[发明专利]高温空气与熔融盐高效储热系统

说明书

技术领域

本发明为高温空气与熔融盐高效储热系统,该系统属于中高温储热材料利用技术 领域。

背景技术

随着经济的快速发展和人们生活水平的提高，人们对环境和节能关注度越来越 高。当前各电厂的发电装机容量都是按照最大需求建设，随着电网峰谷差异日趋增大，必然 导致非用电高峰时发电机组的停机或低负荷运行及电网容量浪费。储能可大幅度提高火电 机组实际运行效率，增强电网的输电能力。此外，在可再生能源利用方面，风能太阳能等可 再生能源具有间歇性和波动性特点，对电网的冲击性很大，导致风能和太阳能发电机组未 能并网的比例比较高，这部分的电能浪费比较严重。储能可以实现可再生能源平滑波动、跟 踪调度输出、调峰调频等优点，使可再生能源发电稳定输出，从而满足可再生能源电力的大 规模并网的要求。压缩空气储能系统利用低谷电，将空气压缩并储存于储气室中，使电能转 化为空气的内能储存起来。在用电高峰期，空气从储气室释放进入燃烧室同燃料一起燃烧， 然后驱动透平发电。分级压缩过程中空气的温度会随之升高，这部分热量往往被浪费掉。高 温空气-熔盐高效储热系统能把压缩产生的高温空气的热量储存在熔盐中。

在生活中还有许多高温空气浪费的地方，主要是由于空气与一些常规蓄热介质之 间的换热效率低，加上常规蓄热材料蓄热效果也不佳。本发明的高温空气-熔融盐高效储热 系统能够很好解决以上问题。熔融盐作为高温传热蓄热材料，具有工作温度高，使用温度范 围广、传热能力强、系统压力小、有较高的显热蓄热能力、经济性较好等优点。熔融盐已经作 为传热蓄热工质的首选，但是国内外对于强化熔融盐与高温压缩空气传热的研究较少。其 主要原因是由于熔盐具有高温、高熔点和腐蚀性等特点，进行熔盐对流传热实验研究难度 很大。

发明内容

针对高温空气余热利用，余热储存等问题，本发明旨在提出一种余热的高效换热 并储存的系统，通过该换热器，将高温空气的热量储存在熔融盐中，实现空气余热利用。

一种余热的高效换热并储存的系统,具体结构如图1所示，该系统主要包括三个循 环系统，分别为熔盐主回路系统、水循环冷却系统和导热油冷却系统。高温熔盐罐(1)、高温 熔盐泵(5)、套管换热器(15)、翅片换热器(8)依次由熔盐管路连通形成熔盐主回路系统；在 熔盐管路上设有电加热器(4)；热气体通过翅片换热器(8)与熔盐进行热交换；

导热油槽(12)、导热油泵(16)、套管换热器(15)、冷却风机(14)、导热油流量计 (13)经由导热油管路连接形成导热油冷却系统，在套管换热器(15)两端的导热油管路上分 别安装有温度传感器(6)；

高温熔盐泵(5)的轴间部位采用冷却塔(3)、水泵(2)构成的水循环冷却系统进行 冷却。

翅片换热器(8)设有外壳箱体(21)，外壳箱体(21)上分别设有空气进口和空气入 口，外部结构如图2所示，外壳箱体(21)内部设有多排并联排布的蛇形弯曲管路，多排蛇形 弯曲管路的进口(19b)通过连接上联箱(18)进行汇总，多排蛇形弯曲管路的出口(19a)通过 连接下联箱(20)进行汇总；同时在蛇形弯曲管上套有铝箔翅片(22)；上联箱(18)和下联箱 (20)均位于外壳箱体(21)外。

采用上述装置进行余热换热并储存的方法，其特征在于，包括以下步骤：在高温熔 盐罐(1)中熔盐先进行加热；在熔盐主回路系统中，高温熔盐罐(1)中的熔盐由高温熔盐泵 (5)抽出，熔盐在流经套管换热器(15)时与低温导热油进行换热降温，换热降温后的熔盐流 入翅片换热器(8)中，与热气体进行换热，带走热气体中的热量，换热后的熔盐重新流入熔 盐罐(1)中进行储存；热气体的热量被熔盐储存在熔盐罐(1)中，利用这部分热量时再把热 量从熔盐中置换出来或直接利用，实现了余热的回收利用；采用水循环冷却系统给熔盐泵 (5)进行冷却；

在翅片换热器(8)中熔盐与热气体进行热交换需要进行调节熔盐质量流量时，可 采用如下方法进行测量：

采用热平衡的方法计算熔盐的质量流量q_h，其计算式为，

q_oC_poΔT_o＝Q_o＝Q_h＝q_hC_phΔT_h