一种耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统的制作方法

本发明涉及一种耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统。

背景技术：

1、我国大力发展光伏和风电等新能源技术，同时储能作为新能源利用的“缓冲池”对提升新能源利用率至关重要。储热供汽技术作为一种重要技术手段能一手连接绿电或谷电，一手连接工业蒸汽用户，对绿电消纳和电力系统削峰填谷有重要意义。

2、工业蒸汽作为工业生产重要的原材料，市场需求较大，但鉴于用户需求的多样性及应用地域的不确定性，导致现有固定管网式供热方式已不能满足部分用户需求，也严重制约了社会经济的发展。而移动储热供汽技术的应用，不但能满足企业需求，而且能灵活的发挥电网或电厂储能调峰作用，对储能技术用户侧的推广有重要意义。

3、移动供热技术最关键的就是要求系统简单、储能密度高设备体积小便于运输。目前，主流的应用技术为带压储热和相变储热，两种技术情况如下：

4、压水储热技术采用水作为储热介质，对外供热只需进行降压闪蒸即可完成对外供汽，系统简单。主要应用场景为在热负荷低谷期，用汽机抽排汽将水加热并存储在带压承压储热水罐内，然后用热时，用车将储罐运至用户侧以蒸汽形式释放热量供热用户使用。该技术存在主要问题有：（1）放热时仅利用承压储热水罐自身闪蒸产生的蒸汽量较少，通常只占承压储热水罐总储水量的10-20%左右，对外供热能力有限。（2）为了提升蒸汽产生量，需要提升承压储热水罐压力、放大储水容积或采用电加热辅助，这样不但增加的系统成本，而且对于移动运输的安全性可靠性提出了更高的要求。

5、相变储热技术作为一种常规技术手段，具有储能密度高、导热系数高、对外输出热量稳定的特点，主要储能材料包含无机盐相变材料（氟化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐等）、金属相变材料（铝、铝基合金、锌基合金、镁基合金、锗基合金和镍基合金等）、硅等。但目前利用相变储热直接产生蒸汽的应用较少，该技术存在主要问题有：（1）直接利用水与相变储能材料换热，对储热容器热冲击较大，材料使用寿命短。（2）采用间接换热方式，利用中间换热介质与相变材料换热，中间换热介质再与水换热产生蒸汽，系统复杂成本较高，储热效率低不利于节能减排。

6、总体来说，在移动供热领域，单独的压水储热或相变储热在技术上的不足，较难满足工业蒸汽的市场需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统，既能提升压水储热的供热能力，又能充分利用相变储热高储热密度的优势，实现一次换热产汽，简化了系统配置，降低了成本，延长了材料使用寿命。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统，包括承压储热水罐和相变储热装置，其特征在于：还包括循环水泵、射水抽汽器、混合加热器、混温器、管路一、管路二、管路三、管路四、管路五、管路六、管路七、管路八和管路九；相变储热装置的进汽口上安装有关断阀二，出汽口上安装有关断阀三；管路一与承压储热水罐的进水口连接，在管路一上安装有关断阀五；管路二与承压储热水罐的蒸汽出口连接，在管路二上安装有关断阀七和调压阀一；承压储热水罐的出水口通过管路八与循环水泵的进水口连接，循环水泵的出水口通过管路九与射水抽汽器的进水口连接，在管路九上安装有关断阀六；混合加热器设置在承压储热水罐的水侧空间，其进口与射水抽汽器的出口相连；承压储热水罐的蒸汽出口通过管路四与相变储热装置的进汽口连接，在管路四上安装有关断阀一；混温器的一个进口通过管路六与相变储热装置的出汽口连接，另一个进口通过管路五与管路四连接，在管路五上安装有调节阀；混温器的出口通过管路七与射水抽汽器的进汽口连接，在管路七上设置有关断阀四；管路三与管路七连接，在管路三上安装有关断阀八和调压阀二。

