本發明專利技術提供一種低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統，包括熔鹽加熱爐、空氣預熱器、燃氣加熱器、低溫熔鹽儲罐和高溫熔鹽儲罐；熔鹽加熱爐的爐膛底部設有燃燒器，爐膛的煙氣出口位于熔鹽加熱爐的頂部，爐膛上部設有對流換熱部件，爐膛下部設有輻射換熱部件；爐膛的煙氣出口依次連通空氣預熱器和燃氣加熱器，爐膛煙氣出口排出的煙氣分別作為空氣預熱器的熱源和燃氣加熱器的熱源；低溫熔鹽儲罐依次連通對流換熱部件、輻射換熱部件和高溫熔鹽儲罐。本發明專利技術采用熔鹽加熱爐將燃燒與換熱集成在一起，將低溫熔鹽沿爐膛與低熱值燃氣燃燒產生的高溫煙氣進行對流與輻射換熱，減少熱量傳播的過程，提高換熱效率。提高換熱效率。提高換熱效率。
【技術實現步驟摘要】
一種低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統及方法
[0001]本專利技術涉及一種儲能系統，具體涉及一種低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統，屬于余熱回收及儲能
技術介紹
[0002]低熱值燃氣是指燃燒時所釋放的熱量較小的氣體，典型的低熱值燃氣為鋼鐵冶金過程中產生的如高爐煤氣、轉爐煤氣、發生爐煤氣、瓦斯氣等，這類可燃氣體具有較低的熱值，直接處理排放造成能源浪費，而回收利用低熱值燃氣的余熱則具有較大難度，關鍵是由于其成份復雜和流量變化，燃燒熱值變化區間大，難以穩定供熱，將其直接用于產汽影響發電系統的運行穩定性。熔鹽儲能系統作為一種改變能量時空分布的手段，利用熔融鹽良好的蓄熱能力儲存回收系統熱量，按需放熱，供熱穩定，一方面提高低熱值燃氣的余熱利用效率，擴大低熱值燃氣的余熱利用場景；另一方面可根據用電峰谷時段進行調峰，谷時儲熱，峰時放熱發電。
[0003]現有熔鹽儲能技術中，通常采用雙罐熔鹽儲能系統，即設置一個低溫熔鹽罐和一個高溫熔鹽罐，加熱源來自風光棄電或太陽能光熱。本技術采用低熱值燃氣作為熱源，低溫熔鹽與低熱值燃氣燃燒后產生的高溫煙氣在熔鹽換熱器進行換熱后升溫，進入高溫熔鹽罐儲存，雙罐熔鹽儲能系統再與發電系統給水換熱，產生的高溫蒸汽可以耦合汽機做功發電或熱電聯產。
[0004]如申請號為2018212108097的一種高溫煙氣加熱熔鹽儲能系統即公開了一種高溫煙氣加熱熔鹽儲能系統，空氣通過風機送入設置在熔鹽加熱爐底部的燃燒器與燃氣燃燒產生高溫煙氣，高溫煙氣與設置在熔鹽加熱爐內的煙氣
?
熔鹽換熱器與熔鹽換熱，將低溫熔鹽加熱至所需的溫度變為高溫熔鹽。低溫熔鹽儲罐通過低溫熔鹽泵、煙氣
?
熔鹽換熱器與高溫熔鹽儲罐相連
?
熔鹽加熱
?
