本發明專利技術提供了一種基于儲熱的多功能蒸汽/熱風供熱方法和裝置，集產熱、儲熱和供熱于一體。可利用低谷電、可再生能源和間歇性工業余熱等存儲熱量；需要用熱時，將空氣送入，通過換熱得到中高溫熱風，全部或部分作為產品，并可用熱風出口混風閥調節供風溫度；中高溫熱風也可與換熱器換熱生產飽和或過熱蒸汽作為產品；降溫后的低溫熱風可循環利用或作為熱風產品輸出；本發明專利技術可解決中小型化石燃料鍋爐熱風或蒸汽供應系統存在高污染、能耗大、運行靈活性差、運行成本高等問題，滿足熱風和蒸汽供應的同時實現熱能循環利用，達到節能減排目的；此外儲熱技術的利用使本發明專利技術有效利用間歇性工業余熱和可再生能源，實現電力和供熱調峰，適宜大規模推廣使用。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及節能、儲能、電力和熱力調峰及熱能工程等
，是一種集產熱、儲熱、供熱于一體的一種基于儲熱的多功能蒸汽/熱風供熱方法和裝置，可應用于化工、干燥、食品加工、洗衣房、余熱回收、可再生能源利用、采暖和電力和供熱調峰等領域。
技術介紹
熱對于日常生活和工業生產具有不可替代的作用，在采暖、干燥、食品加工和化工生產等領域應用廣泛，主要包括熱水供熱、熱風供熱、蒸汽供熱和電供熱等多種方式。熱風和蒸汽供熱是其中的重要方式。熱風供熱是將經熱交換器加熱的熱空氣直接對需熱體進行加熱的方式。這種加熱方式由于采用強制對流，產熱速度較高。專利CN201210470596公開了一種固化爐節能熱風系統，利用廢棄的熱源將廢熱經由窯爐和抽風機傳送至循環管道，通過控制熱風的抽風機、引風機及循環風機對固化爐內的溫度進行調節，確保了板線適合的固化程度；專利CN201210520821提供了一種生物質能全自動純凈熱風系統及其使用方法，利用可再生的生物質能，通過生物質直燃和生物質氣化技術，經熱管換熱器和旋風分離器后產生純凈的熱風，具有綠色環保、熱風供應能力強的優點；專利CN201220306989公開了一種溫度可調的熱風系統，熱風經燃燒機進入濾風室內除塵，通過控制系統使得冷、熱空氣以一定的比例混和以確保熱風的輸出溫度。蒸汽供熱是利用蒸汽的形態從熱源攜帶熱量，經熱網送至所需地點，按照蒸汽供應壓力的不同可分為低壓、中壓及高壓蒸汽系統。蒸汽系統提供的蒸汽，尤其是過熱蒸汽，已經有了廣泛應用。專利CN201310725230公開了一種過熱蒸汽干燥裝置和方法，其特點為流化床干燥機排出的過熱蒸汽通過旋風除塵后分為兩路，一路通過循環風機加壓后返回流化床干燥機，另一路通過洗滌器進入蒸汽壓縮機并送入內置加熱器，實現了過熱蒸汽的內部循環利用；專利CN201310706064.9專利技術了一種高效蒸汽供熱及余熱回收系統，將蓄熱器、蒸汽系統和冷凝水系統有機結合，使得鍋爐熱量實現了梯級利用；專利CN201320863998提供了一種蒸汽余熱回收系統，利用循環水泵，將儲水罐中溫度較高的冷凝水輸送至制暖設備中為現場制暖，冷卻下來的冷凝水被輸送回儲水罐中，儲水罐排水口開關通過切換閥門進行控制，實現了能源資源的合理分配利用。由于目前中小型化石燃料鍋爐，特別是燃煤鍋爐的熱風或蒸汽供應系統存在高污染、能耗大、運行靈活性差、運行成本偏高等問題，已成為現今環境問題特別是嚴重霧霾天氣的罪魁禍首之一，針對此類問題，國家已有明確規定，要求關停小型燃煤鍋爐及小型火電機組。此外，我國電網的調峰壓力日益加劇，急需發展有效利用低谷電的技術。同時，近年來可再生能源發展迅速，特別是風電和太陽能發電，但是棄風和棄光的比例仍然較高，存在很大浪費。如果能夠提高風能、太陽能等可再生能源的利用率，則可以大幅減少煤等化石燃料的使用量，減少對環境的污染，為人類的生存創造更好的條件。因此急需開發新型低成本、低污染、能源利用率高的技術來替代基于小型燃煤鍋爐等的蒸汽/熱風發生系統，并可以用于可再生能源以及工業過程余熱的高效利用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對上述的問題，提供可高效利用低谷電的一種基于儲熱的多功能蒸汽/熱風供熱方法和裝置，以解決目前中小型化石燃料鍋爐的高污染和運行靈活性差的問題，并可用于可再生能源以及工業過程余熱的高效利用。