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一种复合熔盐储能系统及其工作方法
申请号	CN202410151209.1	申请日	2024-02-02	公开(公告)号	CN117824405A	公开(公告)日	2024-04-05
申请人	西安热工研究院有限公司;			发明人	左芳菲; 韩伟; 姚明宇; 付康丽; 宋晓辉; 陆续; 杨晓;
摘要	本发明公开的一种复合熔盐储能系统及其工作方法，属于储能技术领域。包括蓄热砖体、电阻丝、熔盐储罐、熔盐‑ 蒸汽换热器、给水 ‑蒸汽管网和若干熔盐筒；给水‑蒸汽管网和若干熔盐筒嵌设在蓄热砖体内；给水‑蒸汽管网的给水进口与连接至水源，蒸汽出口连接至中低温蒸汽用户；若干熔盐筒之间并联，熔盐筒的熔盐出口与熔盐储罐连接，熔盐储罐与熔盐‑蒸汽换热器的熔盐侧进口连接，熔盐‑蒸汽换热器的熔盐侧出口与熔盐筒的熔盐进口连接；熔盐‑蒸汽换热器的蒸汽侧接入电厂蒸汽管道；电阻丝缠绕在熔盐筒外壁，并连接至电源。本发明的系统构建合理，能够充分利用熔盐的显热和潜热，从而减少熔盐的用量、减少设备投入，减低成本。
权利要求	1.一种复合熔盐储能系统，其特征在于，包括蓄热砖体(1)、电阻丝(5)、熔盐储罐(6)、熔盐‑蒸汽换热器(7)、给水‑蒸汽管网(9)和若干熔盐筒(3)；给水‑蒸汽管网(9)和若干熔盐筒(3)嵌设在蓄热砖体(1)内；给水‑蒸汽管网(9)的给水进口与连接至水源，蒸汽出口连接至中低温蒸汽用户；若干熔盐筒(3)之间并联，熔盐筒(3)的熔盐出口与熔盐储罐(6)连接，熔盐储罐(6)与熔盐‑蒸汽换热器(7)的熔盐侧进口连接，熔盐‑蒸汽换热器(7)的熔盐侧出口与熔盐筒(3)的熔盐进口连接；熔盐‑蒸汽换热器(7)的蒸汽侧接入电厂蒸汽管道；电阻丝(5)缠绕在熔盐筒(3)外壁，并连接至电源。 2.根据权利要求1所述的复合熔盐储能系统，其特征在于，熔盐筒(3)的熔盐出口与熔盐储罐(6)之间设有熔盐泵(8)。 3.根据权利要求1所述的复合熔盐储能系统，其特征在于，熔盐筒(3)上设有若干膨胀节(4)。 4.根据权利要求1所述的复合熔盐储能系统，其特征在于，蓄热砖体(1)外部设有保温层(2)。 5.根据权利要求1所述的复合熔盐储能系统，其特征在于，给水‑蒸汽管网(9)包括若干贯穿蓄热砖体(1)的管道，若干管道均布在熔盐筒(3)的外围。 6.根据权利要求1所述的复合熔盐储能系统，其特征在于，电阻丝(5)等间距螺旋缠绕在熔盐筒(3)外壁。 7.根据权利要求1所述的复合熔盐储能系统，其特征在于，熔盐储罐(6)设有防凝装置。 8.根据权利要求1所述的复合熔盐储能系统，其特征在于，蓄热砖体(1)由镁砖、石块或混凝土堆砌而成。 9.根据权利要求1所述的复合熔盐储能系统，其特征在于，熔盐‑蒸汽换热器(7)为管壳式换热器。 10.权利要求1～9任意一项所述的复合熔盐储能系统的工作方法，其特征在于，包括：当电厂产生弃电时，电阻丝(5)利用电厂电源对熔盐筒(3)进行加热，熔盐筒(3)内部的熔盐融化，高温熔盐进入熔盐储罐(6)，然后进入熔盐‑蒸汽换热器(7)与蒸汽管道内的低温蒸汽换热，产出高温蒸汽；放热后的低温熔盐回到熔盐筒(3)，在凝固过程中继续释放潜热，通过蓄热砖体(1)传递给给水‑蒸汽管网(9)，产出中低温蒸汽。