。
[0005]由于現有技術中通常采用換熱器技術對儲熱介質和傳熱介質進行換熱，因而在低熱值燃氣的高效余熱回收場景下，存在以下問題：第一、受制于換熱器結構和尺寸等因素，以及焚燒爐與換熱器之間存在熱量傳播的過程，換熱效率有待改進；第二、經過換熱器與低溫熔鹽換熱后的煙氣溫度仍然具有一定熱量，這部分熱量通常沒有被有效回收利用；第三、燃燒和換熱分別需要單獨的設備，增加系統投資和系統控制復雜度。
技術實現思路
[0006]基于以上背景，本專利技術的目的在于提供一種低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統，解決
技術介紹
中所述的問題。
[0007]本專利技術的另一目的在于提供一種采用上述低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統進行低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能方法。
[0008]為了實現上述專利技術目的，本專利技術提供以下技術方案：
[0009]一種低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統，包括熔鹽加熱爐、空氣預熱器、燃氣加
熱器、低溫熔鹽儲罐和高溫熔鹽儲罐；所述熔鹽加熱爐的爐膛底部設有燃燒器，所述爐膛的煙氣出口位于熔鹽加熱爐的頂部，所述爐膛上部設有對流換熱部件，所述爐膛下部設有輻射換熱部件；所述空氣預熱器的空氣出口連通所述燃燒器的空氣進口，所述燃氣加熱器的燃氣出口連通所述燃燒器的燃氣進口，所述爐膛的煙氣出口依次連通空氣預熱器和燃氣加熱器，爐膛煙氣出口排出的煙氣分別作為空氣預熱器的熱源和燃氣加熱器的熱源；所述低溫熔鹽儲罐依次連通所述對流換熱部件、所述輻射換熱部件和所述高溫熔鹽儲罐。
[0010]該低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統采用熔鹽加熱爐將燃燒與換熱集成在一起，將低溫熔鹽沿爐膛與低熱值燃氣燃燒產生的高溫煙氣進行對流與輻射換熱，減少熱量傳播的過程，提高換熱效率，提高低熱值燃氣的余熱回收利用率。
[0011]作為優選，所述熔鹽加熱爐的爐膛自下而上依次分為輻射段、對流段和排煙段，所述對流換熱部件包括第一聯箱和與第一聯箱連通的若干對流管束，所述對流管束沿所述爐膛的對流段內壁布置，且對流管束在爐膛對流段橫截面的投影呈方形布置。
[0012]作為優選，所述輻射換熱部件包括第二聯箱和與第二聯箱連通的若干輻射管束，所述輻射管束沿所述爐膛的輻射段內壁布置，且輻射管束在爐膛輻射段橫截面的投影呈方向布置，輻射管束的進口位于爐膛輻射段的上部且連通對流管束，輻射管束的出口位于爐膛輻射段的上部且連通高溫熔鹽儲罐。
[0013]作為優選，所述低溫熔鹽儲罐與所述對流換熱部件連通的管路上設有冷鹽泵和調節閥，所述輻射換熱部件的出口設有溫度傳感器。
[0014]作為優選，該低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統還包括引風機和煙囪，所述燃氣加熱器的煙氣出口通過所述引風機連通所述煙囪。
[0015]一種采用上述低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統進行低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能方法，該方法包括以下步驟：
[0016]位于熔鹽加熱爐的爐膛底部的燃燒器將燃氣加熱器提供的燃氣和空氣預熱器提供的空氣燃燒產生高溫煙氣，由爐膛底部依次經過輻射換熱部件和對流換熱部件換熱后從爐膛煙氣出口排出，進入空氣預熱器作為熱源對空氣進行預熱后出空氣預熱器，再進入燃氣加熱器作為熱源對燃氣進行預熱后出燃氣加熱器排出；
[0017]儲存于低溫熔鹽儲罐的具有第一溫度的低溫熔鹽進入對流換熱部件，被熔鹽加熱爐的爐膛內煙氣加熱至第二溫度，再進入輻射換熱部件，被熔鹽加熱爐的爐膛內煙氣加熱成具有第三溫度的高溫熔鹽，進入高溫熔鹽儲罐進行儲存。
[0018]作為優選，所述第一溫度為280℃，所述第二溫度為480℃，所述第三溫度為560℃。
[0019]作為優選，所述低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能方法還包括以下步驟：
[0020]實時測量輻射換熱部件出口部位的熔鹽溫度，獲得實測熔鹽溫度；
