[發明專利]一種低溫余熱增焓雙級儲熱系統

有效

• 申請號: 202110860662.6
• 申請日: 2021-07-24
• 公開（公告）號: CN113669940B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 冉鵬;焦亞飛;辛迪雅
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: F25B15/02
• 分類號: F25B15/02;F25B41/40;F28D20/00
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1.一種低溫余熱增焓雙級儲熱系統，其特征在于包括低溫余熱存儲單元、吸收式制熱提質單元和中溫蓄熱單元；

所述低溫余熱存儲單元完成外部低溫余熱的存儲，所述吸收式制熱提質單元完成低溫余熱的提質，所述中溫蓄熱單元完成提質后余熱的中溫蓄熱，從而實現低品位的余熱轉變為高品位的熱能并儲存；

所述低溫余熱存儲單元，包括低溫余熱存儲裝置(1)、低溫生成物儲罐(2)、一級蒸發器(3)和發生器(5)；所述吸收式制熱提質單元，包括一級蒸發器(3)、二級蒸發器(7)、冷凝器(4)、溶液換熱器(10)、氣液換熱器(9)、一級吸收器(6)、二級吸收器(8)和發生器(5)；所述中溫蓄熱單元，包括傳熱介質儲罐(13)、中溫余熱存儲裝置(14)、中溫蓄熱裝置(15)、中溫生成物儲罐(16)和壓氣機(17)；

所述低溫余熱存儲單元的低溫余熱存儲裝置(1)中的反應產物離開低溫余熱存儲裝置(1)，分別與一級蒸發器(3)內部換熱器C和發生器(5)內部換熱器D換熱后進入低溫生成物儲罐(2)；

所述吸收式制熱提質單元的發生器(5)的溶液出口(5a)通過管道經溶液泵一(11)、溶液換熱器(10)，與一級吸收器(6)的溶液入口一(6b)連接，發生器(5)的蒸汽出口(5b)通過管道經氣液換熱器(9)與冷凝器(4)的蒸汽入口一(4d)連接；所述冷凝器(4)的液體出口(4c)通過管道經溶液泵二(12)、氣液換熱器(9)分為兩路，一路與一級蒸發器(3)的液體入口連接，另一路與二級蒸發器(7)的液體入口(7a)連接；所述一級蒸發器(3)的蒸汽出口通過管道與一級吸收器(6)的蒸汽入口二(6a)連接；所述一級吸收器(6)的溶液出口(6d)通過管道與二級吸收器(8)的溶液入口二(8b)連接，一級吸收器(6)中產生的熱量可作為二級蒸發器(7)的外部熱源；所述二級蒸發器(7)的蒸汽出口(7b)通過管道與二級吸收器(8)的蒸汽入口(8a)連接；所述二級吸收器(8)的溶液出口(8c)通過管道經溶液換熱器(10)，與發生器(5)的溶液入口三(5c)連接；所述二級吸收器(8)的內部換熱器E的入口與傳熱介質儲罐(13)的出口連接，二級吸收器(8)的內部換熱器E的出口與中溫余熱存儲裝置(14)的內部換熱器F的入口連接，中溫余熱存儲裝置(14)的內部換熱器F的出口與傳熱介質儲罐(13)的入口連接；

所述中溫蓄熱單元的中溫余熱存儲裝置(14)的反應產物出口通過管道經中溫蓄熱裝置(15)的反應產物通道、壓氣機(17)與中溫生成物儲罐(16)的入口連接；所述中溫生成物儲罐(16)的出口通過管道經中溫蓄熱裝置(15)的反應產物通道與中溫余熱存儲裝置(14)的反應產物入口連接；

所述低溫生成物儲罐(2)的出口通過管道與中溫蓄熱裝置(15)的低溫反應產物入口(15e)連接；所述中溫蓄熱裝置(15)的低溫反應產物出口(15f)通過管道與低溫余熱存儲裝置1的反應產物入口連接。

