循环换热系统和储热设备的制作方法
1.本发明涉及光热发电领域，具体地涉及一种循环换热系统和储热设备。
背景技术：
2.发电厂在用电高峰期经常需要加大发电机组及相关系统的负荷，但是在用电低谷时期，需要发电机组及相关系统降低负荷。机组运行过程中多余的热量需要储存起来。现有技术中，常用熔盐作为发电企业调峰、储热及储能的常用介质，但熔盐作为储热介质损耗大、凝固点高，无法反复利用，在储热时不易控制操作温度，易造成结晶析出，堵塞管道，且受热后腐蚀性较强，易对换热器造成损坏。选择熔盐作为储能介质搭配的是普通的换热器，两种介质传热不够彻底，换热时间不够，导致传热效率不高。
技术实现要素：
3.本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种循环换热系统和储热设备，该循环换热系统能够循环利用储热介质进行储热和放热。
4.为了实现上述目的，本发明一方面提供一种循环换热系统，所述循环换热系统包括：冷仓，所述冷仓具有用于接收固体颗粒储热介质的第一进料口和用于排出所述固体颗粒储热介质的第一排料口；加热装置，所述加热装置的顶部与所述第一排料口相连通以接收由所述第一排料口排出的所述固体颗粒储热介质，该加热装置设置为能够对所述固体颗粒储热介质加热；热仓，所述热仓具有第二进料口和第二排料口，所述第二进料口与所述加热装置相连通，以能够接收所述加热装置排出的被加热后的所述固体颗粒储热介质，该固体颗粒储热介质能够在所述热仓中进行储存和保温；和换热装置，所述换热装置的顶部连通所述第二排料口，底部连通所述第一进料口，以能够接收所述热仓排出的所述固体颗粒储热介质，并使得该固体颗粒储热介质在所述换热装置内换热后排出至所述冷仓。
5.优选地，所述加热装置具有设置在顶部的储热进口和设置在底部的储热出口，所述储热进口与所述储热出口之间设有多条沿竖直方向延伸的送料管，以能够输送所述固体颗粒储热介质。
6.优选地，所述加热装置还包括开设在下端的进气口和开设在上端的出气口，所述进气口与所述出气口之间连通有螺旋式加热管，所述螺旋式加热管设置为能够沿所述送料管延伸方向环绕该送料管以能够使得该螺旋式加热管输送的气体与所述送料管输送的所述固体颗粒储热介质换热。
7.优选地，所述第一排料口与所述储热进口之间设有第一给料机，所述第一给料机设置为能够将所述第一排料口排出的所述固体颗粒储热介质输送至所述储热进口。
8.优选地，所述储热出口与所述第二进料口之间设有第一提升机，以能够将所述储热出口排出的所述固体颗粒储热介质提升送至所述第二进料口。
9.优选地，所述换热装置具有设置在顶部的换热进口和设置在底部的换热出口，所述换热进口与所述换热出口之间设有多条沿竖直方向延伸的输料管，以能够输送所述固体
颗粒储热介质。
10.优选地，所述换热装置还包括开设在下端的进水口和开设在上端的排气口，所述进水口与所述排气口之间连通有螺旋式换热管，所述螺旋式换热管设置为能够沿所述输料管延伸方向环绕该输料管以能够由所述输料管输送的所述固体颗粒储热介质将由所述进水口通入的水加热并汽化。
11.优选地，所述第二排料口与所述换热进口之间设有第二给料机，所述第二给料机设置为能够将所述第二排料口排出的所述固体颗粒储热介质输送至所述换热进口。
12.优选地，所述换热出口与所述第一进料口之间设有第二提升机，以能够将所述换热出口排出的所述固体颗粒储热介质提升送至所述第一进料口。
13.本发明的另一方面提供一种储热设备，所述储热设备包括上述的循环换热系统。
14.通过上述技术方案，利用电厂机组运行过程中产生的多余的热量对加热装置中的储能介质加热，将热量储存在储能介质中，等待负荷增加时，利用储能介质中的热能通过换热装置将水加热成蒸汽，从而增加产电量，起到快速调峰、减小反应时间、节约能源的作用，储热介质循环利用，降低了材料成本，也保证了在温度变化过程中的热稳定性。
15.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
16.图1是本发明循环换热系统的结构示意图；
17.图2是图1中加热装置的结构示意图；
18.图3是图1中换热装置的结构示意图。
19.附图标记说明
20.10-冷仓，11-第一进料口，12-第一排料口，20-热仓，21-第二进料口，
21.22-第二排料口，100-加热装置，101-储热进口，102-储热出口，
22.103-送料管，104-进气口，105-出气口，106-螺旋式加热管，
