第一下降管连通。
11.所述的适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统，所述的供热汽系统包括用于将水加热至接近运行参数下的饱和温度的预热器、用于将水加热为饱和蒸汽的蒸发器、汽包、用于将饱和蒸汽加热成过热蒸汽的过热器、用于对补给水进行热力除氧的除氧器和增压泵。
12.有益效果：
13.1.本实用新型在无相变中间换热系统中，通常抽取最后一级换热器出口工质来提升进入第一级单相换热器的工质温度，因为此时工质温度最高，在第一级单相换热器入口温度相同时，通过再循环泵流量最小，泵的能耗低，经济性高。
14.2.本实用新型对于有相变中间换热系统，循环工质首先进入单相换热器中进行加热，温度加热至接近饱和温度后进入气液分离器中，后经第一下降管进入相变换热器中进行加热，加热成为气液混合物，气液混合物经第一上升管返回气液分离器中，并在中实现气液分离，气相工质去往供热汽系统。
15.3.本实用新型利用中间换热器系统加热产生的循环工质对冷给水进行加热产生蒸汽，循环工质一部分进入过热器进行换热，另一部分则与在过热器中换热后的循环工质
共同进入蒸发器中进行换热，而后进入预热器中进一步释放热量，降低循环工质温度。
16.4.本实用新型通过增中间换热器系统及循环泵手段，避免了热熔盐与冷给水直接换热而产生的熔盐凝固风险，提高了系统运行的可靠性和负荷运行适应能力，满足了热用户的需求。
17.附图说明：
18.附图1为本实用新型的结构示意图；
19.附图2为无相变中间换热系统示意图；
20.附图3为有相变中间换热系统示意图；
21.附图4为供热汽系统示意图；
22.图中：1、中间换热系统；2、供热汽系统；3、循环泵；4、熔盐流量调节阀；5、给水流量调节阀；1-1、单相换热器；1-2、加热器；1-3、再循环泵；1-4、相变换热器；1-5、气液分离器；1-6、第一下降管；1-7、第一上升管；2-1、预热器；2-2、蒸发器；2-3、汽包；2-4、过热器；2-5、除氧器；2-6、增压泵；2-7、蒸汽压力调节阀；2-8、循环工质流量调节阀；2-9、第二下降管；2-10、第二上升管。
23.具体实施方式：
24.参照图1，一种适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统，其组成包括中间换热系统1和供热汽系统2，所述的中间换热系统与所述的供热汽系统之间通过循环管路连通，所述的循环管路上安装有驱动循环工质在中间换热系统与所述的供热汽系统中循环的循环泵3。
25.循环泵3驱动循环工质在中间换热系统1与供热（汽）系统2中循环，热熔盐在中间换热系统中将中间循环工质加热，自身则被冷却为冷熔盐。被加热的循环工质进入供热（汽）系统2中对来自外界的冷给水进行加热，产生高温水或蒸汽供用户使用，熔盐流量调节阀4与给水流量调节阀5分别控制熔盐与给水流量。
26.参照图2，当循环工质为液体时，所述的中间换热系统包括多级串联或并联的单相换热器、用于启动时对循环工质进行加热的加热器和用于驱动内部循环的再循环泵。
27.当循环工质仅为液体时，可以使用该系统。图中1-1为单相换热器，可以根据需求由多组换热器进行串联或并联使用，图中仅示意了两条串联换热器；1-2为电加热器或其他热源加热器，用于启动时对循环工质进行加热；1-3为再循环泵，用于驱动中间换热系统启动预热过程中的内部循环，也可以用于运行时，提高单相换热器1-1入口温度使用。
28.参照图3，当循环工质有相变时，所述的中间换热系统包括单相换热器、相变换热器、气液分离器、加热器和再循环泵，所述的单相换热器的循环管路与所述的气液分离器连通，所述的相变换热器与气液分离器通过第一上升管和第一下降管连通。
29.当循环工质有相变时，可以使用该系统。图中1-1为单相换热器，用于将循环工质初步加热，通常加热至接近工质饱和温度；1-4为相变换热器，也就是通常所说的蒸发器，用于将循环工质加热为饱和蒸汽；1-5为气液分离器，如果相变工质为水时则是通常所说的汽包，主要用于实现气、液分离功能，同时可存储循环工质，稳定系统运行；1-6为第一下降管，管内为液相工质；1-7为第一上升管，管内为气液混合工质；
30.参照图4，所述的供热汽系统包括用于将水加热至接近运行参数下的饱和温度的预热器、用于将水加热为饱和蒸汽的蒸发器、汽包、用于将饱和蒸汽加热成过热蒸汽的过热器、用于对补给水进行热力除氧的除氧器和增压泵。
31.图中2-1为预热器，属单相换热器，用于将水加热至接近运行参数下的饱和温度；2-2为蒸发器，用于将水加热为饱和蒸汽；2-3为汽包；2-4为过热器，属单相换热器，用于将饱和蒸汽加热成过热蒸汽；2-5为除氧器，用于对补给水进行热力除氧，并提高进入预热器2-1的水温；2-6为增压泵，用于提高系统参数，满足热(蒸汽)用户压力需求；2-7为蒸汽压力调节阀，用于控制除氧器2-5内的工作压力；2-8为循环工质流量调节阀，用于调整进入过热器2-4与蒸发器2-2中的循环工质流量，控制过热器2-4出口的产气温度，2-9为第二下降管，管内为水；2-10为第二上升管，管内为汽水混合物；
32.正常工作时，一般通过熔盐流量调节阀4与给水流量调节阀5，控制整个系统能量输入、输出的稳定；
33.正常工作时，通过循环泵3控制中间换热器系统1去往供热（汽）系统的工质工作流量；
34.如图2、图3所示，正常工作时，通过再循环泵1-3控制进入单相换热器1-1的循环工质温度，以此避免发生熔盐凝固问题；
35.如图2所示，正常工作时，对于无相变中间换热系统，一般循环工质逐级进入单相换热器2-1中进行加热，加热至所需温度后去往供热（汽）系统。
36.如图2所示，正常工作时，在无相变中间换热系统中，通常抽取最后一级换热器出口工质来提升进入第一级单相换热器1-1的工质温度。因为此时工质温度最高，在第一级单相换热器1-1入口温度相同时，通过再循环泵1-3流量最小，泵的能耗低，经济性高；
37.如图3所示，正常工作时，对于有相变中间换热系统，循环工质首先进入单相换热器1-1中进行加热，温度加热至接近饱和温度后进入气液分离器1-5中，后经第一下降管1-6进入相变换热器1-4中进行加热，加热成为气液混合物，气液混合物经第一上升管1-7返回气液分离器1-5中，并在1-5中实现气液分离，气相工质去往供热（汽）系统。
38.如图3所示，正常工作时，在有相变中间换热系统中，通常抽取气液分离器1-5中液相介质，来提升进入单相换热器1-1的工质温度。
39.如图3所示，正常工作时，利用中间换热器系统1加热产生的循环工质对冷给水进行加热产生蒸汽，循环工质一部分进入过热器2-4进行换热，另一部分则与在过热器2-4中换热后的循环工质共同进入蒸发器2-2中进行换热，而后进入预热器2-1中进一步释放热量，降低循环工质温度。
40.图4中，如循环工质为图3中有相变中间换热系统产生的蒸汽，则工质在过热器2-4中即发生凝结。
41.如图4所示，正常工作时，冷给水首先进入除氧器2-5除氧并初步预热，而后被增压泵2-6加压至工作压力，然后进入预热器2-1中被加热至接近工作压力下的饱和温度，后进入汽包2-3中，通过第二下降管2-9进入蒸发器2-2中进行加热，产生的汽水混合物通过第二上升管2-10进入汽包2-3中进行分离，分离出来的饱和蒸汽进入过热器2-4中进一步加热，产生过热蒸汽，过热蒸汽一部分去往热(蒸汽)用户，一部分则通过蒸汽压力调节阀2-7降压后，进入除氧器，对冷给水进行热力除氧和加热。
42.正常机组启动时，由于中间换热系统1内的循环工质为冷工质，为避免启动时熔盐直接通入中间换热系统1发生熔盐凝固，需要先对循环工质侧进行预热。预热时，一般先开启再循环泵1-3，而后打开电加热器1-2，逐渐加热循环工质，待循环工质加热至满足运行要
求时，在逐渐通入热熔盐和冷给水，通过控制电加热器1-2功率、4为熔盐流量调节阀、5为给水流量调节阀来避免发生熔盐凝固事故。