為達此目的，本專利技術提供一種基于儲熱的多功能蒸汽/熱風供熱方法和裝置，其包括熱風發生單元、蒸汽發生單元和循環控制單元；所述熱風發生單元包括循環風機、風室及儲熱室；所述循環風機和風室分別用于空氣的輸送和均壓分布；所述儲熱室包括保溫層、布風板、顆粒床、電加熱元件、儲熱磚、溫度壓力控制器和顆粒分離器；所述布風板位于顆粒床下部，為顆粒床流化提供均勻流化空氣；所述顆粒床位于儲熱室下部，作用是在顆粒床流化時，強化空氣-顆粒兩相流與儲熱室內的儲熱磚傳熱；所述電加熱元件和儲熱磚位于儲熱室中部，用于實現熱量的存儲功能和熱風產生功能(對于工業余熱利用，電熱元件功能可不用)；所述溫度壓力控制器和顆粒分離器位于儲熱室上部，其中溫度壓力控制器與電加熱元件、循環風機電路以及分布在各處的溫度、壓力和流量傳感器相連，可控制和調節儲熱室內的儲熱速度與溫度及熱風產生時的熱風溫度、壓力和流量；所述顆粒分離器采用旋風除塵原理，包括熱風入口、熱風出口和顆粒出口，用于含帶顆粒的熱風的分離凈化，在熱風出口得到的熱風可分為兩股，一股經過二通閥作為中高溫熱風產品輸出，并可通過出口混風閥調節供風溫度，另一股經過流量控制器進入換熱室加熱水產生蒸汽；所述保溫層覆蓋在儲熱室和換熱室內壁，用于與外界的絕熱，以降低熱損耗；所述蒸汽發生單元包括換熱管、除氧器、水泵和汽包；所述換熱管位于換熱室內部，分為上、中、下三部分，與自上而下的熱風換熱，下部的換熱管也可稱為水預熱器，用于對將進入汽包的除氧水進行預加熱，中部的換熱管也稱為蒸發器，用于將汽包內的循環熱水汽化
成飽和蒸汽(飽和蒸汽也可作為產品輸出)，上部的換熱管也稱過熱器，用于將飽和蒸汽加熱成為高壓過熱蒸汽，高壓過熱蒸汽通過二通閥作為產品輸出；所述除氧器和水泵分別用于除鹽水的除氧和輸送動力的提供；所述汽包包括汽包本體、溫度與壓力檢測和控制裝置以及安全裝置，用于通過上升下降管和中部換熱管(蒸發器)進行自然循環，并對產生的飽和蒸汽進行汽水分離，得到的干燥蒸汽重新送入上部換熱管(過熱器)過熱；所述循環控制單元包括換熱室、重力沉降室和閥門；所述換熱室包括流量控制器、切向入口、過濾風帽和回流風道，所述流量控制器位于換熱室的上部，并與二通閥一起用于控制熱風的流量和流速，并調控中高溫產品熱風和生產蒸汽用熱風的比例；所述切向入口位于換熱室的上部，其功能是使熱風以切向方向進入換熱室形成旋流，強化與蒸汽產生換熱管的換熱，并促使熱風中可能攜帶的少量顆粒從氣體中分離進入重力沉降室；所述過濾風帽和回流風道位于換熱室底部，其中過濾風帽在回流風道入口上部，用于阻擋熱風中殘留的顆粒進入回流風道，并把顆粒引流至重力沉降室，回流風道將換熱后的純凈熱風通過三通閥進入循環風機實現氣流和氣流所含熱量的循環，這部分熱風可以作為低溫熱風產品通過三通閥外供；所述重力沉降室含有單向閥和斜坡通道，用于將熱風中殘留的顆粒回收進入顆粒床；所述閥門包括三通閥、二通閥、單向閥和混風閥，所述三通閥位于空氣入口，用于換熱后的熱風循環利用、低溫熱風產品供應以及進入循環風機的風溫調控；所述二通閥位于換熱室和過熱蒸汽的出口處，用于熱風和蒸汽產品的輸出供給控制；所述單向閥位于重力沉降室內，用于含有殘留顆粒的熱風的單向流通，這里的顆粒單向流動也可通過短暫關閉三通閥進行吹掃；所述混風閥位于熱風出口二通閥之后，用于對所供熱風進行溫度調節。優選的，所述儲熱磚的形狀可以為球狀、正方體或長方體、蜂窩型、其它異型結構模塊或它們之間的組合，其材料可以為有機或無機的顯熱儲熱材料、潛熱(相變)儲熱材料、復合結構儲熱材料或它們之間的組合，儲熱磚材料的使用溫度范圍為0-850℃。優選的，所述顆粒床的顆粒材料可以是沙子、氧化鋁、玻璃、陶瓷、耐高溫聚合物等，顆粒形狀可以是球形或非球形。優選的，所述電加熱元件的材質為高溫耐腐蝕合金或耐高溫陶瓷。