熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)，屬于蓄熱【技術領域】。包括熔鹽電加熱器，高溫的熱鹽罐，低溫的冷鹽罐，熔鹽泵，鹽水換熱器，熱用戶。在夜間低價低谷電時段，通過熔鹽泵將冷鹽罐內的熔鹽抽出輸送到熔鹽電加熱器將熔鹽加熱至高溫后進入熱鹽罐，在白天用電高峰期利用熔鹽泵將熱鹽罐內蓄積熱量的高溫熔鹽抽出輸送到熔鹽-水換熱器加熱市政供暖用的水產生熱水向居民供暖。對于目前普遍采用的燃煤鍋爐集中供暖系統(tǒng)，只要將集中供暖系統(tǒng)的鍋爐房進行改造，改造成為熔鹽蓄熱式電加熱系統(tǒng)即可，市政供熱管網和供暖末端設備均不需進行改造。該系統(tǒng)可以起到削峰填谷，減少燃煤使用量，起到保護環(huán)境的作用。
【專利說明】熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電加熱蓄熱系統(tǒng)，特別是涉及采用熔鹽作為蓄熱工質，利用低谷電集中供暖的系統(tǒng)，屬于蓄熱【技術領域】。
【背景技術】
[0002]當前霧霾籠罩中國的形勢下中國多個省市為了得到清新的空氣，紛紛啟動了煤改電工程。北京同時啟動了煤改氣工程，將各大型燃煤鍋爐改成了燃燒天然氣來供暖，而由此帶來的是北京的天然氣嚴重不夠用。此外，社會的發(fā)展以及人民生活水平的提高，使我國用電結構發(fā)生了急劇變化，高峰電力嚴重不足，峰谷差不斷加大，谷期發(fā)電機組低效率運行，為解決這一矛盾，在電力行業(yè)提出了“削峰填谷”措施，施行峰谷電價，鼓勵谷期用電。采用電加熱熔鹽系統(tǒng)來實現(xiàn)集中供暖，可以在用電低谷時將多余的電力轉換成熱能儲存于高溫熔鹽中，當用電高峰期時再將蓄存的熱量進行釋放采暖，不僅解決了城市燃煤鍋爐對空氣的污染，更是緩解電網峰谷差的一條有效的技術途徑。

【發(fā)明內容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供了一種采用低谷電加熱高溫熔鹽，用于用電高峰期供暖的節(jié)約能源保護環(huán)境的熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)。
[0004]一種熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)，其特征在于:主要包括用于使熔鹽升溫儲熱的熔鹽電加熱器1、儲存高溫熔鹽的熱鹽罐2、儲存低溫熔鹽的冷鹽罐3、低溫熔鹽泵4、高溫熔鹽泵5、用于熔鹽與水進行熱交換的鹽水換熱器6、熱用戶7。
[0005]熔鹽電加熱器I采用蛇形圓管9作為加熱元件，蛇形圓管9的外面有殼體，殼體上設有熔鹽出口和熔鹽進口，熔鹽出口安裝有熔鹽加熱器出口溫度傳感器10，熔鹽進口安裝有熔鹽加熱器進口溫度傳感器11，用來監(jiān)測加熱熔鹽的溫度，熔鹽電加熱器I的蛇形圓管9與電源連接，用于控制電加熱器的啟停。
[0006]熔鹽電加熱器I的熔鹽出口通過管路與熱鹽罐2的進口相連，熱鹽罐2的出口經由高溫熔鹽泵5與鹽水換熱器6的管程進口相連，鹽水換熱器6的管程出口與冷鹽罐3的進口相連，冷鹽罐3的出口經由低溫熔鹽泵4與熔鹽電加熱器I的進口相連，電加熱器1、熱鹽罐2、冷鹽罐3、低溫熔鹽泵4、高溫熔鹽泵5、鹽水換熱器6形成的閉合管路為熔鹽回路。