3、本发明在承压储热水罐的汽侧空间设置有温度计一、压力计一和安全阀。

4、本发明在承压储热水罐的水侧空间设置有液位计。

5、本发明所述的相变储热装置内设置有相变储能材料。

6、本发明在管路二上安装有流量计一。

7、本发明在管路三上安装有流量计二。

8、本发明所述的相变储热装置设置有辅助电加热器。

9、本发明在管路七上设置有流量计三、温度计二、压力计二和止回阀。

10、本发明在在管路九上安装有流量计四。

11、本发明管路四和管路六上设置有联通法兰。

12、本发明所述的循环水泵布置在承压储热水罐下方。

13、本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

14、（1）利用相变储热对压水储热的饱和蒸汽进行循环加热，可实现承压储热水罐对外连续稳定供汽，可实现蒸汽蒸发比可达80%以上。

15、（2）利用相变储能一次换热即可对外产生工业蒸汽。而且利用水蒸汽做换热介质，对相变材料特别是高温相变材料的容器热冲击较小，延长了材料使用寿命。

16、（3）利用承压储热水罐热水作为驱动介质，无需引入外部驱动介质，循环泵功率较低，系统效率高。

17、（4）可实现饱和和过热蒸汽的联合供应，可满足多种蒸汽参数需求。

18、（5）系统简洁可靠，可实现模块化组装，具有多种商业应用模式。

技术特征：

1.一种耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统，包括承压储热水罐和相变储热装置，其特征在于：还包括循环水泵、射水抽汽器、混合加热器、混温器、管路一、管路二、管路三、管路四、管路五、管路六、管路七、管路八和管路九；相变储热装置的进汽口上安装有关断阀二，出汽口上安装有关断阀三；管路一与承压储热水罐的进水口连接，在管路一上安装有关断阀五；管路二与承压储热水罐的蒸汽出口连接，在管路二上安装有关断阀七和调压阀一；承压储热水罐的出水口通过管路八与循环水泵的进水口连接，循环水泵的出水口通过管路九与射水抽汽器的进水口连接，在管路九上安装有关断阀六；混合加热器设置在承压储热水罐的水侧空间，其进口与射水抽汽器的出口相连；承压储热水罐的蒸汽出口通过管路四与相变储热装置的进汽口连接，在管路四上安装有关断阀一；混温器的一个进口通过管路六与相变储热装置的出汽口连接，另一个进口通过管路五与管路四连接，在管路五上安装有调节阀；混温器的出口通过管路七与射水抽汽器的进汽口连接，在管路七上设置有关断阀四；管路三与管路七连接，在管路三上安装有关断阀八和调压阀二。

2.根据权利要求1所述的耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统，其特征在于：在承压储热水罐的汽侧空间设置有温度计一、压力计一和安全阀。

3.根据权利要求1所述的耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统，其特征在于：在承压储热水罐的水侧空间设置有液位计。

4.根据权利要求1所述的耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统，其特征在于：所述的相变储热装置内设置有相变储能材料。

5.根据权利要求1所述的耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统，其特征在于：在管路二上安装有流量计一，在管路三上安装有流量计二。

6.根据权利要求1所述的耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统，其特征在于：所述的相变储热装置设置有辅助电加热器。

7.根据权利要求1所述的耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统，其特征在于：在管路七上设置有流量计三、温度计二、压力计二和止回阀。

8.根据权利要求1所述的耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统，其特征在于：在在管路九上安装有流量计四。

9.根据权利要求1所述的耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统，其特征在于：管路四和管路六上设置有联通法兰。

10.根据权利要求1所述的耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统，其特征在于：所述的循环水泵布置在承压储热水罐下方。

技术总结本发明提供一种耦合压水储热和相变储热的蒸汽发生系统，既能提升压水储热的供热能力，又能充分利用相变储热高储热密度的优势，简化系统配置，降低成本，延长材料使用寿命。管路一与承压储热水罐连接，在管路一上安装有关断阀；管路二与承压储热水罐连接，在管路二上安装有关断阀和调压阀；承压储热水罐与循环水泵连接，循环水泵通过管路九与射水抽汽器连接，在管路九上安装有关断阀；承压储热水罐通过管路四与相变储热装置连接，在管路四上安装有关断阀；混温器通过管路五与管路四连接，在管路五上安装有调节阀；混温器通过管路七与射水抽汽器连接，在管路七上设置有关断阀；管路三与管路七连接，在管路三上安装有关断阀和调压阀。技术研发人员：王洪岩,樊星,张同翔受保护的技术使用者：中国联合工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15