23.200-换热装置，201-换热进口，202-换热出口，203-输料管，204-进水口，205-排气口，206-螺旋式换热管，30-第一给料机，40-第一提升机，
24.50-第二给料机，60-第二提升机。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
26.本发明一方面提供一种循环换热系统，如图1所示，所述循环换热系统包括：冷仓10，所述冷仓10具有用于接收固体颗粒储热介质的第一进料口11和用于排出所述固体颗粒储热介质的第一排料口12；加热装置100，所述加热装置100的顶部与所述第一排料口12相连通以接收由所述第一排料口12排出的所述固体颗粒储热介质，该加热装置100设置为能够对所述固体颗粒储热介质加热；热仓20，所述热仓20具有第二进料口21和第二排料口22，
所述第二进料口21与所述加热装置100相连通，以能够接收所述加热装置100排出的被加热后的所述固体颗粒储热介质，该固体颗粒储热介质能够在所述热仓20中进行储存和保温；和换热装置200，所述换热装置200的顶部连通所述第二排料口22，底部连通所述第一进料口11，以能够接收所述热仓20排出的所述固体颗粒储热介质，并使得该固体颗粒储热介质在所述换热装置200内换热后排出至所述冷仓10。
27.在本发明中，利用电厂机组运行过程中产生的多余的热量对所述加热装置中的所述固体颗粒储热介质加热，将电厂发电产生的多余高温蒸汽中的热量储存在所述固体颗粒储热介质中，等待负荷增加时，利用所述固体颗粒储热介质中的热能通过所述换热装置将水加热成蒸汽，利用高温蒸汽发电，从而增加产电量，实现移峰填谷，提高电网稳定性和电能使用率，提高机组适应处理大幅波动、快速响应等变化能力，起到快速调峰、减小反应时间、节约能源的作用。整个过程中所述固体颗粒储热介质循环利用，基本不消耗所述固体颗粒储热介质，降低了材料成本，也保证了在温度变化过程中的热稳定性。上述装置采用模块化结构，占地面积小，布置和运行灵活。系统常压运行，能够保障运行的安全性。
28.具体地，所述固体颗粒储热介质可以选择沙子、粉煤灰和炉渣等大宗固废作为储能介质，使用温度为300℃-1200℃，可以在更宽的温度范围内操作。固废能够在更高温条件下不分解或腐蚀，且能在更低温条件下不发生相变，具有耐高温、无腐蚀性以及抗磨损性能好等优势。所述固体颗粒储热介质成本低廉，利用发电废料作为储热介质，无需额外投资，还能够节省固废垃圾处理的环节。
29.此外，所述冷仓10和所述热仓20具有良好的保温性能，仓体的热量损耗仅为每月降温6-8℃，可以实现阶段性、可调性放热，保证特定时段放热需求。
30.在本发明的一种实施方式中，如图2所示，所述加热装置100具有设置在顶部的储热进口101和设置在底部的储热出口102，所述储热进口101与所述储热出口102之间设有多条沿竖直方向延伸的送料管103，以能够输送所述固体颗粒储热介质。通过将所述储热进口101设置在装置顶部，使得所述固体颗粒储热介质能够利用重力垂直向下运动，不需要额外动力源，设置多条所述送料管103能够进一步增大换热面积，实现高效传热。
31.进一步地，所述加热装置100还包括开设在下端的进气口104和开设在上端的出气口105，所述进气口104与所述出气口105之间连通有螺旋式加热管106，所述螺旋式加热管106设置为能够沿所述送料管103延伸方向环绕该送料管103以能够使得该螺旋式加热管106输送的气体与所述送料管103输送的所述固体颗粒储热介质换热。其中，所述进气口104与电厂的发电余热高温蒸汽口相连接，以接收电厂发电产生的多余高温蒸汽，并将其中的热量通过所述螺旋式加热管106与所述送料管103换热，所述螺旋式加热管106与所述送料管103的接触面积增大，错流接触相比同时向下接触，更能保证气固两相充分接触。
32.更进一步地，为保证蒸汽从下往上流通，在所述进气口104设有泵和流量计，通过压力来调节蒸汽的流量，调节范围更广。
33.在一种实施方式中，所述第一排料口12与所述储热进口101之间设有第一给料机30，所述第一给料机30设置为能够将所述第一排料口12排出的所述固体颗粒储热介质输送至所述储热进口101。其中，所述第一给料机30为能够实现称重和计量功能的输送设备，例如螺旋给料机等，由电机进行驱动运行。
34.此外，所述储热出口102与所述第二进料口21之间设有第一提升机40，以能够将所
述储热出口102排出的所述固体颗粒储热介质提升送至所述第二进料口21。
