一种电热储能供蒸汽系统的制作方法

1.本发明属于蓄热节能技术领域，具体涉及一种电热储能供蒸汽系统。


背景技术：

2.近年来，随着全球气候变暖加剧，减少化石能源的利用，降低温室气体排放等问题备受关注。风能、太阳能等可再生能源发电技术应运而生，并得到空前发展，同时给电网的稳定性带来巨大挑战，风光电的消纳问题也日益突出，弃风弃光现象普遍存在，造成了极大的能源浪费和经济损失，储能技术为减少能源浪费和增大能源利用率提供了可能。
3.现有的蓄热储能大部分是利用蒸汽蓄热器通过对蒸汽的储存与再释放来完成能量的转化与利用，然而此种方法存在以下不足：1、蓄热器蓄热能力差、储存能量小；2、蒸汽蓄热器表面作为蒸汽储能罐，实则相当于蒸汽缓冲罐，存储的是蒸汽；3、蒸汽在蓄热器中先由气态转化为液态，再由液态转化为气态需要经过两次转化，从而造成较多热量损失。
4.鉴于以上因素，本发明提出一种电热储能供蒸汽系统。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种电热储能供蒸汽系统。
6.本发明解决所述技术问题采用的技术方案如下：
7.一种电热储能供蒸汽系统，包括电加热器、蓄热球罐、循环泵组、蒸汽干燥器和分汽缸；其特征在于，所述电加热器上部的给水入口连接外部除氧水供给装置，电加热器上端的饱和水出口与蓄热球罐上部的饱和水入口连接，蓄热球罐下端的循环水出口通过循环泵组与电加热器下端的再循环水入口连接；蓄热球罐不存满高温高压饱和水，留出闪蒸空间；蓄热球罐上端的蒸汽出口与蒸汽干燥器的蒸汽入口连接，蒸汽干燥器的蒸汽出口与分汽缸连接；
8.所述分汽缸包括高压分汽缸和低压分汽缸；高压分汽缸的蒸汽入口与原有供蒸汽设备连接，高压分汽缸的蒸汽出口与低压分汽缸的蒸汽入口连接，低压分汽缸的蒸汽入口同时与蒸汽干燥器的蒸汽出口连接，低压分汽缸的蒸汽出口连接用热侧；高压分汽缸的蒸汽出口端设有一号自动调节阀，低压分汽缸的蒸汽入口端设有二号自动调节阀；
9.该系统具有自动调节压力和流量功能；自动调节压力时，一号自动调节阀受到阀前和阀后压力两种信号控制，二号自动调节阀起到减压作用；当高压分汽缸内的压力上升到给定值时，一号自动调节阀受到阀前压力信号控制将自动开启，同时开启二号自动调节阀，将高压分汽缸内的蒸汽向低压分汽缸输送，使高压分汽缸内的压力降低；当高压分液缸内的压力下降到低于给定值时，一号自动调节阀自动关闭，高压分汽缸停止输汽，此过程中一号自动调节阀的作用是维持原有供蒸汽设备压力稳定；当蓄热球罐中所供蒸汽不足以满足用热侧的需求时，即使在原有供蒸汽设备的压力低于给定值的情况下，一号自动调节阀受到阀后压力信号控制将自动开启，同时开启二号自动调节阀，将高压分汽缸内的蒸汽输
送至低压分汽缸，从而保证低压分汽缸的供汽能力，此过程中一号自动调节阀的作用是保证用热侧需求；
10.当用热侧开始用汽后，低压分汽缸内的压力下降到给定值时，一号自动调节阀和二号自动调节阀随即开启进行供汽；当高压分汽缸的供汽量大于用热侧的耗汽量时，二号自动调节阀的阀前压力上升，此时二号自动调节阀的开度减小，一号自动调节阀也受到其阀后压力升高的影响开度随之减小；当用热侧的耗汽量大于高压分汽缸的供汽量时，二号自动调节阀的阀前压力减小，二号自动调节阀的开度增大，同时蓄热球罐中的高温高压饱和水发生闪蒸生成蒸汽，向用热侧供汽，保证低压分汽缸内的压力一定；
