[发明专利]一种基于管式加热炉的热能储存和释放系统

说明书

本发明公开了一种基于管式加热炉的热能储存和释放系统，该系统包括相变蓄热材料、保温层、储能介质循环单元、储能外输管道和储能外取热器；保温层置于土壤中挖掘出的储能池中，相变蓄热材料由保温层完全包裹覆盖，保温层上方由泥土回填；储能介质循环单元同时与相变蓄热材料和连接在管式加热炉烟气管道中的储能外取热器相连，烟气管道中热能通过与相变蓄热材料进行热交换后储存在相变蓄热材料中，储能外输管道同时与相变蓄热材料相连，在需要时通过储能外输管道向外释放相变蓄热材料中储存的热能。本发明能够使管式加热炉的废热集中稳定储存，降低装置能耗和生产成本，最大程度上减少温室气体排放引起的气候变化。

技术领域

本发明涉及一种管式加热炉用储能系统，属于石油化工加热管式加热炉设备技术领域。

背景技术

管式加热炉是石油炼制、石油化工和化学、化纤工业、煤化工、煤制油中使用的工艺加热炉，被加热物质在管内流动，可是气体、液体和含有固体颗粒的气液固三相介质。而且，这些介质都是易燃易爆的物质，危险性大

管式加热炉的能耗消耗在装置中占有相当大的比例，最大时可达到90％。热效率是管式加热炉先进性的一个重要指标，受加工工艺和冷源介质的影响，加热炉一般设置空气预热器的形式，通过空气与烟气的换热来降低排烟温度，提高热效率。由于受含硫燃料的影响，含硫烟气在低温情况下，与烟气中的水蒸汽产生硫酸液体，对空气预热器进行腐蚀，通常情况下加热炉的排烟温度在140℃，过低的排烟温度会急剧腐蚀空气预热器，危害设备和系统的稳定运行。

由于加热炉废热属低品位余热，在现有工艺流程下，无法满足工业高品质热源的需求。废热回收目前只能实时利用，限制了废热在季节性供热和供暖上的使用。

一个典型的千万吨炼油厂，加热炉废气排放量约为70x10⁴Nm³/h,有大量的烟气废热没有得到利用不仅造成能源的浪费，而其还污染了环境。受加工工艺、换热流程、无可利用冷源等因素尚无一种合适的方法来回收此部分废热，即使能有个别方法来回收，但利用成本太高，使用规模和范围受到很大限制，还无法在工业中广泛应用。开发一种稳定的储能系统，使废热集中储存，多样化利用的技术是十分迫切需要的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于管式加热炉的热能储存和释放系统，能够使管式加热炉的废热集中稳定储存，当需要热能时可稳定向外输出，降低装置能耗和生产成本，最大程度上减少温室气体排放引起的气候变化。

一种基于管式加热炉的热能储存和释放系统，该系统包括相变蓄热材料、保温层、储能介质循环单元、储能外输管道和储能外取热器；

所述保温层置于土壤中挖掘出的储能池中，所述相变蓄热材料由保温层完全包裹覆盖，保温层上方由泥土回填；所述储能介质循环单元同时与相变蓄热材料和连接在管式加热炉烟气管道中的储能外取热器相连，烟气管道中热能通过与相变蓄热材料进行热交换后储存在相变蓄热材料中，所述储能外输管道同时与相变蓄热材料相连，在需要时通过储能外输管道向外释放相变蓄热材料中储存的热能。

进一步地，所述储能介质循环单元中的循环介质为液体。

进一步地，所述相变蓄热材料采用多孔纳米蜂窝蓄热体与换热介质直接接触进行换热，蓄热材料通过自身温度的变化来储热。

进一步地，所述多孔纳米蜂窝蓄热体由三氧化二铝和二氧化钛材料烧结成型。

进一步地，所述保温层由高温水泥混合蛭石或岩石浇筑成型，外层由保温砖砌筑，保温砖外表面涂上防腐蚀涂料。

有益效果：