35.在本发明的一种实施方式中，如图3所示，所述换热装置200具有设置在顶部的换热进口201和设置在底部的换热出口202，所述换热进口201与所述换热出口202之间设有多条沿竖直方向延伸的输料管203，以能够输送所述固体颗粒储热介质。通过将所述换热进口201设置在装置顶部，使得所述固体颗粒储热介质能够利用重力垂直向下运动，不需要额外动力源，设置多条所述输料管203能够进一步增大换热面积，实现高效传热。
36.作为优选，所述换热装置200还包括开设在下端的进水口204和开设在上端的排气口205，所述进水口204与所述排气口205之间连通有螺旋式换热管206，所述螺旋式换热管206设置为能够沿所述输料管203延伸方向环绕该输料管203以能够由所述输料管203输送的所述固体颗粒储热介质将由所述进水口204通入的水加热并汽化。具体地，所述排气口205与所述电厂发电系统连通，以通过汽化后的高温蒸汽进行循环发电。所述螺旋式换热管206与所述输料管203的接触面积增大，错流接触相比同时向下接触，更能保证气固两相充分接触。
37.为便于控制所述换热装置200的运行，使得所述循环换热系统能够在发电高峰时期及时放热，所述第二排料口22与所述换热进口201之间设有第二给料机50，所述第二给料机50设置为能够将所述第二排料口22排出的所述固体颗粒储热介质输送至所述换热进口201。
38.进一步地，所述换热出口202与所述第一进料口11之间设有第二提升机60，以能够将所述换热出口202排出的所述固体颗粒储热介质提升送至所述第一进料口11。
39.在本发明的一种实施方式中，所述冷仓10、所述热仓20、所述加热装置100和所述换热装置200的底部均设有开口，所述开口与风机相连，避免部分所述固体颗粒储热介质结块，从而影响系统内部整体流动。
40.具体地，所述冷仓10、所述热仓20、所述加热装置100和所述换热装置200中的所述固体颗粒储热介质可以通过多通道接触式k型热电偶温度计进行测量，所述多通道接触式k型热电偶具有测量灵敏度高、材料稳定性好、价格便宜等特点。
41.本发明的另一方面提供一种储热设备，所述储热设备包括上述的循环换热系统。具体地，本发明所述的储热设备能够储存电厂机组运行过程中产生的多余的热量，将电厂发电产生的多余高温蒸汽中的热量储存在所述固体颗粒储热介质中，等待负荷增加时，利用所述固体颗粒储热介质中的热能通过所述换热装置将水加热成蒸汽，利用高温蒸汽发电，从而增加产电量，实现移峰填谷，提高电网稳定性和电能使用率，提高机组适应处理大幅波动、快速响应等变化能力，起到快速调峰、减小反应时间、节约能源的作用。
42.为进一步的说明本发明，以下根据本发明循环换热系统的循环换热步骤进行具体描述：
43.在用电低峰时期，向所述冷仓10中加入50℃的所述固体颗粒储热介质，所述固体颗粒储热介质由所述第一排料口12经由所述第一给料机30输送至所述加热装置100顶部的所述储热进口101。
44.50℃的所述固体颗粒储热介质进入所述加热装置100中，沿所述送料管103向下运动，所述进气口104接收电厂的发电温度的大于500℃、压力大于2.6mpa的高温中高压蒸汽，通过所述螺旋式加热管106对所述送料管103换热后，由所述出气口105排出温度低于220
℃、压力为2.6mpa的蒸汽，所述固体颗粒储热介质被加热到300-320℃后由所述储热出口102排出。
45.300-320℃的所述固体颗粒储热介质由所述第一提升机40提升送至所述第二进料口21，在所述热仓20中进行储存和保温，从而完成低峰储热。
46.在用电高峰时期，所述热仓20中300-320℃的所述固体颗粒储热介质由所述第二排料口22排出，经由所述第二给料机50输送至所述换热装置200顶部的所述换热进口201。
47.300-320℃的所述固体颗粒储热介质进入所述换热装置200中，沿所述输料管203向下运动，所述进水口204中持续通入20℃的水，通过所述螺旋式换热管206对所述输料管203进行降温冷却，所述螺旋式换热管206中的水被加热为250℃的水蒸气由所述排气口205排出，250℃的高温水蒸气并入电厂系统，继续发电，从而实现移峰填谷，快速调峰、减小反应时间、节约能源的作用。所述固体颗粒储热介质被降温到50℃后由所述换热出口202排出循环储存在所述冷仓10中。
48.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
49.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
50.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
