一种利用固体颗粒储热的系统

本发明涉及储热设备，特别是涉及一种利用固体颗粒储热的系统。

背景技术：

1、利用低谷电将储热材料加热到数百度的高温后以热能方式进行存储，在非低谷时通过换热装置将热量按需释放，以实现热水、蒸汽供给，达到全天均衡供热的效果，是提高新能源利用率的有效方法。与传统的抽水蓄能、电化学储能等储电技术方式相比，利用储热系统进行谷电利用的优势在于储热系统成本不高，易于推广，使用寿命长，易于维护。储热技术按储热介质不同可分为显热储热、潜热储热及热化学储热三类。热化学储热利用正、逆化学反应的热效应进行储放热，技术成熟度较低：潜热储热利用材料的相变潜热储热，尚无成熟的商业应用示范：显热储热利用材料自身的比热容，通过温度变化进行热量的储放，技术最成熟。目前的显热储热材料如水、熔盐等工作温度区间较窄，相同储热容量下使用储热材料量较大。采用陶粒沙。石英沙。河沙等固体颗粒作为储热材料时，其工作温度范围较宽，通常可以达-40℃-1300℃，材料化学性质稳定，易于获得。由于固体颗粒工作温度范围较宽，作为显热储热时可以通过提高储热温差的方式提高其储热密度。中国专利cn209415569u公布了一种发电厂熔融盐储热发电及供暖系统，将低谷电能转化为熔融盐热能储存起来用于供暖，或者尖峰时段熔融盐放热带动热力循环发电系统进行发电。熔盐工作温度区间为凝固温度和分解温度之间，通常低于300℃，导致其储热密度不够高。中国专利cn112393210公开了一种相变储热供蒸汽技术，储热器中安装有盘管组件并且封装有高温相变储热材料和电加热管，该装置集成度高，具有较高的储热密度，但是高温相变材料通常具有较强的腐蚀性，成本较高。中国专利cn111075668a公开了一种利用固体颗粒储热的储电系统，但其采用提升机运输高温的固体颗粒，技术风险大，自耗能高。中国专利cn113323828a公布了一种高效颗粒储热综合利用系统及方法，采用送风机推动固体颗粒在换热器中的流动，自耗能高。中国专利cn114777545a公开了一种储换热一体的固体颗粒储热设备，换热管直接埋入固体颗粒之中，固体颗粒不流动，传热效果差。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种利用固体颗粒储热的系统，以解决上述现有技术存在的问题，通过固体颗粒储热对电力进行储存，在电能富余时将电能通过电加热转换为固体颗粒的热能进行存储，存储的高温固体颗粒加热给水制取蒸汽。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种利用固体颗粒储热的系统，包括电加热固体颗粒系统、固体颗粒加热给水产生蒸汽系统和颗粒储罐输运系统；

4、所述电加热固体颗粒系统包括由顶部到底部依次设置的低温颗粒储罐、电加热颗粒装置和高温颗粒储罐，所述低温颗粒储罐的出口与所述电加热颗粒装置的入口连接，所述电加热颗粒装置的出口与所述高温颗粒储罐的入口连接；

5、所述固体颗粒加热给水产生蒸汽系统包括由顶部到底部依次设置的高温颗粒储罐、颗粒蒸汽发生系统和低温颗粒储罐，所述高温颗粒储罐的出口与所述颗粒蒸汽发生系统的颗粒入口连接，所述颗粒蒸汽发生系统的颗粒出口与所述低温颗粒储罐的入口连接；

6、所述颗粒储罐输运系统包括储罐水平输运平台和储罐竖直输运平台，所述低温颗粒储罐和所述高温颗粒储罐通过所述储罐水平输运平台和储罐竖直输运平台实现水平方向和竖直方向的移动。

7、优选地，所述低温颗粒储罐为存储温度较低的固体颗粒的罐体，具有保温功能，其顶部开口为固体颗粒的进料口，底部为固体颗粒的出料口，出料口处带有低温颗粒储罐出口阀门。

8、优选地，所述电加热颗粒装置为利用电能将颗粒加热的装置，具有保温功能，其顶部开口为固体颗粒的进料口，底部为固体颗粒的出料口，所述出料口处带有电加热颗粒装置出口阀门。

9、优选地，所述高温颗粒储罐为存储温度较高的固体颗粒的罐体，具有保温功能，其顶部开口为固体颗粒的进料口，底部为固体颗粒的出料口，所述出料口处带有高温颗粒储罐颗粒出口阀门。

10、优选地，所述颗粒蒸汽发生系统能够将颗粒存储能量释放给给水进而获得蒸汽的装置，所述颗粒蒸汽发生系统的出料口处带有颗粒蒸汽发生系统颗粒出口阀门。

11、优选地，所述颗粒蒸汽发生系统的一侧分别设置有蒸汽出口和给水进口，所述给水进口通过给水泵连接给水。

12、优选地，还包括由底部到顶部依次设置的平台一、平台二和平台三，所述电加热固体颗粒系统的所述低温颗粒储罐、电加热颗粒装置和高温颗粒储罐分别设置于所述平台三、平台二和平台一的一侧，所述固体颗粒加热给水产生蒸汽系统的高温颗粒储罐、颗粒蒸汽发生系统和低温颗粒储罐分别设置于所述平台三、平台二和平台一的另一侧；所述平台一上的所述低温颗粒储罐与所述高温颗粒储罐之间设置有一储罐水平输运平台，所述平台三上的所述高温颗粒储罐与所述低温颗粒储罐之间也设置有一储罐水平输运平台，所述储罐竖直输运平台设置于两个储罐水平输运平台之间。

