【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及火力發(fā)電，尤其涉及一種復合儲熱系統(tǒng)及運行方法。
技術介紹
1、目前風能、太陽能等可再生能源逐年迅猛發(fā)展，加之全社會用電量逐年攀升，電網用電峰谷差日益增大，電網對低成本、長壽命儲能技術的需求越來越強。儲熱技術能解決熱能制取與使用過程在空間、時間上的不匹配問題，是一種十分重要的提高能量利用效率的技術，一般可分為顯熱、潛熱和熱化學儲熱等三類，顯熱儲熱介質以水、導熱油、熔鹽、混凝土、礫石等為代表，潛熱儲熱介質以蒸汽、相變材料等為代表，熱化學儲熱介質主要是氧化鎂、氧化鐵、金屬氫化物等一些能進行吸熱/放熱化學反應的物質。目前，顯熱和潛熱儲熱技術發(fā)展較為成熟，熱化學儲熱技術處于商業(yè)應用初期。
2、水儲熱技術是一種低成本、無污染的顯熱儲熱技術，廣泛應用于太陽能熱水器系統(tǒng)，利用水的溫度差和大比熱容特性儲存熱量，由于水的飽和溫度較低，所以儲熱溫度一般不超過95℃。儲水罐體通常只有一個，通過高溫換熱流與低溫換熱流之間的斜溫層阻礙兩者混合，水儲熱系統(tǒng)中低溫換熱流約30～40℃，高溫換熱流不超過95℃，由于儲熱溫差較小，導致儲熱密度低、有效儲熱容量相對較小。相變儲熱材料儲能密度高，但是由于相變材料不流動且導熱系數(shù)不高，導致充放熱過程中設備的換熱系數(shù)較低，降低了充放熱功率。提高儲熱介質的儲能密度和換熱系數(shù)能有效降低儲熱技術應用成本，促進對中低品位余熱的回收利用，降低全社會能源消耗、降低碳排放。
技術實現(xiàn)思路
1、本申請旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本申請的目的在
2、為達到上述目的，本申請的一方面提出的一種復合儲熱系統(tǒng)，包括
3、儲熱罐體；
4、儲熱模塊，其設置在所述儲熱罐體內包括多個沿豎直方向設置的儲熱組件；多個所述儲熱組件將所述儲熱罐體分為多個儲熱區(qū)且各所述儲熱區(qū)之間相互連通；所述儲熱組件包括相變材料層和設置在所述相變材料層下方的存板組件；進入任一所述儲熱區(qū)的換熱流穿過所述相變材料層并與其換熱后落入所述存板組件上，換熱流在所述存板組件上的液位達到設定值時進入下游所述儲熱區(qū)內；和
5、儲熱管路，其兩端分別連通所述儲熱模塊上方的進液區(qū)和下方的儲液區(qū)形成換熱流循環(huán)回路，換熱流經過所述儲熱管路運輸并調溫后與所述相變材料層產生溫差，在換熱流循環(huán)過程中實現(xiàn)所述儲熱模塊的儲熱或放熱。
6、在一些實施例中，所述存板組件包括隔板和設置在所述隔板上的多個溢流管；換熱流在所述隔板上的液位高于該所述隔板上的所述溢流管時，換熱流通過所述溢流管進入下游所述儲熱區(qū)。
7、在一些實施例中，在所述儲熱罐體內根據(jù)換熱流的流通方向，依次經過的所述溢流管的高度逐漸遞減。
8、在一些實施例中，多個所述儲熱區(qū)之間均通過所述儲熱罐體外的旁路互通，且每一所述儲熱區(qū)均有與其一一對應且位于所述儲熱罐體外的調控閥；每一所述儲熱區(qū)與所述旁路的連接處均位于該所述儲熱區(qū)的所述溢流管和所述隔板之間。
9、在一些實施例中，每一所述儲熱區(qū)內均設置測溫點，所述測溫點靠近所述隔板但位于所述隔板的上方。
10、在一些實施例中，所述進液區(qū)內設置與所述儲熱管路連通的布水板；用于將換熱流均勻噴灑在其下方的所述相變材料層上。
11、在一些實施例中，所述儲熱管路包括并聯(lián)連接的充熱管路和放熱管路，所述充熱管路上設置有用于加熱換熱流的充熱設備；所述放熱管路上設置有用于冷卻換熱流的放熱設備。
12、在一些實施例中，根據(jù)本申請的另一方面提出了一種復合儲熱方法，利用上述任一實施例中所述系統(tǒng)進行儲熱，包括，
13、充熱過程：儲水區(qū)內的低溫換熱流通過儲熱管路并加熱后依次通過各儲熱區(qū)中的相變材料層，并與所述相變材料層熱交換后落入所述儲水區(qū)，直至全部的所述相變材料層達到完全充熱狀態(tài)；
14、放熱過程：儲水區(qū)內的高溫換熱流通過儲熱管路并冷卻后依次通過各儲熱區(qū)中的所述相變材料層，并與所述相變材料層熱交換后落入所述儲水區(qū)，直至全部的所述相變材料層達到完全放熱狀態(tài)。
15、在一些實施例中，充熱過程中，低溫換熱流經過充熱設備加熱后流入所述儲熱模塊，在非頂部的任一所述儲熱區(qū)內，其測溫點處的換熱流溫度達到所述充熱設備出口處的換熱流溫度時，將該所述儲熱區(qū)與頂部的所述儲熱區(qū)連通，以使頂部的所述儲熱區(qū)內的換熱流不再經過達到完全充熱狀態(tài)的所述相變材料層。
16、在一些實施例中，放熱過程中，高溫換熱流經過放熱設備冷卻后流入所述儲熱模塊，在非頂部的任一所述儲熱區(qū)內，其測溫點處的換熱流溫度達到所述放熱設備出口處的換熱流溫度時，將該所述儲熱區(qū)與頂部的所述儲熱區(qū)連通，以使頂部的所述儲熱區(qū)內的換熱流不再經過達到完全放熱狀態(tài)的所述相變材料層。
17、和現(xiàn)有技術相比較，本申請具備如下優(yōu)點：