[0007]鹽水換熱器6的殼程通過供水管路30、回水管路31與熱用戶連通組成水回路，在鹽水換熱器6殼程出口處供水管路上安有水回路系統(tǒng)壓力傳感器24、水回路系統(tǒng)溫度傳感器25、水回路系統(tǒng)流量傳感器26，在回水管路31上安裝有循環(huán)水泵27和定壓補水及水處理系統(tǒng)28。
[0008]熱鹽罐2、冷鹽罐3頂部分別安裝有為熔鹽提供動力的熱熔鹽泵5、冷熔鹽泵4，每個罐子頂部安裝有兩臺熔鹽泵，一用一備；熱鹽罐2上安裝有用于監(jiān)測溫度的熱鹽罐溫度傳感器12，上部安裝有用于監(jiān)測液位的熱鹽罐液位監(jiān)測口 14，下部安裝有用于排空熔鹽的熱鹽罐排鹽口 16 ;冷鹽罐3上安裝有用于監(jiān)測溫度的冷鹽罐溫度傳感器13，上部安裝有用于監(jiān)測液位的冷鹽罐液位監(jiān)測口 15，下部安裝有用于排空熔鹽的冷鹽罐排鹽口 17。
[0009]熔鹽電加熱器I與熱鹽罐2之間的管路上安裝有熱鹽管路壓力傳感器18、熱鹽管路溫度傳感器19、熱鹽管路流量傳感器20，熔鹽電加熱器I與冷鹽罐3之間的管路上安裝有冷鹽管路壓力傳感器21、冷鹽管路溫度傳感器22、冷鹽管路流量傳感器23。
[0010]熔鹽回路系統(tǒng)(大虛線框)，包含所有用于承載熔鹽的管路系統(tǒng)，以及管路系統(tǒng)上安裝的壓力傳感器18，21，溫度傳感器19，22，流量傳感器20，23 ；
[0011]鹽水換熱器6采用管殼式結構，熔鹽處于管路系統(tǒng)中，水處于殼程系統(tǒng)中，二者采用強制對流換熱形式進行換熱。
[0012]水回路系統(tǒng)(小虛線框)，包含供水管，回水管，以及管路系統(tǒng)上安裝的溫度傳感器25，壓力傳感器24，流量傳感器26，循環(huán)水泵27，熱用戶7和定壓補水及水處理系統(tǒng)28。
[0013]本發(fā)明的熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)還包括控制器8，分別與熔鹽回路系統(tǒng)和水回路系統(tǒng)的的各傳感器及電源8連接。
[0014]熱用戶7即為供暖的用戶端，均可采用預留好的市政管路熱水系統(tǒng)來進行供暖，而且用戶的末端裝置也均無需改變。
[0015]采用混合熔鹽作為蓄熱工質，利用低谷電進行蓄熱的熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)。在夜間低價低谷電時段，通過熔鹽泵將冷鹽罐內的熔鹽抽出輸送到熔鹽電加熱器將熔鹽加熱至高溫(約500°C左右)后進入熱鹽罐，在白天用電高峰期利用熔鹽泵將熱鹽罐內蓄積熱量的高溫熔鹽抽出輸送到熔鹽-水換熱器加熱市政供暖用的水產生熱水向居民供暖。對于目前普遍采用的燃煤鍋爐集中供暖系統(tǒng)，只要將集中供暖系統(tǒng)的鍋爐房進行改造，改造成為熔鹽蓄熱式電加熱系統(tǒng)即可，市政供熱管網和供暖末端設備均不需進行改造。