11.自动调节流量时，系统向用热侧输送的蒸汽量保持定值，此时一号自动调节阀为压力自动调节阀，二号自动调节阀为流量自动调节阀，二号自动调节阀与低压分汽缸之间设有流量孔板；系统将流量孔板前、后的压力差与给定值比较，并生成脉冲信号用以控制二号自动调节阀的开度；当直接来自高压分汽缸的供汽量与用热侧的耗汽量平衡时，此时高压分汽缸内的蒸汽直接经一号自动调节阀、二号自动调节阀以及流量孔板进入到低压分汽缸；当高压分汽缸的供汽量大于用热侧的耗汽量时，流量孔板前、后的压力差变大，此时系统控制二号自动调节阀的开度减小，使流量孔板前、后的压力差保持不变，一号自动调节阀受到阀后压力升高的影响而开度减小；当高压分汽缸的供汽量小于用热侧的耗汽量时，流量孔板前、后的压力差变小，此时系统控制二号自动调节阀的开度增大，蓄热球罐中的高温高压饱和水发生闪蒸生成蒸汽，向用热侧供汽。
12.进一步的，所述电加热器的饱和水出口与蓄热球罐的饱和水入口的连接管道伸入蓄热球罐内一段距离，管道末端设有呈环形或菱形的折弯部，折弯部上布满出水孔。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
14.(1)本发明的电加热器将夜间低谷电或弃风光电作为能量来源，将低品质电能转化为高品质热能存储在高温高压饱和水中，加强了清洁能源的消纳，提高电网稳定性和电能使用率。高温高压饱和水直接存储在蓄热球罐中，与现有的蓄蒸汽系统，减少了一个“闪蒸罐”，当用热侧有用热需求时，连接蓄热球罐的蒸汽管道内的压力降低，高温高压饱和水在蓄热球罐的上部空间发生闪蒸生成蒸汽，存储的热量以高温蒸汽的形式对用热侧进行供热，提高系统储能量的同时降低了系统的运行成本。蓄热球罐、电加热器、循环泵组构成一个闭式循环，当蓄热球罐中饱和水温度下降时，可通过循环泵组将温度下降的饱和水通入电加热器中进行再加热，可利用夜间低谷电进行长时间储存。
15.(2)本发明的系统直接与用热侧和厂区原有供蒸汽设备连接，具有自动调节压力和流量的能量，既保证系统准确操作的同时又可以保证供汽稳定性。
16.(3)与现有的蓄蒸汽系统相比较，本系统中蓄热介质只发生一次相态转变，由液态转变为气态，相态变化较少，提高系统的储能效率，减少了系统的热量损失，蓄热设备体积相应减小，系统占地面积减小。
附图说明
17.图1是本发明的整体结构示意图；
18.图2是本发明自动调节压力的结构示意图；
19.图3是本发明自动调节流量的结构示意图；
20.图中，1、电加热器；2、蓄热球罐；3、循环泵组；4、蒸汽干燥器；5、分汽缸；6、折弯部；7、高压分汽缸；8、低压分汽缸；9、一号自动调节阀；10、二号自动调节阀；11、一号止回阀；12、一号截止阀；13、二号截止阀；14、二号止回阀；15、流量孔板。
具体实施方式
21.下面结合实施例及附图给出具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明的技术方案，不限制本技术的保护范围。
22.参照图1，本发明提供一种电热储能供蒸汽系统，包括电加热器1、蓄热球罐2、循环泵组3、蒸汽干燥器4和分汽缸5；
