[實用新型]利用煙氣余熱通過熔鹽電池發電的熱能利用裝置

有效

• 申請號: 201620031735.5
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN205335349U
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 曹斌;鄧翔;楊世勇
• 申請（專利權）人: 貴陽鋁鎂設計研究院有限公司
• 主分類號: H01M8/04276
• 分類號: H01M8/04276;F27D17/00
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 劉楠;李余江

技術領域

本實用新型涉及基于熔鹽電池的余熱利用技術領域，具體涉及一種利用煙氣余熱通過熔鹽電池發電的熱能利用裝置。

背景技術

有效利用高能耗企業的余熱是近年來世界各國和各行業實現節能減排的重要方法，但是部分企業產生的余熱中，由于攜帶余熱的介質（如煙氣等）溫度不高（約100-150℃），傳統的技術無法實現高效利用，獲取的能量利用率僅為10%以下，另一些余熱雖然溫度較高，但由于熱量采集過程存在安全性等問題（如：電解槽、高爐等）而無法利用，如何實現企業的余熱高效利用已成為工業生產中長期追求的目標。

現有的煙氣余熱利用大多為兩種：

1.利用煙氣余熱加熱熱水或其他介質，將熱水用于采暖或洗浴，該方式能提高被吸收的熱能的利用率，但是該種余熱利用屬于低端利用方式，能量利用范圍有限，受地域和季節影響較大，僅僅在北方冬季有推廣價值，且總能量利用有限。

2.利用低沸點物質（如氟利昂等）作為熱媒，利用卡路里循環，推動動力機械做功發電，該方式目前熱能利用率不到熱媒吸收熱能的10%，遠遠低于余熱所帶走的能量，該方式雖然產生了高品位能源，但是熱能利用率太低。

因此，現有技術依然不夠理想。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種能高效利用煙氣余熱熱能的方法及裝備，將煙氣所攜帶的余熱通過熱交換器被熔鹽電解質吸收，通過管道輸送到熔鹽電池組中進行熱-電轉換，熔鹽電池組將熔鹽電解質攜帶的熱能轉換為高品位的電能，釋放能量的熔鹽電解質溫度下降，并通過循環泵再次進入到熱交換器中吸收煙氣余熱；轉換得到的電能通過電池管理系統輸出利用。

本實用新型的技術方案為：

基于熔鹽電池的余熱利用方法是這樣的：采用熔鹽電解質作為受熱載體，在熔鹽循環泵的驅動下，將具有回流溫度t_回流的熔鹽電解質通過熔鹽輸送管道，打入安裝在煙氣管道中的熱交換器收集煙氣熱量，當熔鹽電解質溫度t達到（接近）煙氣溫度t_煙氣后，熔鹽電解質被輸入至熔鹽電池組，將熱能轉換成電能，當溫度降至t_回流后，再將熔鹽電解質打入熱交換器中，如此反復循環，實現熱-電能量轉換。熔鹽電池組轉換的電能通過電池管理系統將電能輸出。

其中，熔鹽電池是熱-電能量轉換的載體，熔鹽電解質采用理論分解電壓較高、離子導電性好、較低的黏度、低熔點、低蒸發壓等的材料構成（如：Al2O3+冰晶石等），陰極采用液態金屬材料（如：鋁等），陽極采用能承受較高電流密度、耐高溫、抗腐蝕的金屬或者非金屬材料（如：特種炭素材料、惰性金屬等），具有煙氣溫度t煙氣的熔鹽電解質在電池組內釋放熱量，通過陽極和陰極產生直流電，降溫放電后的熔鹽電解質在循環泵的作用下返回到換熱器中吸熱循環使用。

其中，熱交換器按模塊成組，通過調整其組數配置實現在煙氣管道中流動的熔鹽電解質溫度t能從t_回流升溫到t_煙氣，且交叉安裝在煙氣管道中，避免給煙氣流動帶來較大的阻力；另外，輸送管道和熱交換器制作材料采用抗Na、K、Li侵蝕和耐高溫的復合材料。

其中，熔鹽電池組由多個超大容量熔鹽電池組成，按照特定的成組技術和結構，組成5兆瓦以上的大容量熔鹽儲能電池組，具有良好的放大和成組特性，并通過電池管理系統向企業內局域電網供電或者回饋給電網。

利用煙氣余熱通過熔鹽電池發電的熱能利用裝置是這樣的：它包括熔鹽電池組，熔鹽電池組一端通過連接電纜與電池管理系統連接，另一端連接熔鹽循環泵，熔鹽循環泵連接煙氣管道中的熱交換器，熱交換器按模塊成組且交叉安裝在煙氣管道中；它還包括熔鹽輸送管道，熔鹽輸送管道的兩端分別連接熔鹽電池組和熱交換器，電池管理系統一端連接熔鹽電池組，另一端通過供電輸出對外供電。

供電輸出設有循環泵供電線路對熔鹽循環泵進行供電。

熔鹽電池組由多個熔鹽電池組成，按照成組技術和結構，組成5兆瓦以上的大容量熔鹽儲能電池組，并通過電池管理系統向企業內局域電網供電或者回饋給電網。電池管理系統，具有可管理多個超大容量電池，能控制和協調多組電池的充放電，動態分配每組電池負荷（實現負載均衡），并具有濾波、整流、穩壓或恒流、逆變、配電等功能。

熱交換器在煙氣管道中設有臨時隔斷模塊，當熱交換器出現故障時，利用臨時隔斷模塊將該熱交換器周圍煙氣隔斷以便將該熱交換器模塊取出更換。更換熱交換器模塊時，將熔鹽電解質切換到旁通管道，不影響系統和設備運行。