[0016]晚上22:00至次日早上8:00，利用低谷電加熱冷鹽罐(3)中的低溫熔鹽，其中一部分儲存于高溫熔鹽罐中留待用電高峰期供暖使用，一部分直接進入鹽水換熱器用于谷期供暖使用；次日8:00至晚上22:00，電加熱系統(tǒng)停止工作，高溫熔鹽泵啟動將高溫熔鹽輸送到鹽水換熱器中加熱水用于供暖。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用集中供暖與電加熱蓄熱相結合，同時采用熱性能優(yōu)良的混合熔鹽作為蓄熱介質。熔鹽的液態(tài)溫度范圍寬，熱容量大，蒸汽壓低，熔鹽回路系統(tǒng)安全可靠，具有優(yōu)越的蓄熱性能，且無毒無害，廉價易得。晚上熔鹽被加熱將能量續(xù)存起來，用于白天的供暖，充分利用了谷期電力，緩解電網峰谷差，節(jié)約了能源。通過使用谷期電力替代了煤燃燒，減少燃煤使用量，大大減少了對空氣的污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的組成結構圖；
[0019]圖中:1、熔鹽電加熱器，2、高溫熱鹽罐，3、低溫冷鹽罐，4、低溫熔鹽泵，5高溫熔鹽泵，熔鹽回路系統(tǒng)(大虛線框)，6、鹽水換熱器，7、熱用戶，水回路系統(tǒng)(小虛線框)，8、控制器，9、蛇形加熱圓管，10、熔鹽加熱器出口溫度傳感器，11、熔鹽加熱器進口溫度傳感器，12、熱鹽罐溫度傳感器，13冷鹽罐溫度傳感器，14、熱鹽罐液位監(jiān)測口，15、冷鹽罐液位監(jiān)測口，16、熱鹽罐排鹽口，17、冷鹽罐排鹽口，18、熱鹽管路壓力傳感器，19、熱鹽管路溫度傳感器，20、熱鹽管路流量傳感器、21、冷鹽管路壓力傳感器、22、冷鹽管路溫度傳感器，23、冷鹽管路流量傳感器、24、水回路系統(tǒng)壓力傳感器，25、水回路系統(tǒng)溫度傳感器，26、水回路系統(tǒng)流量傳感器，27、循環(huán)水泵，28、定壓補水及水處理系統(tǒng)，29、電源，30供水管路，31、回水管路?！揪唧w實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0021]實施例1
[0022]如圖1所示，一種采用熔鹽作為蓄熱工質的蓄熱式電加熱集中供熱系統(tǒng)，包括提供電能的電源，熔鹽加熱系統(tǒng)，熔鹽儲熱系統(tǒng)，熔鹽換熱系統(tǒng)和城市供熱系統(tǒng)，具體結構如下:所述的熔鹽電加熱器I采用蛇形圓管9作為加熱元件，所受熱應力限制較小，啟動速度更快，適合電源頻繁啟停和變負荷運行需求。所述的蓄熱工質為混合熔鹽，混合熔鹽具有熱容量大，熱穩(wěn)定性好，粘度低，蒸汽壓小，液態(tài)溫度范圍寬，成本低等諸多優(yōu)點，可以通過加熱熔鹽將低谷電轉化為高溫熱能儲存于高溫熔鹽中。所述的熔鹽儲熱系統(tǒng)采用雙罐式布置結構，其包括用于儲存低溫熔鹽的冷鹽罐3和用于儲存高溫熔鹽的熱鹽罐2，二者均為圓柱形結構，采用不銹鋼材質，穹頂蓋，外部保溫，垂直放置。冷鹽罐3用于儲存系統(tǒng)啟動初期或運行期間經換熱系統(tǒng)放熱后的低溫熔鹽，熱鹽罐2用于儲存經熔鹽加熱器加熱升溫后的高溫熔鹽；在冷鹽罐3和熱鹽罐2頂部分別安裝有兩臺低溫熔鹽泵4和兩臺高溫熔鹽泵5，均采用一用一備的形式，防止由于熔鹽泵故障而造成整個系統(tǒng)的意外事故發(fā)生。熔鹽泵均為長軸液下泵，采用頂部立式安裝。冷鹽罐3，熱鹽罐2上均安裝有溫度傳感器12，13，用于監(jiān)測二者的溫度。二者均設有液位監(jiān)測口 14，15，通過液位傳感器可以反饋熔鹽的安全液位。鹽罐底部均設計有熔鹽的排鹽口 16，17，用于事故或常規(guī)檢修時將熔鹽排空。