说明书全文	一种复合熔盐储能系统及其工作方法技术领域 [0001] 本发明属于储能技术领域，具体涉及一种复合熔盐储能系统及其工作方法。背景技术 [0002] 熔盐储能的主要优势在于其成本相对较低，安全水平较高，具有规模化的优势。熔盐储能适用于多种场景，包括但不限于耦合火电机组、回收新能源弃电等。 [0003] 熔盐储热通过熔盐的温度变化或相变实现热能的储存与释放。熔盐吸收电能转化为热能，储存在熔盐内，在需要使用时释放所储热量。但是目前现有的熔盐储能方案通常无法兼顾熔盐的潜热和显热，熔盐的相变潜热仍具有较大的利用空间。发明内容 [0004] 为了解决上述现有问题，本发明的目的在于提供一种复合熔盐储能系统及其工作方法，系统构建合理，能够充分利用熔盐的显热和潜热，从而减少熔盐的用量、减少设备投入，减低成本。 [0005] 本发明通过以下技术方案来实现： [0006] 本发明公开的一种复合熔盐储能系统，包括蓄热砖体、电阻丝、熔盐储罐、熔盐‑蒸汽换热器、给水‑蒸汽管网和若干熔盐筒；给水‑蒸汽管网和若干熔盐筒嵌设在蓄热砖体内；给水‑蒸汽管网的给水进口与连接至水源，蒸汽出口连接至中低温蒸汽用户；若干熔盐筒之间并联，熔盐筒的熔盐出口与熔盐储罐连接，熔盐储罐与熔盐‑蒸汽换热器的熔盐侧进口连接，熔盐‑蒸汽换热器的熔盐侧出口与熔盐筒的熔盐进口连接；熔盐‑蒸汽换热器的蒸汽侧接入电厂蒸汽管道；电阻丝缠绕在熔盐筒外壁，并连接至电源。 [0007] 优选地，熔盐筒的熔盐出口与熔盐储罐之间设有熔盐泵。 [0008] 优选地，熔盐筒上设有若干膨胀节。 [0009] 优选地，蓄热砖体外部设有保温层。 [0010] 优选地，给水‑蒸汽管网包括若干贯穿蓄热砖体的管道，若干管道均布在熔盐筒的外围。 [0011] 优选地，电阻丝等间距螺旋缠绕在熔盐筒外壁。 [0012] 优选地，熔盐储罐设有防凝装置。 [0013] 优选地，蓄热砖体由镁砖、石块或混凝土堆砌而成。 [0014] 优选地，熔盐‑蒸汽换热器为管壳式换热器。 [0015] 本发明公开的上述复合熔盐储能系统的工作方法，包括 [0016] 当电厂产生弃电时，电阻丝利用电厂电源对熔盐筒进行加热，熔盐筒内部的熔盐融化，高温熔盐进入熔盐储罐，然后进入熔盐‑蒸汽换热器与蒸汽管道内的低温蒸汽换热，产出高温蒸汽；放热后的低温熔盐回到熔盐筒，在凝固过程中继续释放潜热，通过蓄热砖体传递给给水‑蒸汽管网，产出中低温蒸汽。 [0017] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果： [0018] 本发明公开的一种复合熔盐储能系统，能够通过熔盐‑蒸汽换热器释放显热产出高温蒸汽，熔盐相变潜热和冷却至相变温度的显热通过蓄热砖体传递给给水‑蒸汽管网产出中低温蒸汽，相比常规只利用熔盐显热的熔盐储能装置，能够提高利用的热量，从而减少熔盐的用量。电阻丝接入电源，利用电厂电源直接对熔盐筒进行加热，一方面能够利用新能源弃电或电厂调峰调频弃电，另一方面不需要设置升压站、电加热器、储罐系统等设备，同时熔盐筒也不需要防凝装置，降低了成本。再者，本发明各单元采用模块化进行构建，有利于小规模推广和局部使用。 [0019] 进一步地，熔盐筒上设有若干膨胀节，能够防止熔盐相变过程中体积变化导致筒壁开裂。 [0020] 进一步地，蓄热砖体外部设有保温层，能够减少系统热耗散。 [0021] 进一步地，蓄热砖体由镁砖、石块或混凝土堆砌而成，兼具蓄热特性和绝缘性。 [0022] 本发明公开的上述复合熔盐储能系统的工作方法，自动化程度高、连续性好，对热量的利用率高，经济性好，具有良好的应用前景。附图说明 [0023] 图1为本发明的系统整体结构示意图； [0024] 图2为给水‑蒸汽管网与熔盐筒的分布位置示意图。 [0025] 图中：1为蓄热砖体，2为保温层，3为熔盐筒，4为膨胀节，5为电阻丝，6为熔盐储罐，7为熔盐‑蒸汽换热器，8为熔盐泵，9为给水‑蒸汽管网。