優選的，所述保溫層可以是單本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于儲熱的多功能蒸汽/熱風供熱方法和裝置，包括熱風發生單元、蒸汽發生單元和循環控制單元，其特征在于：所述熱風發生單元包括循環風機(2)、風室(3)及儲熱室(4)；所述循環風機(2)和風室(3)分別用于空氣的輸送和均壓分布；所述儲熱室(4)包括保溫層(11)、布風板(12)、顆粒床(13)、電加熱元件(14)、儲熱磚(15)、溫度壓力控制器(16)和顆粒分離器(17)，所述布風板(12)位于顆粒床(13)下部，為顆粒床流化提供均勻流化空氣，所述顆粒床(13)位于儲熱室(4)下部，作用是在顆粒床(13)流化時，強化空氣?顆粒兩相流與儲熱室(4)內的儲熱磚(15)傳熱；所述電加熱元件(14)和儲熱磚(15)位于儲熱室(4)中部，用于實現熱量的存儲功能和熱風產生功能；所述溫度壓力控制器(16)和顆粒分離器(17)位于儲熱室(4)上部，其中溫度壓力控制器(16)與電加熱元件(14)及循環風機(2)電路以及分布在各處的溫度、壓力和流量傳感器相連，可控制和調節儲熱室(4)內的儲釋熱速度與溫度，以及熱風產生時的熱風溫度、壓力和流量；所述顆粒分離器(17)采用旋風除塵原理，包括熱風入口(18)、熱風出口(19)和顆粒出口(20)，用于含帶顆粒熱風的分離掙化，在熱風出口(19)得到的熱風可分為兩股，一股經過二通閥(21)作為中高溫熱風產品輸出，可通過出口混風閥(28)調節供風溫度，另一股經過流量控制器(22)進入換熱室(5)加熱水產生蒸汽：所述保溫層(11)覆蓋在儲熱室(4)和換熱室(5)內壁，用于與外界的絕熱，以降低熱損耗；所述蒸汽發生單元包括換熱管(6a/6b/6c)、除氧器(7)、水泵(8)和汽包(9)；所述換熱管(6a/6b/6c)位于換熱室(5)內部，分為上、中、下三部分，與自上而下的熱風換熱，下部的換熱管(6c)也可稱為水預熱器，用于對將進入汽包(9)的除氧水進行預加熱，中部的換熱管(6b)也稱為蒸發器，用于將汽包(9)內的循環熱水汽化成飽和蒸汽(飽和蒸汽也可作為產品輸出)，上部的換熱管(6a)也稱過熱器，用于將飽和蒸汽加熱成為高壓過熱蒸汽，高壓過熱蒸汽通過二通閥(10)作為產品輸出；所述除氧器(7)和水泵(8)分別用于除鹽水的除氧和輸送動力的提供；所述汽包(9)包括汽包本體、溫度和壓力檢測和控制裝置以及安全裝置，用于通過上升下降管和中部換熱管(蒸發器)(6b)進行自然循環，并對所產生的飽和蒸汽進行汽水分離，得到的干燥蒸汽重新送入上部換熱管(過熱器)(6a)過熱；所述循環控制單元包括換熱室(5)、重力沉降室(26)和閥門(27)；所述換熱室(5)包括流量控制器(22)、切向入口(23)、過濾風帽(24)和回流風道(25)，所述流量控制器(22)位于換熱室(5)的上部，并與二通閥(21)一起用于控制熱風的流量和流速，并調控中高溫產品熱風和生產蒸汽用熱風的比例；所述切向入口(23)位于換熱室(5)的上部，其功能是使熱風以切向方向進入換熱室(5)形成旋流，強化與蒸汽產生換熱管的換熱，并促使熱風中可能攜帶的少量顆粒從氣體中分離進入重力沉降室(26)；所述過濾風帽(24)和回流風道(25)位于換熱室(5)底部，其中過濾風帽(24)在回流風道(25)入口上部，用于阻擋熱風中殘留的顆粒進入回流風道(25)，并把顆粒引流至重力沉降室(26)；回流風道(25)將換熱后的純凈低溫熱風通過三通閥(1)進入循環風機(2)實現氣流和氣流所含熱量的循環，這里的低溫熱風也可作位產品由三通閥(1)輸出；所述重力沉降室(26)含有單向閥(27)和斜坡通道，用于將低溫熱風中殘留的顆粒回收進入顆粒床(13)；所述閥門包括三通閥(1)、二通閥(10，21)、單向閥(27)和混風閥(28)，所述三通閥(1)位于空氣入口，用于換熱后的熱風循環利用、低溫熱風產品供應以及進入循環風機(2)的風溫調控；所述二通閥(10，21)位于換熱室(5)和過熱蒸汽的出口處，用于熱風和蒸汽產品的輸出供給控制；所述單向閥(27)位于重力沉降室(26)內，用于含有殘留顆粒的熱風的單向流通，這里的顆粒單向流動可通過短暫關閉三通閥(1)進行吹掃；所述混風閥(28)位于熱風出口二通閥(21)之后，用于對所供熱風進行溫度調節。...
