一种基于热化学热管的工业供蒸汽系统及方法与流程

本发明属于热化学储能与工业供蒸汽，涉及一种基于热化学热管的工业供蒸汽系统及方法。

背景技术：

1、在工业生产领域，诸多生产工艺均需要持续、稳定的中低压工艺蒸汽作为热源，蒸汽的压力、温度等参数稳定性直接决定工业生产工况的平稳性与产品质量。若蒸汽参数出现频繁波动，易导致工艺换热设备换热效率失衡、生产工况失调，造成产品合格率降低、生产原料损耗增加，严重时将触发生产设备联锁保护机制，引发生产线非计划停机，给企业带来显著的经济损失。因此，参数稳定、连续可控的供汽保障，是工业装置安全、长效、可靠运行的核心基础。目前，工业领域主流供汽方案存在明显技术缺陷，难以兼顾能源高效利用、低成本运行与稳定供汽的工业化需求。其中，传统电锅炉直接产汽方式需要实时匹配用电与产汽负荷，仅能在用户用汽时段即时耗电产汽，高品位电能直接用于蒸汽制备，能源利用灵活性极差。该方式无法有效消纳电网夜间低谷富余电能，难以通过移峰填谷的运行模式降低企业用能成本，同时无法对电网低谷电能进行就地消纳，进一步加剧了电网峰谷调控压力。相较于传统电锅炉，热化学储热供汽技术可依托储能环节实现热量制备与蒸汽供给的时空解耦，能够兼容低谷电制热、工业余热回收等多元化储热方式，具备节能性好、运行经济性优的应用潜力。但现有热化学储热供汽体系存在固有技术短板，热化学反应具有强动态、非线性特性，放热过程中反应速率、物料转化率会随反应进程持续变化，导致反应器内部气相压力持续波动。若直接将反应器产出的蒸汽对外输送，输出蒸汽的压力、温度将随之产生周期性震荡，不仅无法满足工业工艺对蒸汽参数的严苛要求，波动的蒸汽介质还会持续冲击蒸汽管道、调节阀、换热器等热力设备，引发管路振动、设备密封件老化泄漏等问题，大幅降低热力设备与管网的服役寿命，增加设备运维成本与生产安全隐患。综上，目前行业缺乏一种可兼容低谷电、外部余热多热源储热，且能够全程维持蒸汽参数稳定输出的供汽系统及配套控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于热化学热管的工业供蒸汽系统及方法，该系统及方法能够兼容低谷电、外部余热多热源储热，且能够全程维持蒸汽参数稳定输出。

2、为达到上述目的，本发明公开了一种基于热化学热管的工业供蒸汽系统，包括供能系统、热化学反应单元、供汽模块、工业热用户及备用电锅炉，其中，供能系统与热化学反应单元相连通，热化学反应单元与供汽模块相连通，供汽模块及备用电锅炉与工业热用户相连通。

3、进一步的，热化学反应单元的壳侧包括底部的水空间以及顶部的气相空间，热化学反应单元的壳侧的侧面设置有汇集筒，热化学反应单元的壳侧内设置有热化学热管，热化学热管与汇集筒相连通，热化学热管内设置有电加热器，其中，气相空间的出口经进汽阀与汇集筒相连通，回汽阀位于水空间内，汇集筒的出口与回汽阀相连通。

4、进一步的，回汽阀与进汽阀互锁。

5、进一步的，供汽模块包括供热泵、闪蒸罐、汽水分离器、缓冲水罐及回水阀；

6、水空间经供热泵与闪蒸罐的入口相连通，闪蒸罐的蒸汽出口与汽水分离器的入口相连通，闪蒸罐的出水口与缓冲水罐的入口相连通，缓冲水罐的出口经回水阀与水空间相连通，汽水分离器的出汽口与工业热用户相连通，汽水分离器的出水口与缓冲水罐的入口相连通，工业热用户的凝结水出口与缓冲水罐相连通。

7、进一步的，汽水分离器的出汽口经第一蒸汽稳压阀与工业热用户相连通。

8、进一步的，缓冲水罐的出口与备用电锅炉的入口相连通，备用电锅炉的蒸汽出口与工业热用户相连通。

9、进一步的，备用电锅炉的蒸汽出口经第二蒸汽稳压阀与工业热用户相连通。

10、进一步的，还包括供汽控制器，供汽控制器与第一蒸汽稳压阀、第二蒸汽稳压阀、备用电锅炉、回汽阀、进汽阀及供热泵相连接。

11、进一步的，供能系统包括发电系统及外部余热器，发电系统与电加热器相连通，外部余热器与水空间相连通。

12、本发明公开了一种基于热化学热管的工业供蒸汽方法，基于基于热化学热管的工业供蒸汽系统，包括以下步骤：

13、储热建压的过程为：关闭进汽阀，打开回汽阀，由谷电/电网驱动电加热器，使得热化学热管内的热化学储热物料脱水产汽，再经汇集筒汇集后经回汽阀送入水空间中冷凝回收，水空间的水温与气相空间内的气压升高，当气相空间内的气压达到预设值时，则停止储热，关闭回汽阀。

