一种蓄热式风热供汽供热系统及方法与流程

本发明涉及风能供热领域，特别是涉及一种蓄热式风热供汽供热系统及方法。

背景技术：

1、目前，我国北方地区供暖也逐步开启了绿色发展之路，推进北方地区冬季清洁取暖，关系到北方地区广大群众温暖过冬、雾霾天能不能减少等问题，是能源生产和消费革命、农村生活方式革命的重要内容，各种清洁供暖技术也在不同程度上得到了推广和应用。

2、按照热源不同，清洁供暖可分为清洁燃煤集中供暖(包括超低排放热电联产和超低排放燃煤锅炉供暖)、天然气供暖、电供暖、可再生能源供暖(包括太阳能、生物质、地热供暖)、工业余热供暖等几种类型。从公布的数据上看，我国北方地区清洁取暖的热源基本形成以超低排放燃煤热电联产为主、天然气供暖为辅、其他热源补充的格局。可以看出，我国供热行业依然严重依赖化石能源。2018年城市集中供热消费量中化石能源占比高达98％。供热行业低碳、减碳任务艰巨。

3、另一方面，蒸汽是工业动力之源，尤其在工业加热方面，蒸汽是很好的选择。在工业领域，蒸汽的使用没有类似采暖热水季节性的限制，具有更高的使用率。目前，我国工业使用传统燃煤锅炉的比重较大，但是随着国家对生态环保治污力度的不断加大，加上“煤改气”和“煤改电”的大力推动下，工业蒸汽领域正慢慢被燃气锅炉或电锅炉所替代，工业锅炉节能改造市场潜力巨大。而我国大部分工业用电成本并不低，所以燃气锅炉便成为目前主流的蒸汽热源机之一。

4、形势要求构建新型能源生产及消费结构，清洁燃煤供热供汽显然不再适用于将来新能源为主的新型能源结构。同样，我国天然气资源相对匮乏，很大程度上依赖进口，因此，天然气供暖供汽在未来的发展将受到一定程度的限制。然而，风能在未来能源结构中将具有较高的比例，因此，风能供热供汽具有更为宽广的发展前景。

5、风能是可再生的清洁能源，具有广阔的发展前景，现有的利用风能进行供热的系统，例如cn114810230a公开的一种与风、光联合的汽轮机储能发电及供热系统，公开了通过风力发电机组对第一熔盐电加热器供电，第一熔盐电加热器实现供热功能，但是风能受天气、地域、季节等因素限制，具有间歇性、不稳定性和季节性等特点，导致供热系统无法实现稳定的供热。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种蓄热式风热供汽供热系统，所述蓄热式风热供汽供热系统具有稳定供热等特点，具有较好的适用性。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种蓄热式风热供汽供热系统，用于给工业蒸汽用户和热用户供热，其特征在于，包括：

4、风热系统，用于对供水管道内的给水进行一次加热；

5、热蓄能供汽系统，包括第一热水三通阀、第二热水三通阀、电蓄热锅炉系统、循环水箱、换热器、蒸汽三通阀；所述第一热水三通阀设置于所述供水管道上，所述第一热水三通阀通过管道与所述电蓄热锅炉系统的进口连接，所述电蓄热锅炉系统的出口通过管道与所述工业蒸汽用户连接，且所述电蓄热锅炉系统与所述工业蒸汽用户之间的管道上设有所述蒸汽三通阀，所述蒸汽三通阀通过管道与所述换热器的热进口连接，所述换热器的热出口通过管道与所述循环水箱的进口连接；所述第一热水三通阀与所述电蓄热锅炉系统之间的管道上设有所述第二热水三通阀，所述第二热水三通阀通过管道与所述循环水箱的出口连接；所述供水管道与所述换热器的冷进口连接，所述换热器的冷出口与所述热用户连接，所述热用户通过回水管道与所述供水管道连接；所述换热器对给水进行二次加热；

6、风电系统，包括风电机组、并网开关、网源补电开关、电网；所述电网通过第一线缆与所述电蓄热锅炉系统连接，且第一线缆上设有所述网源补电开关；所述风电机组通过第二线缆与第一线缆连接，且连接点位于所述网源补电开关和所述电蓄热锅炉系统之间；第一线缆与第二线缆之间通过支路连接，支路上设有并网开关；所述网源补电开关和所述并网开关并联设置。

7、优选地，所述热蓄能供汽系统还包括蒸汽阀、供暖给水阀、冷凝水泵、供热给水泵、回水泵；所述蒸汽阀设置于所述蒸汽三通阀与所述工业蒸汽用户之间的管道上；所述供暖给水阀设置于所述换热器与所述热用户之间的管道上；所述冷凝水泵设置于所述第二热水三通阀与所述循环水箱之间的管道上；所述供热给水泵设置于所述第一热水三通阀与所述换热器之间的管道上；所述回水泵设置与所述回水管道上。

