储热供热系统

技术领域

本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种储热供热系统。

背景技术

相关技术中，火电机组的深度调峰多采用电加热储能系统进行调峰，即热电厂将白天的过剩电能通过电极锅炉将电能转化成热能，并将热能以高温水的形式存储到储热水罐中，在夜间供电负荷小而供热需求大时，将高温水的热能补充到供热中，实现热电厂的灵活调峰。由于供暖具有季节性，难以实现全年的深度调峰，而且热能转变成电能，电能再转变成热能的能量转换过程，降低了能量转换效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出了一种储热供热系统，可以对热电厂进行全年调峰，提高能量转换效率。

本发明实施例的储热供热系统包括：储热单元，所述储热单元包括储热罐和第一换热器，所述第一换热器的一端适于与蒸汽源连通，所述第一换热器的另一端与所述储热罐相连，所述第一换热器利用所述蒸汽源的热量对所述储热介质进行热交换；

第二换热器，所述第二换热器的一端适于与第一管路相连，所述第二换热器的另一端与所述储热单元相连，所述第二换热器利用所述储热单元内的存储热量对所述第一管路内的供热介质进行热交换；

其中，所述储热罐包括第一储热罐和第二储热罐，所述第一储热罐和/或所述第二储热罐内存储有储热介质，所述储热介质可在所述第一储热罐和所述第二储热罐之间流通；

所述第一换热器的一端适于与汽轮机的第一蒸汽出口或汽轮机的第二蒸汽出口相连，所述第一蒸汽出口为汽轮机高压缸的排汽口，所述第二蒸汽出口为汽轮机的中间级排汽口，所述第一换热器的另一端分别与所述第一储热罐和所述第二储热罐相连，所述第一换热器利用从所述汽轮机的第一蒸汽出口或第二蒸汽出口抽取的蒸汽中的热量对所述第一储热罐内的储热介质进行热交换，经热交换后的储热介质流通至第二储热罐。

本发明实施例的储热供热系统，可以对热电厂进行全年调峰，提高能量转换效率。

在一些实施例中，所述第一换热器具有第一进口和第一出口，所述第一进口与所述第一储热罐相连，所述第一出口与所述第二储热罐相连。

在一些实施例中，所述储热单元还包括第一开关阀和第一泵，所述第一开关阀与所述第一泵相连，所述第一开关阀与所述第一进口相连，所述第一泵与所述第一储热罐相连。

在一些实施例中，所述第一换热器具有第二进口和第二出口，所述第二进口与所述蒸汽源连通，所述第二出口适于与锅炉的凝结水泵的出口连通。

在一些实施例中，所述储热单元还包括第二开关阀和第一调节阀，所述第二开关阀与所述第一调节阀相连，所述第二开关阀与所述蒸汽源连通，所述第一调节阀与所述第二进口连通。

在一些实施例中，所述储热单元还包括第三开关阀和第二泵，所述第三开关阀与所述第二泵相连，所述第二泵与所述第二出口连通，所述第三开关阀与所述凝结水泵的出口连通。

在一些实施例中，所述储热供热系统还包括第四开关阀，所述第四开关阀的一端与所述第二换热器相连，所述第四开关阀的另一端与所述第二储热罐相连。

在一些实施例中，所述储热供热系统还包括第三泵，所述第三泵的一端与所述第四开关阀相连，所述第三泵的另一端与所述第二储热罐相连。

在一些实施例中，所述第二换热器具有第三进口和第三出口，所述第三进口适于与所述第一管路中的给水泵的出口连通，所述第三出口适于与所述第一管路中的加热器相连。

在一些实施例中，所述储热供热系统还包括第五开关阀，所述第五开关阀的一端与所述给水泵的出口连通，所述第五开关阀的另一端与所述第三进口连通。

附图说明

图1是本发明实施例的储热供热系统的示意图。

附图标记：

储热单元100，

第二换热器200，第三进口210，第三出口220，第四进口230，第四出口240，第一管路300，凝结水泵310，给水泵320，加热器330，第一加热器3310，第二加热器3320，第三加热器3330，第四加热器3340，第五加热器3350，第六加热器3360，除氧器340，