14、闪蒸供汽的过程为：供热泵将水空间内的承压高温水送入闪蒸罐中，闪蒸罐维持设定闪蒸压力，高温水减压闪蒸产汽；蒸汽进入到汽水分离器中分离，其中，分离出来的蒸汽经第一蒸汽稳压阀稳压并入用户母管，最终进入到工业热用户中，供汽过程中，供汽控制器按用户母管的压力调节供热泵流量及闪蒸罐的闪蒸压力；

15、当气相空间内的气压随放热下降时，打开进汽阀，关闭回汽阀，向热化学储热物料供汽放热，维持水空间的水温与供汽能力。

16、进一步的，还包括：闪蒸余水、汽水分离器的疏水及用户凝结水回收汇入缓冲水罐，缓冲水罐的出水经回水阀按水空间的液位回送至水空间中；回水阀的开度根据水空间的液位与缓冲水罐的液位的液位差进行控制。

17、本发明具有以下有益效果：

18、本发明所述基于热化学热管的工业供蒸汽系统及方法在具体操作时，供热泵将水空间内的承压高温水送入闪蒸罐中，闪蒸罐维持设定闪蒸压力，高温水减压闪蒸产汽；蒸汽进入到汽水分离器中分离，其中，分离出来的蒸汽经第一蒸汽稳压阀稳压并入用户母管，最终进入到工业热用户中，备用电锅炉的蒸汽出口经第二蒸汽稳压阀与工业热用户相连通，以热化学储放热反应单元为核心、采用反应器壳侧承压高温水减压闪蒸产汽，并以此工业供蒸汽，实现全程维持蒸汽参数稳定输出的目的，与此同时，供能系统包括发电系统及外部余热器，发电系统与电加热器相连通，外部余热器与水空间相连通，兼容低谷电、外部余热多热源储热，实用性极强。

1.一种基于热化学热管的工业供蒸汽系统，其特征在于，包括供能系统、热化学反应单元（1）、供汽模块（2）、工业热用户（3）及备用电锅炉（26），其中，供能系统与热化学反应单元（1）相连通，热化学反应单元（1）与供汽模块（2）相连通，供汽模块（2）及备用电锅炉（26）与工业热用户（3）相连通。

2.根据权利要求1所述的基于热化学热管的工业供蒸汽系统，其特征在于，热化学反应单元（1）的壳侧包括底部的水空间以及顶部的气相空间（11），热化学反应单元（1）的壳侧的侧面设置有汇集筒，热化学反应单元（1）的壳侧内设置有热化学热管（12），热化学热管（12）与汇集筒相连通，热化学热管（12）内设置有电加热器，其中，气相空间（11）的出口经进汽阀（13）与汇集筒相连通，回汽阀（14）位于水空间内，汇集筒的出口与回汽阀（14）相连通；回汽阀（14）与进汽阀（13）互锁。

3.根据权利要求1所述的基于热化学热管的工业供蒸汽系统，其特征在于，供汽模块（2）包括供热泵（15）、闪蒸罐（21）、汽水分离器（22）、缓冲水罐（27）及回水阀（24）；

4.根据权利要求3所述的基于热化学热管的工业供蒸汽系统，其特征在于，汽水分离器（22）的出汽口经第一蒸汽稳压阀（231）与工业热用户（3）相连通。

5.根据权利要求4所述的基于热化学热管的工业供蒸汽系统，其特征在于，缓冲水罐（27）的出口与备用电锅炉（26）的入口相连通，备用电锅炉（26）的蒸汽出口与工业热用户（3）相连通。

6.根据权利要求5所述的基于热化学热管的工业供蒸汽系统，其特征在于，备用电锅炉（26）的蒸汽出口经第二蒸汽稳压阀（232）与工业热用户（3）相连通。

7.根据权利要求6所述的基于热化学热管的工业供蒸汽系统，其特征在于，还包括供汽控制器（25），供汽控制器（25）与第一蒸汽稳压阀（231）、第二蒸汽稳压阀（232）、备用电锅炉（26）、回汽阀（14）、进汽阀（13）及供热泵（15）相连接。

8.根据权利要求4所述的基于热化学热管的工业供蒸汽系统，其特征在于，供能系统包括发电系统及外部余热器，发电系统与电加热器相连通，外部余热器与水空间相连通。

9.一种基于热化学热管的工业供蒸汽方法，其特征在于，基于权利要求6所述的基于热化学热管的工业供蒸汽系统，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的基于热化学热管的工业供蒸汽方法，其特征在于，还包括：闪蒸余水、汽水分离器（22）的疏水及用户凝结水回收汇入缓冲水罐（27），缓冲水罐（27）的出水经回水阀（24）按水空间的液位回送至水空间中；回水阀（24）的开度根据水空间的液位与缓冲水罐（27）的液位的液位差进行控制。