基于固体蓄热蒸汽制备高品质过热蒸汽的装置及方法与流程

本发明属于过热蒸汽制备，特别是涉及一种基于固体蓄热蒸汽制备高品质过热蒸汽的装置及方法。

背景技术：

1、在饱和状态下的液体称为饱和液体，其对应的蒸汽是饱和蒸汽，但最初只是湿饱和蒸汽，待饱和水中的水分完全蒸发后才是干饱和蒸汽，干饱和蒸汽属于低品质热能。蒸汽从不饱和到湿饱和干饱和的过程温度是不增加的(湿饱和到干饱和温度保持不变)，干饱和蒸汽在定压条件下继续加热则温度会上升成为高品质过热蒸汽。过热蒸汽广泛用作将热能转化为机械能的工作介质，其效率远高于一般蒸汽。

2、固体蓄热技术主要是将低谷电转换成热能储存起来，根据不同热需求将热能转换成热水、热风、蒸汽、导热油，用于大面积城市供暖或工业生产。目前，现有技术中利用固体蓄热技术生产低品质饱和蒸汽较为普遍，但是对于生产高品质过热蒸汽却暂无有效解决方法。

技术实现思路

1、本发明在于提供基于一种固体蓄热蒸汽制备高品质过热蒸汽的装置及方法，其目的是为了解决上述背景技术中所提出的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明为一种基于固体蓄热蒸汽制备高品质过热蒸汽的装置，包括固体蓄热电锅炉、风水换热器、高温风机、汽水分离器、蒸汽换热器以及分汽缸；所述固体蓄热电锅炉与风水换热器之间通过高温风输出管道相连接；所述风水换热器与高温风机之间通过低温风输送管道相连接；所述高温风机与固体蓄热电锅炉之间通过低温风回流管道相连接；所述汽水分离器与风水换热器之间通过汽水输送管道相连接；所述蒸汽换热器包括水平设置的罐体；所述罐体内填充有熔盐；所述罐体的一端部内装设有换热管组件；所述罐体的一端面并排连接有饱和蒸汽输送接口和过热蒸汽输出接口；所述饱和蒸汽输送接口与汽水分离器之间通过饱和蒸汽输送管道相连接；所述过热蒸汽输出接口与分汽缸之间通过过热蒸汽输送管道相连接；所述罐体上并排装设有多个熔盐电加热器；所述熔盐电加热器具有电加热管；所述电加热管竖直插接于罐体内；所述罐体的另一端部装设有熔盐泵；所述熔盐泵的输入端具有熔盐抽出管；所述熔盐抽出管竖直插接于罐体内；所述熔盐泵的输出端连接有熔盐循环管；所述熔盐循环管的输出端连接于罐体的一端部上。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述罐体的另一端下部设置有与熔盐抽出管相对应的熔盐汇集凹槽；所述熔盐抽出管的输入端插接于熔盐汇集凹槽内；所述熔盐汇集凹槽的底壁连接有熔盐排出管；所述熔盐排出管上装设有排泄阀。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述换热管组件包括竖直固定于罐体一端部内的支撑板；所述支撑板的下部并排开设有多个饱和蒸汽输入孔；所述支撑板的上部并排开设有多个与饱和蒸汽输入孔相对应的过热蒸汽排出孔；所述饱和蒸汽输入孔与过热蒸汽排出孔之间通过换热管相连接；所述换热管设置于支撑板与熔盐电加热器之间；所述支撑板远离换热管的一侧面水平固定有分隔板；所述分隔板、支撑板的下部及罐体的端壁之间形成饱和蒸汽汇集腔室；所述饱和蒸汽输送接口设置于饱和蒸汽汇集腔室的侧壁上；所述分隔板、支撑板的上部及罐体的端壁之间形成过热蒸汽汇集腔室；所述过热蒸汽输出接口设置于过热蒸汽汇集腔室的侧壁上。

6、一种如上所述的基于固体蓄热蒸汽制备高品质过热蒸汽的方法，包括如下步骤：

7、步骤一、固体蓄热电锅炉利用夜间谷电、弃风电或弃光电时间段内电能加热内部的蓄热合金，进行热能储备；

8、步骤二、开启高温风机后，固体蓄热电锅炉内的高温空气经过高温风输出管道进入风水换热器内；风水换热器中的水通过高温空气加热后形成汽水混合态，汽水混合态膨胀后上升并通过汽水输送管道进入汽水分离器内；同时，进入风水换热器内的高温空气通过与风水换热器中的水换热后形成低温空气，低温空气通过低温风输送管道、高温风机及低温风回流管道回流至固体蓄热电锅炉进行循环加热；

9、步骤三、熔盐电加热器经电加热管对罐体的熔盐进行加热；同时，熔盐泵经熔盐抽出管将罐体另一端部处的熔盐抽走，被抽走的熔盐经过熔盐泵及熔盐循环管输送至罐体的一端部内，以实现对换热管的均衡加热；

10、步骤四、汽水分离器将汽水混合态分离出饱和蒸汽，饱和蒸汽继续上升并通过饱和蒸汽输送管道、饱和蒸汽输送接口、饱和蒸汽汇集腔室及饱和蒸汽输入孔输送至换热管内进行换热；饱和蒸汽经过换热管换热后形成过热蒸汽，过热蒸汽从换热管及过热蒸汽排出孔输送至过热蒸汽汇集腔室内，最后过热蒸汽经过过热蒸汽输出接口及过热蒸汽输送管道进入分汽缸。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤三中，当熔盐电加热器停止工作后且需要将罐体内的熔盐排出时，打开排泄阀，然后通过熔盐汇集凹槽及熔盐排出管将罐体内的熔盐排出。