第四开关阀400，第四开关阀进口410，第四开关阀出口420，

第三泵500，第三泵进口510，第三泵出口520，

第五开关阀600，第五阀门进口610，第五阀门出口620，锅炉700，

储热罐1，储热介质11，第一储热罐12，第一储热罐进口121，第一储热罐出口122，第二储热罐13，第二储热罐进口131，第二储热罐出口132，

第一换热器2，第一进口21，第一出口22，第二进口23，第二出口24，

蒸汽源3，第一开关阀4，第一开关阀进口41，第一开关阀出口42，

第一泵5，第一泵进口51，第一泵出口52，

第二开关阀6，第二开关阀进口61，第二开关阀出口62，

第一调节阀7，第一调节阀进口71，第一调节阀出口72，

第三开关阀8，第三开关阀进口81，第三开关阀出口82，

第二泵9，第二泵进口91，第二泵出口92。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例储热供热系统包括储热单元100和第二换热器200，储热单元100包括储热罐1和第一换热器2，第一换热器2的一端适于与蒸汽源3连通，第一换热器2的另一端与储热罐1相连，第一换热器2利用蒸汽源3的热量对储热介质11进行热交换；第二换热器200的一端适于与第一管路300相连，第二换热器200的另一端与储热单元100相连，第二换热器200利用储热单元100内的存储热量对第一管路300内的供热介质进行热交换。储热罐1包括第一储热罐12和第二储热罐13，第一储热罐12和/或第二储热罐13内存储有储热介质11，储热介质11可在第一储热罐12和第二储热罐13之间流通；第一换热器2的一端适于与汽轮机的第一蒸汽出口或汽轮机的第二蒸汽出口相连，第一蒸汽出口为汽轮机高压缸的排汽口，第二蒸汽出口为汽轮机的中间级排汽口，第一换热器2的另一端分别与第一储热罐12和第二储热罐13相连，第一换热器2利用从汽轮机的第一蒸汽出口或第二蒸汽出口抽取的蒸汽中的热量对第一储热罐12内的储热介质11进行热交换，经热交换后的储热介质11流通至第二储热罐13。

具体地，蒸汽源3设在第一换热器2的左侧，蒸汽源3通过管道与第一换热器2相连以将蒸汽源3内的蒸汽传输至第一换热器2。储热罐1设在第一换热器2的右侧，储热罐1内的储热介质11可以进行热量的存储和释放，储热罐1与第一换热器2相连以使储热介质11可以从储热罐1内流出经过第一换热器2进行热交换后再流回储热罐1内。

具体地，第二换热器200与第一管路300相连以将第一管路300中的水或蒸汽传输至第二换热器200内进行加热，储热罐1与第二换热器200的相连以将储热罐1内的储热介质11传输至第二换热器200内进行热交换，即第一管路300内的水和/或蒸汽传输至第二换热器200内与储热罐1内的储热介质11中的热量进行热交换，第一管路300内的水和/或蒸汽吸收储热介质11中的热量后温度升高，实现对第一管路300内的水和/或蒸汽加热。

第一储热罐12设在第二储热罐13的上方，第一储热罐12用以存储释放热量后的储热介质11，即低温储热介质11，第二储热罐13用以存储吸收热量后的储热介质11，即加热后的储热介质11。当对储热罐1中的储热介质11进行加热时，第一储热罐12内的储热介质11流经第一换热器2，并在第一换热器2内与蒸汽源3传输至第一换热器2内的热蒸汽发生热交换后储热介质11流回第二储热罐13中，完成储热罐1内的储热介质11的加热。

需要说明的是，蒸汽源3可以为抽取冷再蒸汽或汽轮机抽汽，本发明实施例中通过对汽轮机或冷再蒸汽的直接抽取，通过第一换热器2和储能罐的设置可以实现对火电厂的直接调峰，而且没有季节的限制，相比相关技术中火电厂将热能转变成电能，再将多余电能转变为热能进行存储调峰的方式，本发明实施例通过直接抽取汽轮机或冷再蒸汽中的高温蒸汽，直接对高温蒸汽中的热量进行存储，降低了能量转换过程中的损耗，进而提高能量转换效率。

例如，储热介质11选用导热油，高温导热油可以获得很高的传热介质温度，实现热量的传递，而且导热油系统在常压条件下可以获得很高的传热介质操作温度，减少了设备和管线的维护工作，相比水储热来说，选用导热油可以在常压环境下进行热量传递，提高了储热单元100安全性能，相比熔盐储热来说，导热油的凝固点较低，低温运行性能好，可以降低储热介质11运行的最低温度，避免储热介质11凝冻。

本发明实施例中通过对冷再蒸汽或汽轮机进行直接抽取高温蒸汽，通过将高温蒸汽传输至第一换热器2内为低温储热介质11提供热量进行热交换，即将抽取冷再蒸汽或汽轮机抽取的蒸汽的热能通过储热介质11进行存储，直接采用蒸汽储热，减少了能量转换过程，提高了能量转换效率，而且储热单元100直接参与热电厂的调峰，满足热电厂的调峰需求。