[0023]所述的熔鹽回路系統(tǒng)(大虛線框)，包含熱鹽管路，冷鹽管路，及管路上的壓力傳感器18，21，溫度傳感器19，22，流量傳感器20，23。這些傳感器將信號傳遞給控制器8，控制器8則綜合這些信號來不斷調節(jié)高溫熔鹽泵5和低溫熔鹽泵4的頻率來滿足不同的運行工況。所述的水回路系統(tǒng)(小虛線框)，包含供水管，回水管及管路上的壓力傳感器24，溫度傳感器25，流量傳感器26，循環(huán)水泵27，熱用戶7和定壓補水及水處理系統(tǒng)28。
[0024]另外，熔鹽換熱設備均采用熔鹽走殼側，高壓水/蒸汽走管側的布置方式，從而大大減薄殼壁，節(jié)約成本，同時也利于系統(tǒng)事故或常規(guī)檢修時將熔鹽排空。
[0025]本發(fā)明的工作原理和實現(xiàn)過程如下:
[0026]以北京的峰谷電價為例，在夜間22:00-第二天早晨8:00，熔鹽電加熱器啟動，利用低谷電將由低溫熔鹽泵從低溫罐抽出的低溫熔鹽(約為200°C左右)加熱至高溫(約為500°C左右)，通過流量傳感器調節(jié)高溫熱鹽罐的熔鹽進出口流量，使得一部分高溫熔鹽儲存在熱鹽罐中，用于用電高峰期的供暖，一部分進入鹽水換熱器，用于夜間的供暖。進入鹽水換熱器的高溫熔鹽與市政用水通過強迫對流形式進行換熱將市政用水從進口的70°C左右加熱至95°C，換熱后的低溫熔鹽回到冷鹽罐，完成一次循環(huán)換熱。而加熱后的市政用水則進入分水器，分配到各個熱用戶端，市政用水完成一次循環(huán)，則匯集于集水器中，用于與高溫熔鹽進行下一次換熱。在白天8:00-晚上22:00，電加熱器停止運行，熱鹽罐的熔鹽泵不斷的將高溫熔鹽輸送到鹽水換熱器中，用于熔鹽與市政用水的換熱，實現(xiàn)用電高峰期的采暖。放熱降溫的熔鹽則回到低溫熔鹽罐中。
[0027]整個系統(tǒng)都是通過微電腦控制器8智能控制實現(xiàn)的。該微電腦控制器通過溫度傳感器、流量傳感器等反饋的信號來智能調節(jié)熔鹽電加熱器的啟停及加熱功率，調節(jié)冷、熱鹽罐中熔鹽泵的頻率來控制熔鹽的流量來滿足熱用戶端的不同需求。
【權利要求】
1.一種熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)，其特征在于:主要包括用于使熔鹽升溫儲熱的熔鹽電加熱器(I)、儲存高溫熔鹽的熱鹽罐(2)、儲存低溫熔鹽的冷鹽罐(3)、低溫熔鹽泵(4)、高溫熔鹽泵(5)、用于熔鹽與水進行熱交換的鹽水換熱器(6)、熱用戶(7); 熔鹽電加熱器(I)采用蛇形圓管(9)作為加熱元件，蛇形圓管(9)的外面有殼體，殼體上設有熔鹽出口和熔鹽進口，熔鹽出口安裝有熔鹽加熱器出口溫度傳感器(10)，熔鹽進口安裝有熔鹽加熱器進口溫度傳感器(11)，用來監(jiān)測加熱熔鹽的溫度，熔鹽電加熱器(I)的蛇形圓管(9)與電源連接，用于控制電加熱器的啟停； 熔鹽電加熱器(I)的熔鹽出口通過管路與熱鹽罐(2 )的進口相連，熱鹽罐(2 )的出口經由高溫熔鹽泵(5)與鹽水換熱器(6)的管程進口相連，鹽水換熱器(6)的管程出口與冷鹽罐(3)的進口相連，冷鹽罐(3)的出口經由低溫熔鹽泵(4)與熔鹽電加熱器(I)的進口相連，電加熱器(I)、熱鹽罐(2)、冷鹽罐(3)、低溫熔鹽泵(4)、高溫熔鹽泵(5)、鹽水換熱器(6)形成的閉合管路為熔鹽回路。 