【技術特征摘要】
1.一種基于儲熱的多功能蒸汽/熱風供熱方法和裝置，包括熱風發生單元、蒸汽發生單元和循環控制單元，其特征在于：所述熱風發生單元包括循環風機(2)、風室(3)及儲熱室(4)；所述循環風機(2)和風室(3)分別用于空氣的輸送和均壓分布；所述儲熱室(4)包括保溫層(11)、布風板(12)、顆粒床(13)、電加熱元件(14)、儲熱磚(15)、溫度壓力控制器(16)和顆粒分離器(17)，所述布風板(12)位于顆粒床(13)下部，為顆粒床流化提供均勻流化空氣，所述顆粒床(13)位于儲熱室(4)下部，作用是在顆粒床(13)流化時，強化空氣-顆粒兩相流與儲熱室(4)內的儲熱磚(15)傳熱；所述電加熱元件(14)和儲熱磚(15)位于儲熱室(4)中部，用于實現熱量的存儲功能和熱風產生功能；所述溫度壓力控制器(16)和顆粒分離器(17)位于儲熱室(4)上部，其中溫度壓力控制器(16)與電加熱元件(14)及循環風機(2)電路以及分布在各處的溫度、壓力和流量傳感器相連，可控制和調節儲熱室(4)內的儲釋熱速度與溫度，以及熱風產生時的熱風溫度、壓力和流量；所述顆粒分離器(17)采用旋風除塵原理，包括熱風入口(18)、熱風出口(19)和顆粒出口(20)，用于含帶顆粒熱風的分離掙化，在熱風出口(19)得到的熱風可分為兩股，一股經過二通閥(21)作為中高溫熱風產品輸出，可通過出口混風閥(28)調節供風溫度，另一股經過流量控制器(22)進入換熱室(5)加熱水產生蒸汽：所述保溫層(11)覆蓋在儲熱室(4)和換熱室(5)內壁，用于與外界的絕熱，以降低熱損耗；所述蒸汽發生單元包括換熱管(6a/6b/6c)、除氧器(7)、水泵(8)和汽包(9)；所述換熱管(6a/6b/6c)位于換熱室(5)內部，分為上、中、下三部分，與自上而下的熱風換熱，下部的換熱管(6c)也可稱為水預熱器，用于對將進入汽包(9)的除氧水進行預加熱，中部的換熱管(6b)也稱為蒸發器，用于將汽包(9)內的循環熱水汽化成飽和蒸汽(飽和蒸汽也可作為產品輸出)，上部的換熱管(6a)也稱過熱器，用于將飽和蒸汽加熱成為高壓過熱蒸汽，高壓過熱蒸汽通過二通閥(10)作為產品輸出；所述除氧器(7)和水泵(8)分別用于除鹽水的除氧和輸送動力的提供；所述汽包(9)包括汽包本體、溫度和壓力檢測和控制裝置以及安全裝置，用于通過上升下降管和中部換熱管(蒸發器)(6b)進行自然循環，并對所產生的飽和蒸汽進行汽水分離，得到的干燥蒸汽重新送入上部換熱管(過熱器)(6a)過熱；所述循環控制單元包括換熱室(5)、重力沉降室(26)和閥門(27)；所述換熱室(5)包括流量控制器(22)、切向入口(23)、過濾風帽(24)和回流風道(25)，所述流量控制器(22)位于換熱室(5)的上部，并與二通閥(21)一起用于控制熱風的流量和流速，并調控中高溫產品熱風和生產蒸汽用熱風的比例；所述切向入口(23)位于換熱室(5)的上...
【專利技術屬性】
技術研發人員：丁玉琴，張葉龍，宋鵬飛，
申請(專利權)人：南京金合能源材料有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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