在一些实施例中，第一换热器2具有第一进口21和第一出口22，第一进口21与第一储热罐12相连，第一出口22与第二储热罐13相连。

具体地，第一储热罐12具有第一储热罐出口122，第二储热罐13具有第二储热罐进口131。第一换热器2的第一进口21与第一储热罐出口122相连以将第一储热罐12内存储的低温储热介质11传输至第一换热器2内，低温储热介质11在第一换热器2内吸收热量变成加热后的储热介质11，通过第一出口22与第二储热罐进口131的连通以将加热后的储热介质11传输至第二储热罐13内进行热量的存储。

在一些实施例中，储热单元100还包括第一开关阀4和第一泵5，第一开关阀4与第一泵5相连，第一开关阀4与第一进口21相连，第一泵5与第一储热罐12相连。

具体地，第一开关阀4具有第一开关阀进口41和第一开关阀出口42，第一泵5具有第一泵进口51和第一泵出口52，第一泵进口51与第一储热罐出口122相连，第一泵出口52与第一开关阀进口41相连，第一开关阀出口42与第一进口21相连，以将第一储热罐12内存储的储热介质11依次通过第一泵5和第一开关阀4传输至第一换热器2内进行热交换。

可选地，第一开关阀4的设置可以实现第一储热罐12与第一换热器2之间的开启和闭合，第一泵5的设置可以调节第一储热罐12内的储热介质11传输至第一换热器2内的速度和流量，本发明实施例可以根据蒸汽源3的温度对第一泵5的泵速进行调整。

在一些实施例中，第一换热器2具有第二进口23和第二出口24，第二进口23与蒸汽源3连通，第二出口24适于与锅炉700的凝结水泵310的出口连通。

具体地，第二进口23与蒸汽源3连通以将蒸汽源3的高温蒸汽传输至第一换热器2内，高温蒸汽在第一换热器2内与储热介质11发生换热后变成冷凝水，第二出口24与锅炉700的凝结水泵310的出口的连通以将冷凝水传输至凝结水泵310的出口处，实现冷凝水的再利用。

在一些实施例中，储热单元100还包括第二开关阀6和第一调节阀7，第二开关阀6与第一调节阀7相连，第二开关阀6与蒸汽源3连通，第一调节阀7与第二进口23连通。

具体地，第二开关阀6具有第二开关阀进口61和第二开关阀出口62，第一调节阀7具有第一调节阀进口71和第一调节阀出口72，第二开关阀进口61与蒸汽源3连通，第二开关阀出口62与第一调节阀进口71连通，第一调节阀出口72与第二进口23连通，以将蒸汽源3中的高温蒸汽依次通过第二开关阀6和第一调节阀7传输至第一换热器2内。

可以理解的是，本发明实施例是直接对蒸汽中的热量进行储热，而在蒸汽管路的传输过程中，如果只设置第一调节阀7的话是无法确保蒸汽管路的完全闭合的，即第一调节阀7是关不严蒸汽管路的，本发明实施例通过设置第二开关阀6控制蒸汽源3的打开和闭合，通过设置第一调节阀7对蒸汽源3传输至第一换热器2内的蒸汽量进行调节。

本发明实施例通过第一调节阀7对传输至第一换热器2内的高温蒸汽量进行调整，通过第一泵5调整传输至第一换热器2内的储热介质11，以提高储热介质11量与高温蒸汽量相匹配，直接对蒸汽中的热量进行储热，提高储热单元100的储热效率。

在一些实施例中，储热单元100还包括第三开关阀8和第二泵9，第三开关阀8与第二泵9相连，第二泵9与第二出口24连通，第三开关阀8与凝结水泵310的出口连通。

具体地，第三开关阀8具有第三开关阀进口81和第三开关阀出口82，第二泵9具有第二泵进口91和第二泵出口92，第二泵进口91与第二出口24连通，第二泵出口92与第三开关阀进口81连通，第三开发阀出口与凝结水泵310的出口连通，以将经第一换热器2换热后的冷凝水传输至凝结水泵310的出口。

可选地，第一换热器2内的冷凝水依次通过第二泵9和第三开关阀8传输至凝结水泵310的出口处，以将高温蒸汽的热量进行储存后变成的冷凝水与凝结水泵310出口处的凝结水连通，实现冷凝水的循环利用。