技术特征：
1.一种循环换热系统，其特征在于，所述循环换热系统包括：冷仓(10)，所述冷仓(10)具有用于接收固体颗粒储热介质的第一进料口(11)和用于排出所述固体颗粒储热介质的第一排料口(12)；加热装置(100)，所述加热装置(100)的顶部与所述第一排料口(12)相连通以接收由所述第一排料口(12)排出的所述固体颗粒储热介质，该加热装置(100)设置为能够对所述固体颗粒储热介质加热；热仓(20)，所述热仓(20)具有第二进料口(21)和第二排料口(22)，所述第二进料口(21)与所述加热装置(100)相连通，以能够接收所述加热装置(100)排出的被加热后的所述固体颗粒储热介质，该固体颗粒储热介质能够在所述热仓(20)中进行储存和保温；换热装置(200)，所述换热装置(200)的顶部连通所述第二排料口(22)，底部连通所述第一进料口(11)，以能够接收所述热仓(20)排出的所述固体颗粒储热介质，并使得该固体颗粒储热介质在所述换热装置(200)内换热后排出至所述冷仓(10)。2.根据权利要求1所述的循环换热系统，其特征在于，所述加热装置(100)具有设置在顶部的储热进口(101)和设置在底部的储热出口(102)，所述储热进口(101)与所述储热出口(102)之间设有多条沿竖直方向延伸的送料管(103)，以能够输送所述固体颗粒储热介质。3.根据权利要求2所述的循环换热系统，其特征在于，所述加热装置(100)还包括开设在下端的进气口(104)和开设在上端的出气口(105)，所述进气口(104)与所述出气口(105)之间连通有螺旋式加热管(106)，所述螺旋式加热管(106)设置为能够沿所述送料管(103)延伸方向环绕该送料管(103)以能够使得该螺旋式加热管(106)输送的气体与所述送料管(103)输送的所述固体颗粒储热介质换热。4.根据权利要求2所述的循环换热系统，其特征在于，所述第一排料口(12)与所述储热进口(101)之间设有第一给料机(30)，所述第一给料机(30)设置为能够将所述第一排料口(12)排出的所述固体颗粒储热介质输送至所述储热进口(101)。5.根据权利要求2所述的循环换热系统，其特征在于，所述储热出口(102)与所述第二进料口(21)之间设有第一提升机(40)，以能够将所述储热出口(102)排出的所述固体颗粒储热介质提升送至所述第二进料口(21)。6.根据权利要求1所述的循环换热系统，其特征在于，所述换热装置(200)具有设置在顶部的换热进口(201)和设置在底部的换热出口(202)，所述换热进口(201)与所述换热出口(202)之间设有多条沿竖直方向延伸的输料管(203)，以能够输送所述固体颗粒储热介质。7.根据权利要求6所述的循环换热系统，其特征在于，所述换热装置(200)还包括开设在下端的进水口(204)和开设在上端的排气口(205)，所述进水口(204)与所述排气口(205)之间连通有螺旋式换热管(206)，所述螺旋式换热管(206)设置为能够沿所述输料管(203)延伸方向环绕该输料管(203)以能够由所述输料管(203)输送的所述固体颗粒储热介质将由所述进水口(204)通入的水加热并汽化。8.根据权利要求6所述的循环换热系统，其特征在于，所述第二排料口(22)与所述换热进口(201)之间设有第二给料机(50)，所述第二给料机(50)设置为能够将所述第二排料口(22)排出的所述固体颗粒储热介质输送至所述换热进口(201)。
9.根据权利要求6所述的循环换热系统，其特征在于，所述换热出口(202)与所述第一进料口(11)之间设有第二提升机(60)，以能够将所述换热出口(202)排出的所述固体颗粒储热介质提升送至所述第一进料口(11)。10.一种储热设备，其特征在于，所述储热设备包括根据权利要求1-9中任意一项所述的循环换热系统。
技术总结
本发明涉及光热发电领域，公开了一种循环换热系统和储热设备，所述循环换热系统包括：具有用于接收固体颗粒储热介质的第一进料口和用于排出所述固体颗粒储热介质的第一排料口的冷仓；接收由所述冷仓排出的所述固体颗粒储热介质的加热装置，所述加热装置设置为能够对所述固体颗粒储热介质加热；具有第二进料口和第二排料口的热仓，所述第二进料口与所述加热装置相连通，以能够接收所述加热装置排出的被加热后的所述固体颗粒储热介质；能够接收所述热仓排出的所述固体颗粒储热介质的换热装置，所述换热装置能够使得所述固体颗粒储热介质换热后排出至所述冷仓。本发明能够起到快速调峰、减小反应时间、节约能源的作用，并使储热介质循环利用。介质循环利用。介质循环利用。