具体实施方式 [0026] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定： [0027] 如图1，本发明的一种复合熔盐储能系统，包括蓄热砖体1、电阻丝5、熔盐储罐6、熔盐‑蒸汽换热器7、给水‑蒸汽管网9和若干熔盐筒3；给水‑蒸汽管网9和若干熔盐筒3嵌设在蓄热砖体1内；给水‑蒸汽管网9的给水进口与连接至水源，蒸汽出口连接至中低温蒸汽用户；若干熔盐筒3之间并联，熔盐筒3的熔盐出口与熔盐储罐6连接，熔盐储罐6与熔盐‑蒸汽换热器7的熔盐侧进口连接，熔盐‑蒸汽换热器7的熔盐侧出口与熔盐筒3的熔盐进口连接；熔盐‑蒸汽换热器7的蒸汽侧接入电厂蒸汽管道；电阻丝5缠绕在熔盐筒3外壁，并连接至电源。 [0028] 在本发明的一个较优的实施例中，熔盐筒3的熔盐出口与熔盐储罐6之间设有熔盐泵8。 [0029] 在本发明的一个较优的实施例中，熔盐筒3上设有若干膨胀节4。 [0030] 在本发明的一个较优的实施例中，蓄热砖体1外部设有保温层2。 [0031] 在本发明的一个较优的实施例中，给水‑蒸汽管网9包括若干贯穿蓄热砖体1的管道，若干管道均布在熔盐筒3的外围。如图2，在一个具体的实施例中，给水‑蒸汽管网9中的管道与熔盐筒3交叉排布，提高热量的均匀性。 [0032] 在本发明的一个较优的实施例中，电阻丝5等间距螺旋缠绕在熔盐筒3外壁。 [0033] 在本发明的一个较优的实施例中，熔盐储罐6设有防凝装置。 [0034] 在本发明的一个较优的实施例中，蓄热砖体1由镁砖、石块或混凝土堆砌而成。 [0035] 在本发明的一个较优的实施例中，熔盐‑蒸汽换热器7为管壳式换热器。 [0036] 上述复合熔盐储能系统的工作方法，包括： [0037] 当电厂产生弃电时，电阻丝5利用电厂电源对熔盐筒3进行加热，熔盐筒3内部的熔盐融化，高温熔盐进入熔盐储罐6，然后进入熔盐‑蒸汽换热器7与蒸汽管道内的低温蒸汽换热，产出高温蒸汽；放热后的低温熔盐回到熔盐筒3，在凝固过程中继续释放潜热，通过蓄热砖体1传递至给水‑蒸汽管网9，产出中低温蒸汽。同时蓄热砖体内部储热也可在此阶段得到利用，由给水吸收。 [0038] 以系统使用1000t熔盐作为工质为例，熔盐在熔盐‑蒸汽换热器7内释放显热共约8 8 4.12510 kJ(熔盐温度范围290‑565℃)，熔盐相变潜热1.6110 kJ，冷却至相变温度显热 8 1.05*10 kJ(熔盐温度范围220‑290℃)。常见熔盐储能装置仅利用熔盐在换热器内的显热，而本发明的系统能够通过熔盐‑蒸汽换热器7、熔盐筒3和蓄热砖体1将上述三部分热量全部利用，相比常见熔盐储能装置多利用约64％的热量，使用本发明的复合熔盐储能可减少熔盐用量，降低成本。 [0039] 本发明的系统能够直接接入220kV高电压电加热熔盐进行储热，不需要电加热器、升压站和大型储罐系统，可节省配电成本及系统投资；并且蓄热砖体1内嵌的熔盐筒3不需要防凝措施，熔盐储罐6进行防凝即可，节省了防凝建设投资。一般1000MWh熔盐储能共需要5亿投资，其中包含升压站投资1亿，本发明不需要升压站、电加热器、储罐系统投资，且满足相同热需求使用熔盐少，1000MWh预期成本仅2.5亿元。 [0040] 以上所述仅为本发明实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内可轻易想到的变化或者替换，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或直接、间接运用在其他相关技术领域的情况，均应涵盖在本发明的保护范围之内。