[發明專利]梯級蓄熱供熱系統及方法

有效

• 申請號: 202010697515.7
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111811017B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 王巖;張立申;卜一;王薇;宋楊
• 申請（專利權）人: 北京熱力裝備制造有限公司
• 主分類號: F24D11/00
• 分類號: F24D11/00;F24D15/02;F24D19/10
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 卞靜靜

本發明公開了一種梯級蓄熱供熱系統，包括通過梯級換熱循環管道順次連接的梯級換熱循環泵、高溫蓄熱模塊、過渡穩流蓄熱換熱模塊構成的梯級換熱回路和通過供熱管道順次連接的過渡穩流蓄熱換熱模塊、供熱循環泵構成的供熱回路，高溫蓄熱模塊包括內部設有換熱管路的高溫蓄熱體，換熱管路的進出口端均與梯級換熱循環管道相連，過渡穩流蓄熱換熱模塊包括內部設有多條加熱換熱管和放熱換熱管的中低溫相變蓄熱體，加熱換熱管的進出口端均與梯級換熱循環管道相連；放熱換熱管的進出口端均與供熱管道相連；梯級換熱循環管道內和供熱管道內均設有循環傳熱物質，過渡穩流蓄熱換熱模塊和供熱循環泵之間設有用熱設備。本發明儲熱量大且供熱穩定。

技術領域

本發明涉及蓄熱供熱技術領域。更具體地說，本發明涉及一種梯級蓄熱供熱系統及方法。

背景技術

在為了合理使用能源以及提高能源的利用效率，調節能源供應側和能源需求側之間的時間差，近些年來，儲能技術得到了大力的支持和發展。蓄熱技術主要分為熱化學蓄熱、顯熱蓄熱和相變蓄熱3種。

顯熱蓄熱是通過蓄熱體的比熱容和溫差實現蓄熱，通過溫度的升高或降低實現熱量的儲存或釋放的方法。高溫顯熱蓄熱因操作簡便、儲能密度高而得到廣泛應用，但是隨著蓄熱體溫度的下降，輸出功率會發生較大波動，換熱也不穩定。中國專利ZL201610318705.7和ZL 201610323747.X提出主要采用并聯和串聯管路的方式，通過在不同的溫區段切換相應的管路增加換熱面積的方法實現了高溫蓄熱體的換熱功率在一定的允許范圍內波動，但是該方案并不能完全解決溫度波動的問題，只能得到一定波動范圍的穩定供熱。對于一些對熱慣性不敏感的供熱系統，采用上述方案滿足需求時，更會面臨控制層數增加，系統可靠性下降，操作難度加大，成本增加等多種問題。

相變蓄熱(潛熱蓄熱)是利用流體的汽化潛熱實現蓄熱的方法。相變蓄熱具有相變蓄熱具有相變潛熱大、相變溫區窄、可顯著降低蓄熱裝置的尺寸等優點，是目前國內外研究的熱點，但是相變蓄熱存在導熱性能差、儲能密度低、腐蝕性嚴重等問題。中國專利CN203518746U公開了一種多級熱回收相變蓄熱器，由多個填充有不同相變溫度材料的單級相變蓄熱器串聯而成，提高了相變材料的吸熱速率和放熱速率但該專利中采用螺旋盤管換熱結構，一般受材料限制，難以適用于高溫環境。中國專利CN110081753A公開了一種高溫梯級相變蓄熱裝置及蓄熱方法，所述的高溫梯級相變蓄熱裝置由n個內部設有蓄熱單元的模塊組成，第一蓄熱模塊到第n個蓄熱模塊分別用于承載相變溫度依次遞減的所述相變蓄熱介質。該方法簡化了多級回收蓄熱器的結構，提高了相變材料的吸放熱速率，但不能解決相變蓄熱器儲能密度低的問題。

高儲能密度的高溫蓄熱器換熱功率不穩定、控制和管路布置較為復雜，中低溫相變蓄熱器儲能密度低，都不具備穩定可控輸出的能力。因此，亟需一種能兼顧儲能密度高和供熱穩定可靠的供熱系統。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優點。

本發明還有一個目的是提供一種梯級蓄熱供熱系統，其通過將高儲能密度的高溫蓄熱體與低儲能密度的中低溫相變蓄熱體結合供熱，既能保證蓄熱供熱系統供熱功率穩定，又能保證蓄熱體儲熱量充足。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種梯級蓄熱供熱系統，包括：

梯級換熱回路，其包括通過梯級換熱循環管道順次連接的梯級換熱循環泵、高溫蓄熱模塊、過渡穩流蓄熱換熱模塊，所述高溫蓄熱模塊包括高溫蓄熱體，所述高溫蓄熱體內部設置有換熱管路，所述換熱管路的進出口端均與所述梯級換熱循環管道相連，所述過渡穩流蓄熱換熱模塊包括中低溫相變蓄熱體，所述中低溫相變蓄熱體內部設置有多條加熱換熱管和放熱換熱管，所述加熱換熱管的進出口端均與所述梯級換熱循環管道相連；

供熱回路，其包括通過供熱管道順次連接的所述過渡穩流蓄熱換熱模塊、供熱循環泵，所述放熱換熱管的進出口端均與所述供熱管道相連；