[發明專利]一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐及換熱方法

在審

• 申請號: 201710556484.1
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107238203A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 黃善清;章文揚
• 申請（專利權）人: 黃善清
• 主分類號: F24H7/02
• 分類號: F24H7/02;F24H9/18;F24H9/20
• 代理公司: 溫州知遠專利代理事務所(特殊普通合伙)33262
• 代理人: 湯時達

技術領域

本發明屬于蓄熱式電鍋爐技術領域，特別是涉及一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐及換熱方法。

背景技術

面對日益嚴峻的霧霾問題，國家開始取締各種中小型燃煤鍋爐，并鼓勵通過電鍋爐進行替代。蓄熱式電鍋爐因具有削峰填谷的能力，而得到電力部門的大力推廣，并享受優惠電價政策。蓄熱式電鍋爐利用廉價的谷電為企業生產提供熱能，相比傳統電鍋爐可大大降低企業的日常電費開支。

熔鹽作為一種傳熱性能好、使用溫度高、蓄熱容量大、價格便宜的蓄熱介質，在光熱發電領域得到了成功的商業應用。為了穩定產生高溫、高壓的發電用蒸汽，光熱發電中普遍采用雙罐熔鹽蓄熱技術。這種技術方案成本高昂，對熔鹽泵流量控制要求精準，還需要熔鹽換熱器和管道有良好的防凍堵措施。這些問題限制了熔鹽蓄熱式電鍋爐的發展及其在中低溫供熱(工業供熱和集中供暖等)領域的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐及換熱方法，通過采用谷電加熱、單罐熔鹽蓄熱技術方案，摒棄熔鹽泵和熔鹽管道，內置熱管換熱器和電加熱器，極大的簡化熔鹽蓄熱系統，換熱流體流量和溫度穩定，具有結構緊湊、成本低、抗熔鹽凍堵等顯著優點，有效替代各種輸出熱水、熱油(指導熱油)和蒸汽的燃煤鍋爐，緩解日益嚴重的環境污染問題。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明為一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐，包括熔鹽蓄熱罐，所述熔鹽蓄熱罐頂部分別固定有電加熱器、攪拌器和換熱器；所述電加熱器和換熱器均通過法蘭連接方式安裝于熔鹽蓄熱罐頂部，所述攪拌器位于熔鹽蓄熱罐頂部中心；所述電加熱器和換熱器分別位于攪拌器的兩側；所述熔鹽蓄熱罐與換熱器通過一隔板分隔開。

進一步地，所述熔鹽蓄熱罐頂部還設置有加料孔，加料孔兼做人孔使用，既可用于向熔鹽蓄熱罐內投放熔鹽，又可作為設備檢修通道；所述熔鹽蓄熱罐周側靠底部的位置還設置有排鹽口，緊急事故工況或鍋爐廢棄時，可通過排鹽口將熔鹽蓄熱罐內的熔鹽轉移至安全處。

進一步地，所述換熱器為熱管換熱器，所述熱管的蒸發段位于熔鹽蓄熱罐內，所述熱管的冷凝段位于換熱器殼體內；所述換熱器殼體內裝有換熱流體，所述換熱流體通過換熱器殼體上設置的流體入口和流體出口進出換熱器；所述換熱器殼體靠近底部的位置還設置有排污口，換熱結束后用于排空換熱器內的液體。

進一步地，所述換熱器的熱管工作介質包括汞或硫，以確保熱管使用溫度范圍覆蓋熔鹽的蓄熱溫度區間。

進一步地，所述換熱流體包括水或導熱油；所述鍋爐通過吸收熔鹽的熱量輸出熱水、熱油或蒸汽，且輸出熱水或熱油與輸出蒸汽時，換熱器有不同的結構形式。

進一步地，所述一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐：

當換熱流體為水或導熱油，鍋爐輸出熱水或熱油時，所述流體入口和流體出口分別位于換熱器殼體左右兩側，所述流體出口固定有三通混流閥，所述流體入口通過三通分別與換熱器殼體和三通混流閥連接；

當換熱流體為水，鍋爐輸出蒸汽時，所述換熱器殼體內上半部分充滿蒸汽，下半部分為水，且水將熱管冷凝段完全浸沒；所述流體入口和流體出口均位于換熱器殼體頂部。

一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐換熱方法，鍋爐輸出熱水或熱油與輸出蒸汽使用不同的換熱方法。

進一步地，所述鍋爐輸出熱水或熱油時，換熱方法包括以下步驟：

S01鍋爐放熱開始后，攪拌器以勻速轉動；

S02冷水或冷油通過流體入口后分成兩股：一股流體進入換熱器與熱管進行換熱后混入三通混流閥；另一股流體繞過換熱器混入三通混流閥；

上述兩股流體通過三通混流閥混合后，從流體出口流出；

S03隨著換熱的進行，熔鹽蓄熱罐內熔鹽溫度將逐漸下降，通過三通混流閥不斷提高熱流體的流量和降低冷流體的流量，保持出口流體溫度的穩定；

S04當熔鹽的平均溫度下降至最低工作溫度，停止向流體入口送入換熱流體，并通過排污口將換熱流體排盡，關閉攪拌器，放熱過程停止。

進一步地，所述鍋爐輸出蒸汽時，換熱方法包括以下步驟：

SS01鍋爐放熱開始后，給水從流體入口流入換熱器殼體內，與熱管冷凝段進行換熱后，變為飽和蒸汽從流體出口流出；

SS02隨著換熱過程的進行，熔鹽蓄熱罐內熔鹽溫度將逐漸下降，通過逐漸增大攪拌器的轉速，加強熔鹽與換熱器熱管蒸發段的對流換熱，從而實現出口蒸汽溫度的穩定；

SS03當熔鹽的平均溫度下降至最低工作溫度，停止向流體入口送入給水，并通過排污口將換熱器中的水排盡，關閉攪拌器，放熱過程停止。