12、本发明具有以下有益效果：

13、本发明通过利用固体蓄热电锅炉内的高温空气经过高温风输出管道进入风水换热器内，风水换热器中的水通过高温空气加热后形成汽水混合态，汽水混合态膨胀后上升并通过汽水输送管道进入汽水分离器内，同时进入风水换热器内的高温空气通过与风水换热器中的水换热后形成低温空气，低温空气通过低温风输送管道、高温风机及低温风回流管道回流至固体蓄热电锅炉进行循环加热，熔盐电加热器经电加热管对罐体的熔盐进行加热，同时熔盐泵经熔盐抽出管将罐体另一端部处的熔盐抽走，被抽走的熔盐经过熔盐泵及熔盐循环管输送至罐体的一端部内，以实现对换热管的均衡加热，汽水分离器将汽水混合态分离出低品质饱和蒸汽，低品质饱和蒸汽继续上升并通过饱和蒸汽输送管道、饱和蒸汽输送接口、饱和蒸汽汇集腔室及饱和蒸汽输入孔输送至换热管内进行换热，低品质饱和蒸汽经过换热管换热后形成高品质过热蒸汽，高品质过热蒸汽从换热管及过热蒸汽排出孔输送至过热蒸汽汇集腔室内，最后高品质过热蒸汽经过过热蒸汽输出接口及过热蒸汽输送管道进入分汽缸，从而基于固体蓄热技术实现低品质饱和蒸汽到高品质过热蒸汽的过渡，解决了现有固体蓄热技术无法产生高品质过热蒸汽的问题。

14、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.基于固体蓄热蒸汽制备高品质过热蒸汽的装置，其特征在于，包括固体蓄热电锅炉(1)、风水换热器(2)、高温风机(3)、汽水分离器(4)、蒸汽换热器(5)以及分汽缸(6)；

2.根据权利要求1所述的基于固体蓄热蒸汽制备高品质过热蒸汽的装置，其特征在于，所述罐体(7)的另一端下部设置有与熔盐抽出管(14)相对应的熔盐汇集凹槽(16)；所述熔盐抽出管(14)的输入端插接于熔盐汇集凹槽(16)内。

3.根据权利要求2所述的基于固体蓄热蒸汽制备高品质过热蒸汽的装置，其特征在于，所述熔盐汇集凹槽(16)的底壁连接有熔盐排出管(17)；所述熔盐排出管(17)上装设有排泄阀(18)。

4.根据权利要求2或3所述的基于固体蓄热蒸汽制备高品质过热蒸汽的装置，其特征在于，所述换热管组件(8)包括竖直固定于罐体(7)一端部内的支撑板(801)；所述支撑板(801)的下部并排开设有多个饱和蒸汽输入孔(802)；所述支撑板(801)的上部并排开设有多个与饱和蒸汽输入孔(802)相对应的过热蒸汽排出孔(803)；所述饱和蒸汽输入孔(802)与过热蒸汽排出孔(803)之间通过换热管(804)相连接；所述换热管(804)设置于支撑板(801)与熔盐电加热器(11)之间；所述支撑板(801)远离换热管(804)的一侧面水平固定有分隔板(805)；所述分隔板(805)、支撑板(801)的下部及罐体(7)的端壁之间形成饱和蒸汽汇集腔室(806)；所述饱和蒸汽输送接口(9)设置于饱和蒸汽汇集腔室(806)的侧壁上；所述分隔板(805)、支撑板(801)的上部及罐体(7)的端壁之间形成过热蒸汽汇集腔室(807)；所述过热蒸汽输出接口(10)设置于过热蒸汽汇集腔室(807)的侧壁上。

5.一种如权利要求4所述的基于固体蓄热蒸汽制备高品质过热蒸汽的方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的基于固体蓄热蒸汽制备高品质过热蒸汽的方法，其特征在于，所述步骤三中，当熔盐电加热器(11)停止工作后且需要将罐体(7)内的熔盐排出时，打开排泄阀(18)，然后通过熔盐汇集凹槽(16)及熔盐排出管(17)将罐体(7)内的熔盐排出。

技术总结本发明公开了一种基于固体蓄热蒸汽制备高品质过热蒸汽的装置及方法，涉及过热蒸汽制备技术领域。本发明包括固体蓄热电锅炉、风水换热器、高温风机、汽水分离器、蒸汽换热器以及分汽缸；蒸汽换热器包括水平设置的罐体；罐体内填充有熔盐；罐体的一端部内装设有换热管组件；罐体上并排装设有多个熔盐电加热器；熔盐电加热器具有电加热管；电加热管竖直插接于罐体内；罐体的另一端部装设有熔盐泵；熔盐泵的输入端具有熔盐抽出管；熔盐抽出管竖直插接于罐体内；熔盐泵的输出端连接有熔盐循环管；熔盐循环管的输出端连接于罐体的一端部上。本发明基于固体蓄热技术，能够生产高品质过热蒸汽，具有较高的市场应用价值。技术研发人员：章文扬,李洋,韩京辉受保护的技术使用者：安徽中科储能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13