18、本申請利用相變材料和換熱流同時儲熱，提高了儲能密度，有效解決了相變材料換熱系數(shù)低的問題，且本系統(tǒng)通過設計儲熱模塊實現(xiàn)了分區(qū)儲熱，能夠靈活調節(jié)充放熱過程中換熱流的溫度，同時能有效降低換熱流側的流動阻力，因此本申請具有儲能密度高、換熱效果好、調控靈活的優(yōu)點，能有效降低儲能系統(tǒng)占地面積。
19、本申請附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。
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1.一種復合儲熱系統(tǒng)，其特征在于，包括
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述存板組件包括隔板和設置在所述隔板上的多個溢流管；換熱流在所述隔板上的液位高于該所述隔板上的所述溢流管時，換熱流通過所述溢流管進入下游所述儲熱區(qū)。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述儲熱罐體內根據(jù)換熱流的流通方向，換熱流依次經過的所述溢流管的高度逐漸遞減。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，多個所述儲熱區(qū)之間均通過所述儲熱罐體外的旁路互通，且每一所述儲熱區(qū)均有與其一一對應且位于所述儲熱罐體外的調控閥；每一所述儲熱區(qū)與所述旁路的連接處均位于該所述儲熱區(qū)的所述溢流管和所述隔板之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，每一所述儲熱區(qū)內均設置測溫點，所述測溫點靠近所述隔板但位于所述隔板的上方。
6.根據(jù)權利要求1-3任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述進液區(qū)內設置與所述儲熱管路連通的布水板；用于將換熱流均勻噴灑在其下方的所述相變材料層上。
7.根據(jù)權利要求1-3任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述儲熱管路包括
8.一種復合儲熱方法，其特征在于，利用權利要求1-7任一所述的系統(tǒng)進行儲熱，包括，
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，充熱過程中，低溫換熱流經過充熱設備加熱后流入所述儲熱模塊，在非頂部的任一所述儲熱區(qū)內，其測溫點處的換熱流溫度達到所述充熱設備出口處的換熱流溫度時，將該所述儲熱區(qū)與頂部的所述儲熱區(qū)連通，以使頂部的所述儲熱區(qū)內的換熱流不再經過達到完全充熱狀態(tài)的所述相變材料層。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，放熱過程中，高溫換熱流經過放熱設備冷卻后流入所述儲熱模塊，在非頂部的任一所述儲熱區(qū)內，其測溫點處的換熱流溫度達到所述放熱設備出口處的換熱流溫度時，將該所述儲熱區(qū)與頂部的所述儲熱區(qū)連通，以使頂部的所述儲熱區(qū)內的換熱流不再經過達到完全放熱狀態(tài)的所述相變材料層。
...【技術特征摘要】
1.一種復合儲熱系統(tǒng)，其特征在于，包括
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述存板組件包括隔板和設置在所述隔板上的多個溢流管；換熱流在所述隔板上的液位高于該所述隔板上的所述溢流管時，換熱流通過所述溢流管進入下游所述儲熱區(qū)。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述儲熱罐體內根據(jù)換熱流的流通方向，換熱流依次經過的所述溢流管的高度逐漸遞減。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，多個所述儲熱區(qū)之間均通過所述儲熱罐體外的旁路互通，且每一所述儲熱區(qū)均有與其一一對應且位于所述儲熱罐體外的調控閥；每一所述儲熱區(qū)與所述旁路的連接處均位于該所述儲熱區(qū)的所述溢流管和所述隔板之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，每一所述儲熱區(qū)內均設置測溫點，所述測溫點靠近所述隔板但位于所述隔板的上方。
6.根據(jù)權利要求1-3任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述進液區(qū)內設置與所述儲熱管路連通的布水板；用于將換熱流均勻噴灑在其下方的所述相變材料層上。
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張建元，張鳳濤，尤景剛，馬汀山，王偉，常東鋒，伊福龍，堵根旺，殷威，楊立永，
申請(專利權)人：西安熱工研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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