23.所述电加热器1上设置有给水入口、再循环水入口和饱和水出口；电加热器1的给水入口通过给水管道连接外部除氧水供给装置，用于通入除氧水；电加热器1的饱和水出口通过饱和水管道与蓄热球罐2上部的饱和水入口连接，饱和水管道上设有一号止回阀11和一号截止阀12，一号止回阀11可防止在电加热器1放热时，饱和水管道内的高温高压饱和水倒流引起水击；饱和水管道伸入蓄热球罐2内一段距离，且饱和水管道的末端设有呈环形或菱形的折弯部6，折弯部6上布满出水孔，从电加热器1中出来的高温高压饱和水经过折弯部6进入蓄热球罐2中，避免与蓄热球罐2中存储的水发生剧烈冲击，防止蓄热球罐2震动；蓄热球罐2下部的循环水出口通过循环泵组3与电加热器1的再循环水入口连接，蓄热球罐2上部的蒸汽出口通过蒸汽管道与蒸汽干燥器4的蒸汽入口连接，蒸汽干燥器4的蒸汽出口通过蒸汽管道与分汽缸5连接，蓄热球罐2的蒸汽出口端设有二号截止阀13和二号止回阀14，二号止回阀14可防止蒸汽倒流进入蓄热球罐2中引起罐中气体空间压力增大；蓄热球罐2内不存满高温高压饱和水，上部留出部分空间，用于闪蒸产生蒸汽；
24.所述分汽缸5包括高压分汽缸7和低压分汽缸8；高压分汽缸7的蒸汽入口通过蒸汽管道与原有供蒸汽设备(燃气或燃煤)连接，高压分汽缸7的蒸汽出口通过蒸汽管道与低压分汽缸8的蒸汽入口连接，低压分汽缸8的蒸汽入口同时与蒸汽干燥器4的蒸汽出口连接，低压分汽缸8的蒸汽出口连接用热侧；高压分汽缸7的蒸汽出口端设有一号自动调节阀9，低压分汽缸8的蒸汽入口端设有二号自动调节阀10。
25.本发明的系统具有自动调节压力和流量功能；参照图2的自动调节压力结构示意图，自动调节压力时，一号自动调节阀9受到阀前和阀后压力两种信号控制，二号自动调节阀10起到减压作用；当高压分汽缸7内的压力上升到给定值时，一号自动调节阀9受到阀前压力信号控制将自动开启，同时开启二号自动调节阀10，将高压分汽缸7内的蒸汽向低压分汽缸8输送，使高压分汽缸7内的压力降低；当高压分液缸7内的压力下降到低于给定值时，一号自动调节阀9自动关闭，高压分汽缸7停止输汽，此过程中一号自动调节阀9的主要作用是维持原有供蒸汽设备压力稳定。当蓄热球罐2中所供蒸汽不足以满足用热侧的需求时，需要通过高压分汽缸7进行短时补给，也就是即使在原有供蒸汽设备的压力低于给定值的情况下，一号自动调节阀9受到阀后压力信号控制将自动开启，同时开启二号自动调节阀10，将高压分汽缸7内的蒸汽输送至低压分汽缸8，从而保证低压分汽缸8的供汽能力，优先满足用热侧的需求，此过程中一号自动调节阀9的主要作用是保证用热侧的需求。
26.受到蓄热球罐2内的压力以及蒸汽干燥器4与低压分汽缸8之间的蒸汽管道内的压力影响，二号自动调节阀10入口侧的压力变化幅度较大，出口侧的压力随用热侧耗汽量的
变化而有较大变化，即使二号自动调节阀10的阀前阀后压差较大，也必须保证低压分汽缸8内的压力一定，此时二号自动调节阀10的主要作用是维持低压分汽缸8内的压力稳定。当用热侧开始用汽后，低压分汽缸8内的压力下降到给定值时，一号自动调节阀9和二号自动调节阀10随即开启进行供汽；二号自动调节阀10的开度随用热侧耗气量的不同而不同，当高压分汽缸7的供汽量大于用热侧的耗汽量时，二号自动调节阀10的阀前压力上升，此时二号自动调节阀10的开度减小，一号自动调节阀9也受到其阀后压力升高的影响开度随之减小。当用热侧的耗汽量大于高压分汽缸7的供汽量时，二号自动调节阀10的阀前压力减小，其开度增大，同时蓄热球罐2内的压力大于二号自动调节阀10的阀前压力，蓄热球罐2蒸汽出口端的二号截止阀13开启，蓄热球罐2中的高温高压饱和水发生闪蒸生成蒸汽，向用热侧供汽，保证用热侧的耗气量，同时保证低压分汽缸8内的压力一定。
