[發明專利]低谷電蓄熱鍋爐及其使用方法

在審

• 申請號: 201710153978.5
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN107062173A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 鹿院衛;于強;施素麗;吳玉庭;馬重芳
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F22B1/02
• 分類號: F22B1/02;F22B1/28;F22B37/00
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司11335
• 代理人: 王秀麗

技術領域

本發明涉及電網低谷電的有效利用技術領域，尤其涉及低谷電蓄熱鍋爐及其使用方法。

背景技術

國內霧霾問題引起了世界的廣泛關注，能源消耗帶來的霧霾問題聚焦了人們的視線。解決霧霾問題的一個有效途徑就是推進能源結構調整，減少能源的浪費。

“十三五”期間，在“棄風棄電”愈演愈烈的背景下，燃煤鍋爐帶來的能源消耗和環境污染卻越來越嚴重。為了減少能源消耗，同時緩解出現的霧霾問題，國家出臺了“煤改電”政策。為此，工業過程將很多燃煤小鍋爐改為電加熱鍋爐，大量電加熱鍋爐的使用，不僅增加了電網的峰谷差，對電網安全造成威脅，而且增加了用戶的電能消耗費用。如果采用蓄熱介質將晚上的低谷電以熱能形式儲存起來，用于白天的工業使用，不僅可以改善電網的峰谷差，減少電能浪費，還可為用戶節省電能消耗產生的巨額能源費用。因此，低谷電蓄熱鍋爐對于提高能源利用效率，改善電網峰谷差，改善環境具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是為了改善電網峰谷差，節省用戶電能消耗，提出了一種利用夜間低谷電蓄熱，白天產生蒸汽的低谷電蓄熱鍋爐及其使用方法，以提高電網低谷電的電能利用效率，充分利用能源，增強電網的輸電能力，并大幅度降低蒸汽產生成本。

為實現上述目的，本發明提供一種低谷電蓄熱鍋爐，包括：汽包和填充有蓄熱介質的蓄熱罐體；

所述蓄熱罐體內設有用于加熱蓄熱介質的電加熱裝置，所述電加熱裝置與供電系統相連；

所述蓄熱罐體內設有絕熱隔板和換熱面積可調的換熱裝置，所述絕熱隔板將所述蓄熱罐體分成兩個腔體，兩個腔體內的蓄熱介質相流通；所述換熱裝置的釋熱介質入口設置在所述蓄熱罐體上，釋熱介質出口設置在所述汽包內；

所述汽包的頂部設有蒸汽出口和穩壓閥，所述汽包上連接有用于將汽包內的高溫釋熱介質回流至釋熱介質入口的回水通路。

作為本發明的進一步改進，所述換熱裝置是由多個串聯或并聯的換熱器組成，所述換熱器包括螺旋盤管換熱器、蛇形盤管換熱器和U形管換熱器的一種。

作為本發明的進一步改進，所述換熱裝置還包括控制單個換熱器工作或多個換熱器同時工作的閥門組。

作為本發明的進一步改進，所述回水通路上安裝有回流閥門，所述蒸汽出口上安裝有控壓閥，所述控壓閥開啟的壓力值小于所述穩壓閥開啟的壓力值。

作為本發明的進一步改進，所述絕熱隔板的導熱系數小于0.5W/(m·K)，所述絕熱隔板包括圓筒形絕熱隔板和方形絕熱隔板的一種。

作為本發明的進一步改進，所述蓄熱介質包括熔鹽和導熱油中的一種。

作為本發明的進一步改進，所述釋熱介質為水。

作為本發明的進一步改進，所述蓄熱罐體的外表面套有保溫層，所述保溫層的導熱系數小于0.5W/(m·K)。

作為本發明的進一步改進，所述電加熱裝置包括加熱棒、加熱環和加熱板中的一種，所述電加熱裝置布置在所述蓄熱罐體底部、蓄熱罐體周圍或與所述絕熱隔板布置為一體。

本發明還提供一種低谷電蓄熱鍋爐的使用方法，包括：蓄熱階段和放熱階段；

蓄熱階段：

利用夜間廉價的低谷電，供電系統通過電加熱裝置對蓄熱罐體內的蓄熱介質進行加熱；

放熱階段：

在放熱的初始階段，蓄熱介質的溫度較高，通過閥門組控制單個換熱器工作；釋熱介質流進一個換熱器，產生高溫蒸汽進入汽包內，在汽包內實現汽液分離；當汽包內的壓力達到控壓閥的開啟值時，分離后的蒸汽從蒸汽出口排出，提供給用戶，分離后的高溫釋熱介質儲存在汽包底部；

當蓄熱介質的溫度降低到不足以產生足夠的蒸汽時，通過閥門組控制兩個或多個換熱器同時工作，增大換熱面積；釋熱介質流進兩個或多個換熱器，產生高溫蒸汽進入汽包內，高溫蒸汽加熱汽包內的高溫釋熱介質，使其汽化；當汽包內的壓力達到控壓閥的開啟值時，分離后的蒸汽從蒸汽出口排出，提供給用戶，分離后的高溫釋熱介質儲存在汽包底部；同時，當汽包內的壓力過高時，通過穩壓閥對汽包進行釋壓保護，以達到控制蒸汽溫度和流量的目的；

隨著蓄熱介質的溫度不斷降低，汽包內的液位也不斷升高，當汽包內高溫釋熱介質的液位達到一定高度時，通過回水通路將高溫釋熱介質引入釋熱介質入口，與釋熱介質入口的低溫釋熱介質混合，提高釋熱介質的入口溫度，使得蒸汽出口溫度達到設計值。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

1、低谷電蓄熱鍋爐是一種帶有蓄熱裝置的鍋爐，其結構簡單緊湊、使用方便、溫度可控；

2、低谷電蓄熱鍋爐使用成本較低，利用夜晚的低谷電進行蓄熱，白天提供所需的蒸汽；