对电网进行调峰时，抽取冷再蒸汽或汽轮机抽气，抽取的高温蒸汽通过第二开关阀6和第一调节阀7后进入第一换热器2内进行放热，第一储热罐12内的低温储热介质11经过第一泵5和第一开关阀4后进入第一换热器2内进行吸热。高温蒸汽在第一换热器2内完全冷凝下来变成的冷凝水经过第二泵9和第三开关阀8传输至凝结水泵310的出口，低温储热介质11在第一换热器2内吸热后变成高温储热介质11传输至第二储热罐13内进行存储，实现将热电厂内多余的热量存储到第二储热罐13内存储。

本发明实施例通过抽取机组蒸汽较少汽轮机做功参与深度调峰，调峰结束后，通过利用储热介质11中存储的热量加热凝结水，进而减少抽气量，从而提高火电机组做功能力。

在一些实施例中，储热供热系统还包括第四开关阀400，第四开关阀400的一端与第二换热器200相连，第四开关阀400的另一端与第二储热罐13相连。

在一些实施例中，储热供热系统还包括第三泵500，第三泵500的一端与第四开关阀400相连，第三泵500的另一端与第二储热罐13相连。

具体地，第四开关阀400具有第四开关阀进口410和第四开关阀出口420，第三泵500具有第三泵进口510和第三泵出口520，第二储热罐13具有第二储热罐出口132，第一储热罐12具有第一储热罐进口121，第二换热器200具有第四进口230和第四出口240，第三泵进口510与第二储热罐出口132连通，第三泵出口520与第四开关阀进口410连通，第四开关阀出口420与第四进口230连通以将第二储热罐13内的高温储热介质11传输至第二换热器200内，高温储热介质11在第二换热器200内经过放热后，通过第四出口240传输至第一储热罐进口121，完成第二储热罐13内的储热介质11的放热。

在一些实施例中，第二换热器200具有第三进口210和第三出口220，第三进口210适于与第一管路300中的给水泵320的出口连通，第三出口220适于与第一管路300中的加热器330相连。

具体地，第三进口210与第一管路300中的给水泵320出口连通，第三出口220与加热器330相连，以将第一管路300中的水和/或蒸汽传输至第二换热器200内与第二储热罐13内的储热介质11发生热交换后再传输至第一管路300的加热器330的出口处，降低加热器330的功耗。

在一些实施例中，储热供热系统还包括第五开关阀600，第五开关阀600的一端与给水泵320的出口连通，第五开关阀600的另一端与第三进口210连通。

具体地，第五阀门具有第五阀门进口610和第五阀门出口620，第五阀门进口610与给水泵320的出口连通，第五阀门出口620与第三进口210连通以将给水泵320内的水和/或蒸汽传输至第二换热器200内进行热交换。

可以理解的是，第一管路300上还设置有除氧器340，加热器330包括第一加热器3310、第二加热器3320、第三加热器3330、第四加热器3340、第五加热器3350和第六加热器3360，其中，第一加热器3310、第二加热器3320和第三加热器3330为低压加热器330，第四加热器3340、第五加热器3350和第六加热器3360为高压加热器330，多个加热器330的设置与电厂热系统相匹配实现逐层加热，

经凝结水泵310的出口流出的凝结水依次通过第一加热器3310、第二加热器3320和第三加热器3330进行加热后进入除氧器340中进行除氧，除氧后的水和/或蒸汽通过给水泵320后依次经过第四加热器3340、第五加热器3350和第六加热器3360进行层层加热，经第六加热器3360加热后的蒸汽传输至锅炉700内。

可以理解的是，加热器330是通过汽轮机抽气进行逐层加热的，而每一级的温度都是不同的，本发明实施例通过抽取给水泵320出口处的水和/或蒸汽进入到第二换热器200内进行加热，并将加热后的水和/或蒸汽传输至第五加热器3350的出口处，使储热介质11的温度与抽取给水泵320出口处的水和/或蒸汽的温度以及第五加热器3350的出口处的温度相匹配，缩小温度端差，提高储热介质11的放热效率，进而提高储热供热系统的供热效率。

当调峰结束后，第二储热罐13内存储的高温储热介质11经过第三泵500和第四开关阀400进入第二换热器200内进行放热，第一管路300中给水泵320出口处引接的部分水和/或蒸汽通过第五开关阀600进入第二换热器200内进行吸热。高温储热介质11在第二换热器200内进行放热后经第四出口240传输至第一储热罐12，吸热后的水和/或蒸汽通过第三出口220传输至加热器330的出口处，通过第二储热罐13内的高温储热介质11加热第一管路300即蓄热加热锅炉700给水中的给水温度，可以减少加热器330的加热功率，即减少了加热器330抽取量，增加了机组做功。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。