8、优选地，所述风热系统包括风轮、变速齿轮箱、压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器；所述风轮、所述变速齿轮箱与所述压缩机通过转轴连接，所述压缩机与所述冷凝器的热进口连接，所述冷凝器的热出口通过管道与所述蒸发器的冷进口连接，且所述冷凝器与所述蒸发器之间的管道上设有所述节流阀；所述蒸发器的冷出口与所述压缩机连接，所述冷凝器的冷进口和冷出口均与供水管道连接；所述冷凝器对所述供水管道内的给水进行一次加热。

9、优选地，所述风电系统还包括逆变器、电度表和双向电度表，所述双向电度表设置于第一线缆上，支路与第一线缆的连接点位于所述双向电度表和网源补电开关之间；所述逆变器、所述电度表设置于第二线缆上。

10、优选地，所述蓄热式风热供汽供热系统还包括智能控制系统，所述智能控制系统与所述风热系统、所述热蓄能供汽系统、所述风电系统均电连接。

11、本发明还提供了一种蓄热式风热供汽供热方法，包括所述的蓄热式风热供汽供热系统，所述蓄热式风热供汽供热方法包括风能加热过程、风能和电能供电过程、供汽供热过程；

12、所述风能加热过程包括以下步骤：

13、风能带动风轮转动，所述风轮带动转轴转动，转轴通过变速齿轮箱变速后带动压缩机工作，所述压缩机内的低温低压气态制冷剂压缩成为高温高压液态制冷剂，高温高压液态制冷剂进入冷凝器内与供水管道的给水换热，换热后成为低温高压液态制冷剂，通过节流阀后成为低温低压液态制冷剂，再进入蒸发器内与空气换热，换热后成为低温低压气态制冷剂，最后进入所述压缩机内进行下一次循环。

14、优选地，所述风能和电能供电过程包括以下步骤：

15、风能资源丰富时，打开并网开关，关闭网源补电开关，风能带动风电机组工作，所述风电机组产生的部分电能通过第二线缆、第一线缆输送给电蓄热锅炉系统，所述风电机组产生的另一部分电能通过第二线缆、支路、第一线缆输送给电网；

16、风能资源匮乏时，打开所述网源补电开关，关闭所述并网开关，风能带动风电机组工作，所述风电机组产生的电能通过第二线缆、第一线缆输送给所述电蓄热锅炉系统，所述电网通过第一线缆对所述电蓄热锅炉系统供电。

17、优选地，所述供汽供热过程包括以下步骤：

18、所述风热系统对所述供水管道的给水一次加热，一次加热后的给水分为两路，一路给水进入换热器内进行换热，成为二次加热的给水，二次加热的给水供给热用户；所述热用户使用后的给水通过回水管道进入所述供水管道内参与下一次循环；

19、另一路给水进入所述电蓄热锅炉系统内加热成为蒸汽，蒸汽分为两路，一路直接供给工业蒸汽用户，另一路进入所述换热器内进行换热，蒸汽换热后成为液态水并进入循环水箱内，所述循环水箱内的液态水进入所述电蓄热锅炉系统内参与下一次循环。

20、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

21、上述技术方案中所提供的一种蓄热式风热供汽供热系统，通过风热系统对给水进行一次加热，部分一次加热后的给水进入电蓄热锅炉系统进行加热形成蒸汽，蒸汽分为两路，一路直接供给工业蒸汽用户，另一路进入换热器内换热成为液态水，并进入循环水箱内，循环水箱内的液态水汇合一次加热的给水再次进入电蓄热锅炉系统内参与循环。另一部分一次加热后的给水进入换热器内进行二次加热，二次加热后的给水供给热用户。换热器可保证二次加热后的给水的温度达到标准要求，供热稳定性更佳。然后，当风能资源丰富时，风能带动风电机组转动，风电机组产生的电能供给电蓄热锅炉系统后还有剩余，剩余电能即可并入电网供给别的用户；当风能资源匮乏时，风电机组产生的电能不足以支撑电蓄热锅炉系统的消耗，此时电网也对电蓄热锅炉系统进行供电，保证电蓄热锅炉系统正常工作。蓄热式风热供汽供热系统可在风能资源丰富时通过电蓄热锅炉系统对风能进行储存，实现风能的延时利用，保证了系统全运行周期内的清洁供热供汽，并且在风能资源匮乏时通过电网保证电蓄热锅炉系统的正常工作，最终保证系统供热的稳定性。