技术特征：

1.一种适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统，其特征是：其组成包括中间换热系统和供热汽系统，所述的中间换热系统与所述的供热汽系统之间通过循环管路连通，所述的循环管路上安装有驱动循环工质在中间换热系统与所述的供热汽系统中循环的循环泵。2.根据权利要求1所述的适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统，其特征是：当中间换热系统内循环工质为液体时，所述的中间换热系统包括多级串联或并联的单相换热器、用于启动时对循环工质进行加热的加热器和用于驱动内部循环的再循环泵。3.根据权利要求2所述的适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统，其特征是：当中间换热系统内循环工质有相变时，所述的中间换热系统包括单相换热器、相变换热器、气液分离器、加热器和再循环泵，所述的单相换热器的循环管路与所述的气液分离器连通，所述的相变换热器与气液分离器通过第一上升管和第一下降管连通。4.根据权利要求3所述的适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统，其特征是：所述的供热汽系统包括用于将水加热至接近运行参数下的饱和温度的预热器、用于将水加热为饱和蒸汽的蒸发器、用于实现蒸汽与饱和水分离的汽包、用于将饱和蒸汽加热成过热蒸汽的过热器、用于对补给水进行热力除氧的除氧器和增压泵。

技术总结

适用于熔盐储能的低温供热蒸汽系统。水或蒸汽温度通常较低，如果直接按原蒸发（换热）系统流程进行设计，及容易发生熔盐凝固，进而导致系统停运事故。本实用新型包括中间换热系统（1）和供热汽系统（2），所述的中间换热系统与所述的供热汽系统之间通过循环管路连通，所述的循环管路上安装有驱动循环工质在中间换热系统与所述的供热汽系统中循环的循环泵（3）。本实用新型用于熔盐储能的低温供热。实用新型用于熔盐储能的低温供热。实用新型用于熔盐储能的低温供热。