鹽水換熱器(6)的殼程通過供水管路(30)、回水管路(31)與熱用戶連通組成水回路，在鹽水換熱器(6)殼程出口處供水管路上安有水回路系統(tǒng)壓力傳感器(24)、水回路系統(tǒng)溫度傳感器(25)、水回路系統(tǒng)流量傳感器(26)，在回水管路(31)上安裝有循環(huán)水泵(27)和定壓補水及水處理系統(tǒng)(28)。
2.按照權利要求1的熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)，其特征在于:熱鹽罐(2)、冷鹽罐(3)頂部分別安裝有為熔鹽提供動力的熱熔鹽泵(5)、冷熔鹽泵(4)，每個罐子頂部安裝有兩臺熔鹽泵，一用一備。
3.按照權利要求1的熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)，其特征在于:熱鹽罐(2)上安裝有用于監(jiān)測溫度的熱鹽罐溫度傳感器(12)，上部安裝有用于監(jiān)測液位的熱鹽罐液位監(jiān)測口(14)，下部安裝有用于排空熔鹽的熱鹽罐排鹽口(16);冷鹽罐(3)上安裝有用于監(jiān)測溫度的冷鹽罐溫度傳感器(13)，上部安裝有用于監(jiān)測液位的冷鹽罐液位監(jiān)測口( 15)，下部安裝有用于排空熔鹽的冷鹽罐排鹽口(17)。
4.按照權利要求1的熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)，其特征在于:熔鹽電加熱器(I)與熱鹽罐(2)之間的管路上安裝有熱鹽管路壓力傳感器(18)、熱鹽管路溫度傳感器(19)、熱鹽管路流量傳感器(20)，熔鹽電加熱器(I)與冷鹽罐(3)之間的管路上安裝有冷鹽管路壓力傳感器(21)、冷鹽管路溫度傳感器(22)、冷鹽管路流量傳感器(23)。
5.按照權利要求1的熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)，其特征在于:鹽水換熱器(6)采用管殼式結構，熔鹽處于管路系統(tǒng)中，水處于殼程系統(tǒng)中，二者采用強制對流換熱形式進行換熱。
6.按照權利要求1的熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)，其特征在于:還包括控制器(8)，分別與熔鹽回路系統(tǒng)和水回路系統(tǒng)的的各傳感器及電源連接。
7.按照權利要求1的熔鹽蓄熱式電加熱集中供暖系統(tǒng)，其特征在于:晚上22:00至次日早上8:00，利用低谷電加熱冷鹽罐(3)中的低溫熔鹽，其中一部分儲存于高溫熔鹽罐中留待用電高峰期供暖使用，一部分直接進入鹽水換熱器用于谷期供暖使用；次日8:00至晚上22:00，電加熱系統(tǒng)停止工作，高溫熔鹽泵啟動將高溫熔鹽輸送到鹽水換熱器中加熱水用于供暖。
【文檔編號】F24D19/10GK103836703SQ201410093965
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權日:2014年3月13日
【發(fā)明者】馬重芳, 吳玉庭, 任楠, 劉斌 申請人:北京工業(yè)大學