13、优选地，还包括由底部到顶部依次设置的平台一、平台二、平台三、平台四和平台五，所述电加热固体颗粒系统的所述低温颗粒储罐、电加热颗粒装置和高温颗粒储罐分别设置于所述平台五、平台四和平台三上，所述固体颗粒加热给水产生蒸汽系统的高温颗粒储罐、颗粒蒸汽发生系统和低温颗粒储罐分别设置于所述平台三、平台二和平台一上；所述平台三上的两个所述高温颗粒储罐之间设置有所述储罐水平输运平台，所述平台五上的所述低温颗粒储罐与所述平台一上的所述低温颗粒储罐之间通过所述储罐水平输运平台、储罐竖直输运平台连接。

14、本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

15、(1)可以利用固体颗粒存储热量，具有使用温度范围宽、成本低，运维费用低等优势。

16、(2)对颗粒储罐进行整体移动，储罐外表面温度低，避免了高温运输。

17、(3)固体颗粒在电加热颗粒装置和颗粒蒸汽发生系统中依靠重力流动，耗能低。

18、(4)系统容量可根据需求灵活设计，可提供热水、饱和蒸汽和过热蒸汽等，具有广阔的应用场景。

技术特征：

1.一种利用固体颗粒储热的系统，其特征在于：包括电加热固体颗粒系统、固体颗粒加热给水产生蒸汽系统和颗粒储罐输运系统；

2.根据权利要求1所述的利用固体颗粒储热的系统，其特征在于：所述低温颗粒储罐为存储温度较低的固体颗粒的罐体，具有保温功能，其顶部开口为固体颗粒的进料口，底部为固体颗粒的出料口，出料口处带有低温颗粒储罐出口阀门。

3.根据权利要求1所述的利用固体颗粒储热的系统，其特征在于：所述电加热颗粒装置为利用电能将颗粒加热的装置，具有保温功能，其顶部开口为固体颗粒的进料口，底部为固体颗粒的出料口，所述出料口处带有电加热颗粒装置出口阀门。

4.根据权利要求1所述的利用固体颗粒储热的系统，其特征在于：所述高温颗粒储罐为存储温度较高的固体颗粒的罐体，具有保温功能，其顶部开口为固体颗粒的进料口，底部为固体颗粒的出料口，所述出料口处带有高温颗粒储罐颗粒出口阀门。

5.根据权利要求1所述的利用固体颗粒储热的系统，其特征在于：所述颗粒蒸汽发生系统能够将颗粒存储能量释放给水进而获得蒸汽的装置，所述颗粒蒸汽发生系统的出料口处带有颗粒蒸汽发生系统颗粒出口阀门。

6.根据权利要求1所述的利用固体颗粒储热的系统，其特征在于：所述颗粒蒸汽发生系统的一侧分别设置有蒸汽出口和给水进口，所述给水进口通过给水泵连接给水。

7.根据权利要求1所述的利用固体颗粒储热的系统，其特征在于：还包括由底部到顶部依次设置的平台一、平台二和平台三，所述电加热固体颗粒系统的所述低温颗粒储罐、电加热颗粒装置和高温颗粒储罐分别设置于所述平台三、平台二和平台一的一侧，所述固体颗粒加热给水产生蒸汽系统的高温颗粒储罐、颗粒蒸汽发生系统和低温颗粒储罐分别设置于所述平台三、平台二和平台一的另一侧；所述平台一上的所述低温颗粒储罐与所述高温颗粒储罐之间设置有一储罐水平输运平台，所述平台三上的所述高温颗粒储罐与所述低温颗粒储罐之间也设置有一储罐水平输运平台，所述储罐竖直输运平台设置于两个储罐水平输运平台之间。

8.根据权利要求1所述的利用固体颗粒储热的系统，其特征在于：还包括由底部到顶部依次设置的平台一、平台二、平台三、平台四和平台五，所述电加热固体颗粒系统的所述低温颗粒储罐、电加热颗粒装置和高温颗粒储罐分别设置于所述平台五、平台四和平台三上，所述固体颗粒加热给水产生蒸汽系统的高温颗粒储罐、颗粒蒸汽发生系统和低温颗粒储罐分别设置于所述平台三、平台二和平台一上；所述平台三上的两个所述高温颗粒储罐之间设置有所述储罐水平输运平台，所述平台五上的所述低温颗粒储罐与所述平台一上的所述低温颗粒储罐之间通过所述储罐水平输运平台、储罐竖直输运平台连接。

9.按照权利要求1所述的利用固体颗粒储热的系统，其特征在于：所述的固体颗粒的粒径范围为0.2-2mm，固体颗粒为陶瓷或天然沙石，使用温度范围为-40℃-1300℃。

技术总结本发明公开了一种利用固体颗粒储热的系统，涉及储热设备技术领域，采用固体颗粒作为储热材料，利用电能加热固体颗粒，通过固体颗粒蒸汽发生系统制取蒸汽。系统包括低温颗粒储罐、电加热颗粒装置、高温颗粒储罐、颗粒蒸汽发生系统、储罐水平输运平台、储罐竖直输运平台等设备，固体颗粒在电加热颗粒装置和颗粒蒸汽发生系统中靠重力自上而下流动，低温颗粒储罐和高温颗粒储罐通过储罐水平输运平台、储罐竖直输运平台实现整体移动。本发明适用于电能转换为热能用于热发电、产蒸汽及热水领域，在工农业领域具有广阔应用前景。技术研发人员：白凤武,王腾月,王志峰受保护的技术使用者：中国科学院电工研究所技术研发日：技术公布日：2024/1/15