27.参照图3本发明自动调节流量的结构示意图，自动调节流量时，系统向用热侧输送的蒸汽量保持定值，此时一号自动调节阀9为压力自动调节阀，二号自动调节阀10为流量自动调节阀，二号自动调节阀10与低压分汽缸8之间设有流量孔板15；系统将流量孔板15前、后的压力差与给定值比较，并生成脉冲信号用以控制二号自动调节阀10的开度，使流量孔板15前、后的压力差保持定值，从而保证对用热侧进行定量供汽。当直接来自高压分汽缸7的供汽量与用热侧的耗汽量平衡时，此时高压分汽缸7内的蒸汽直接经一号自动调节阀9、二号自动调节阀10以及流量孔板15进入到低压分汽缸8，供用热侧利用；当高压分汽缸7的供汽量大于用热侧的耗汽量时，流量孔板15前、后的压力差变大，此时系统控制二号自动调节阀10的开度减小，使流量孔板15前、后的压力差保持不变，以保证输出的蒸汽量一定，一号自动调节阀9受到阀后压力升高的影响而开度减小。当高压分汽缸7的供汽量小于用热侧的耗汽量时，流量孔板15前、后的压力差变小，此时系统控制二号自动调节阀10的开度增大，蓄热球罐2内的压力大于二号自动调节阀10的阀前压力，蓄热球罐2蒸汽出口端的二号截止阀13开启，蓄热球罐2中的高温高压饱和水发生闪蒸生成蒸汽，向用热侧供汽，从而保证向用热侧提供定量的蒸汽。
28.进一步地，所述蓄热球罐2的外表面设有由保温材料制成的保温层，防止蓄热球罐2中高温高压饱和水的热量向空气流失；保温材料可选用密度为128kg/m3的高强憎水型硅酸铝纤维毯。
29.进一步地，所述循环泵组3采用备与用相结合的形式布置泵体，主要是防止其中一个泵体损坏或进行检修时，系统依然可保持正常运行。循环泵组3与蓄热球罐2的循环管道伸入蓄热球罐2中部分长度，从而避免罐底杂质被吸入循环泵组3造成循环泵组3损坏，循环管道的伸入蓄热球罐2中的末端设有一定弧度，主要起到防止杂质直接落入循环管道中。
30.所述电加热器1为电加热热水锅炉、反应釜电加热模温机等。
31.本发明的工作原理和工作流程是：
32.外部除氧水供给装置通过给水管道向电加热器1中通入除氧水，电加热器1运用夜间低谷电对低温的除氧水进行长时间加热，得到高温高压饱和水，高温高压饱和水通过饱和水管道进入蓄热球罐2中进行存储，并实时监测蓄热球罐2中高温高压饱和水的温度，当蓄热球罐2中高温高压饱和水的温度下降到设定值时，通过开启循环泵组3将蓄热球罐2中的饱和水通入电加热器1中进行再加热，得到满足储存温度的高温高压饱和水；
33.当用热侧有用热需求时，开启一号自动调节阀9和二号自动调节阀10，使高压分汽
缸7向低压分汽缸8输送蒸汽，优先通过原有供蒸汽设备向用热侧供汽；当高压分汽缸7的供汽能力不能满足用热侧需求时，开启二号截止阀13，此时连接蓄热球罐2的蒸汽管道内的压力降低，同时蓄热球罐2上部空间内的压力也降低，蓄热球罐2中的高温高压饱和水在上部空间内发生闪蒸产生蒸汽，产生的蒸汽进入蒸汽干燥器4中，在蒸汽干燥器4中干燥取出蒸汽中所含的水分，干燥后的蒸汽通过蒸汽管道输送至低压分汽缸8。蓄热球罐2的上部还设有液位计，通过监测蓄热球罐2中的水位控制电加热器1的除氧水给水的进水量，从而保证蓄热球罐2中液位稳定。本实施例中，蓄热球罐2的工作温度为128℃～232℃，工作压力为0.8～2.9mpa；蓄热球罐2所供蒸汽的压力为0.75mpa，温度为168℃。
34.本发明未述及之处适用于现有技术。