[0021]根據實測熔鹽溫度與第三溫度的差值，采用PID控制算法計算低溫熔鹽儲罐進入對流換熱部件的熔鹽流量調整量；
[0022]根據實測熔鹽溫度與第三溫度的差值，采用PI控制算法計算燃氣供給調整量；
[0023]根據熔鹽流量調整量控制進入對流換熱部件的熔鹽流量，根據燃氣供給調整量控制進入燃燒器的燃氣流量，使實測熔鹽溫度與第三溫度的差值趨于零。
[0024]熔鹽流量調整的響應迅速，能夠較快改變整個系統的熱量，在一定程度上彌補燃燃料調節的滯后性，且調節范圍較寬；而燃氣供給量調整的調節較為精細，在一定范圍內變
化影響較小，使系統熱量調整相對穩定；該方法結合上述兩種調節方式，在實測熔鹽溫度與第三溫度的差值較大時，優先采用PID控制算法控制熔鹽流量調整，以快速調節整個系統的熱量，之后逐漸增加燃料增量而對系統熱量進行穩定和精細控制，在實測熔鹽溫度與第三溫度的差值較小時，優先采用PI控制算法控制燃氣供給量調整，對爐膛熱量微調而精細匹配系統熱量。
[0025]作為優選，所述PID控制算法的數學表達式為：
[0026][0027]式中，ΔQ為熔鹽流量調整量，ΔT為實測熔鹽溫度與第三溫度的差值，K
p
為比例系數，K
i
為積分系數，K
d
為微分系數。
[0028]作為優選，所述PI控制算法本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統，其特征在于：該低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統包括熔鹽加熱爐(1)、空氣預熱器(2)、燃氣加熱器(3)、低溫熔鹽儲罐(4)和高溫熔鹽儲罐(5)；所述熔鹽加熱爐(1)的爐膛底部設有燃燒器(101)，所述爐膛的煙氣出口位于熔鹽加熱爐(1)的頂部，所述爐膛上部設有對流換熱部件(102)，所述爐膛下部設有輻射換熱部件(103)；所述空氣預熱器(2)的空氣出口連通所述燃燒器(101)的空氣進口，所述燃氣加熱器(3)的燃氣出口連通所述燃燒器(101)的燃氣進口，所述爐膛的煙氣出口依次連通空氣預熱器(2)和燃氣加熱器(3)，爐膛煙氣出口排出的煙氣分別作為空氣預熱器(2)的熱源和燃氣加熱器(3)的熱源；所述低溫熔鹽儲罐(4)依次連通所述對流換熱部件(102)、所述輻射換熱部件(103)和所述高溫熔鹽儲罐(5)。2.根據權利要求1所述的一種低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統，其特征在于：所述熔鹽加熱爐(1)的爐膛自下而上依次分為輻射段(104)、對流段(105)和排煙段(106)，所述對流換熱部件(102)包括第一聯箱和與第一聯箱連通的若干對流管束，所述對流管束沿所述爐膛的對流段(105)內壁布置，且對流管束在爐膛對流段(105)橫截面的投影呈方形布置。3.根據權利要求2所述的一種低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統，其特征在于：所述輻射換熱部件(103)包括第二聯箱和與第二聯箱連通的若干輻射管束，所述輻射管束沿所述爐膛的輻射段(104)內壁布置，且輻射管束在爐膛輻射段(104)橫截面的投影呈方向布置，輻射管束的進口位于爐膛輻射段(104)的上部且連通對流管束，輻射管束的出口位于爐膛輻射段(104)的上部且連通高溫熔鹽儲罐(5)。4.根據權利要求1所述的一種低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統，其特征在于：所述低溫熔鹽儲罐(4)與所述對流換熱部件(102)連通的管路上設有冷鹽泵(6)和調節閥，所述輻射換熱部件(103)的出口設有溫度傳感器(10)。5.根據權利要求1所述的一種低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統，其特征在于：該低熱值燃氣余熱回收的熔鹽儲能系統還包括引風機(11)和煙囪(12)，所述燃氣加熱器(3)的煙氣出口通過所述引風機(11)連通所述煙囪(12)。6.一種采用如權利要求1
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【專利技術屬性】
技術研發人員：章增明，邱斌，劉海明，
申請(專利權)人：浙江中杭工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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