2.根據權利要求1所述的一種低溫余熱增焓雙級儲熱系統，其特征在于包括儲熱和釋熱兩種運行模式：

在儲熱模式下，所述低溫余熱存儲單元中，低溫余熱存儲裝置(1)內部的反應原料通過換熱器A吸收具有一定溫度的外部低品位余熱資源的熱量，在合適的溫度及壓力環境中發生正向吸熱反應，生成相態與密度不同的反應產物；密度大的固態反應產物留在低溫余熱存儲裝置(1)中，而帶有一定溫度且密度小的氣態或液態的反應產物則排出低溫余熱存儲裝置(1)；所述低溫余熱存儲裝置(1)排出的反應產物分別經過一級蒸發器(3)的內部換熱器C和發生器(5)的內部換熱器D換熱降溫后，進入低溫生成物儲罐中儲存，從而完成低溫余熱的存儲過程；

在儲熱模式下，所述吸收式制熱提質單元中，發生器(5)內部的稀溶液被溶液泵一(11)增壓，經溶液換熱器(10)進入一級吸收器(6)；在所述一級吸收器(6)中，稀溶液吸收來自一級蒸發器(3)的溶質蒸汽，變為中間濃度的溶液，隨后，進入二級吸收器(8)；所述二級吸收器(8)中的中間濃度溶液吸收來自二級蒸發器(7)的溶質蒸汽，變為濃溶液，隨后，濃溶液經溶液換熱器(10)回到發生器(5)；所述發生器(5)中，濃溶液通過內部換熱器D吸收來自低溫余熱存儲裝置(1)中反應產物的熱量，濃溶液中的部分溶質受熱蒸發為溶質蒸汽并通過氣液換熱器(9)進入冷凝器(4)，濃溶液變為稀溶液；所述冷凝器(4)中的溶質蒸汽被重新冷凝為液體，然后被溶液泵二(12)加壓經氣液換熱器(9)分別進入一級蒸發器(3)和二級蒸發器(7)；所述一級蒸發器(3)中，溶質液體通過內部換熱器C吸收來自低溫余熱存儲裝置(1)中反應產物的熱量后，汽化成溶質蒸汽并進入一級吸收器(6)；所述一級吸收器(6)中，稀溶液吸收溶質蒸汽，釋放出熱量并傳遞給二級蒸發器(7)；所述二級蒸發器(7)中，溶質液體吸收來自一級吸收器(6)中的熱量汽化為溶質蒸汽并進入二級吸收器(8)；所述二級吸收器(8)中的中間濃度溶液吸收溶質蒸汽，釋放出熱量并通過二級吸收器(8)的內部換熱器E被傳熱介質儲罐(13)中的傳熱介質吸收，傳熱介質吸熱后升溫，從而完成利用吸收式制熱系統提質的過程；

在儲熱模式下，所述中溫蓄熱單元中，中溫余熱存儲裝置(14)內部填充的反應原料通過換熱器F吸收傳熱介質的熱量，在合適的溫度及壓力環境中發生正向吸熱反應，生成相態與密度不同的反應產物，密度大的反應產物留在中溫余熱存儲裝置(14)中，具有一定溫度且密度小的氣態或液態的反應產物在壓氣機(17)的吸入作用下進入中溫蓄熱裝置(15)換熱；所述中溫蓄熱裝置(15)中反應產物換熱完成后溫度降低，經壓氣機(17)送入中溫生成物儲罐(16)進行儲存，從而完成中溫蓄熱過程；

在釋熱模式下，所述低溫生成物儲罐(2)中的氣態或液態的反應產物排出，經過中溫蓄熱裝置(15)換熱后進入低溫余熱存儲裝置(1)，在合適的溫度及壓力環境中與低溫余熱存儲裝置中原有的反應產物發生逆向放熱反應，釋放出熱量通過內部換熱器B被外部循環工質吸收，用于其他工業生產或日常生活用途；同時，所述中溫生成物儲罐(16)中的氣態或液態的反應產物排出，經過中溫蓄熱裝置(15)換熱后進入中溫余熱存儲裝置(14)，在合適的溫度及壓力環境中與中溫余熱存儲裝置(14)中原有的反應產物發生逆向放熱反應，釋放出熱量通過內部換熱器G被外部循環工質吸收，用于其他工業生產或日常生活用途。