本發(fā)明屬于蓄熱式電鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐及換熱方法。

背景技術(shù)：

面對日益嚴峻的霧霾問題，國家開始取締各種中小型燃煤鍋爐，并鼓勵通過電鍋爐進行替代。蓄熱式電鍋爐因具有削峰填谷的能力，而得到電力部門的大力推廣，并享受優(yōu)惠電價政策。蓄熱式電鍋爐利用廉價的谷電為企業(yè)生產(chǎn)提供熱能，相比傳統(tǒng)電鍋爐可大大降低企業(yè)的日常電費開支。

熔鹽作為一種傳熱性能好、使用溫度高、蓄熱容量大、價格便宜的蓄熱介質(zhì)，在光熱發(fā)電領(lǐng)域得到了成功的商業(yè)應用。為了穩(wěn)定產(chǎn)生高溫、高壓的發(fā)電用蒸汽，光熱發(fā)電中普遍采用雙罐熔鹽蓄熱技術(shù)。這種技術(shù)方案成本高昂，對熔鹽泵流量控制要求精準，還需要熔鹽換熱器和管道有良好的防凍堵措施。這些問題限制了熔鹽蓄熱式電鍋爐的發(fā)展及其在中低溫供熱(工業(yè)供熱和集中供暖等)領(lǐng)域的應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐及換熱方法，通過采用谷電加熱、單罐熔鹽蓄熱技術(shù)方案，摒棄熔鹽泵和熔鹽管道，內(nèi)置熱管換熱器和電加熱器，極大的簡化熔鹽蓄熱系統(tǒng)，換熱流體流量和溫度穩(wěn)定，具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、抗熔鹽凍堵等顯著優(yōu)點，有效替代各種輸出熱水、熱油(指導熱油)和蒸汽的燃煤鍋爐，緩解日益嚴重的環(huán)境污染問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明為一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐，包括熔鹽蓄熱罐，所述熔鹽蓄熱罐頂部分別固定有電加熱器、攪拌器和換熱器；所述電加熱器和換熱器均通過法蘭連接方式安裝于熔鹽蓄熱罐頂部，所述攪拌器位于熔鹽蓄熱罐頂部中心；所述電加熱器和換熱器分別位于攪拌器的兩側(cè)；所述熔鹽蓄熱罐與換熱器通過一隔板分隔開。

進一步地，所述熔鹽蓄熱罐頂部還設置有加料孔，加料孔兼做人孔使用，既可用于向熔鹽蓄熱罐內(nèi)投放熔鹽，又可作為設備檢修通道；所述熔鹽蓄熱罐周側(cè)靠底部的位置還設置有排鹽口，緊急事故工況或鍋爐廢棄時，可通過排鹽口將熔鹽蓄熱罐內(nèi)的熔鹽轉(zhuǎn)移至安全處。

進一步地，所述換熱器為熱管換熱器，所述熱管的蒸發(fā)段位于熔鹽蓄熱罐內(nèi)，所述熱管的冷凝段位于換熱器殼體內(nèi)；所述換熱器殼體內(nèi)裝有換熱流體，所述換熱流體通過換熱器殼體上設置的流體入口和流體出口進出換熱器；所述換熱器殼體靠近底部的位置還設置有排污口，換熱結(jié)束后用于排空換熱器內(nèi)的液體。

進一步地，所述換熱器的熱管工作介質(zhì)包括汞或硫，以確保熱管使用溫度范圍覆蓋熔鹽的蓄熱溫度區(qū)間。

進一步地，所述換熱流體包括水或?qū)嵊停凰鲥仩t通過吸收熔鹽的熱量輸出熱水、熱油或蒸汽，且輸出熱水或熱油與輸出蒸汽時，換熱器有不同的結(jié)構(gòu)形式。

進一步地，所述一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐：

當換熱流體為水或?qū)嵊?，鍋爐輸出熱水或熱油時，所述流體入口和流體出口分別位于換熱器殼體左右兩側(cè)，所述流體出口固定有三通混流閥，所述流體入口通過三通分別與換熱器殼體和三通混流閥連接；

當換熱流體為水，鍋爐輸出蒸汽時，所述換熱器殼體內(nèi)上半部分充滿蒸汽，下半部分為水，且水將熱管冷凝段完全浸沒；所述流體入口和流體出口均位于換熱器殼體頂部。

一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐換熱方法，鍋爐輸出熱水或熱油與輸出蒸汽使用不同的換熱方法。

進一步地，所述鍋爐輸出熱水或熱油時，換熱方法包括以下步驟：

s01鍋爐放熱開始后，攪拌器以勻速轉(zhuǎn)動；

s02冷水或冷油通過流體入口后分成兩股：一股流體進入換熱器與熱管進行換熱后混入三通混流閥；另一股流體繞過換熱器混入三通混流閥；

上述兩股流體通過三通混流閥混合后，從流體出口流出；

s03隨著換熱的進行，熔鹽蓄熱罐內(nèi)熔鹽溫度將逐漸下降，通過三通混流閥不斷提高熱流體的流量和降低冷流體的流量，保持出口流體溫度的穩(wěn)定；

s04當熔鹽的平均溫度下降至最低工作溫度，停止向流體入口送入換熱流體，并通過排污口將換熱流體排盡，關(guān)閉攪拌器，放熱過程停止。

進一步地，所述鍋爐輸出蒸汽時，換熱方法包括以下步驟：

ss01鍋爐放熱開始后，給水從流體入口流入換熱器殼體內(nèi)，與熱管冷凝段進行換熱后，變?yōu)轱柡驼羝麖牧黧w出口流出；

ss02隨著換熱過程的進行，熔鹽蓄熱罐內(nèi)熔鹽溫度將逐漸下降，通過逐漸增大攪拌器的轉(zhuǎn)速，加強熔鹽與換熱器熱管蒸發(fā)段的對流換熱，從而實現(xiàn)出口蒸汽溫度的穩(wěn)定；

ss03當熔鹽的平均溫度下降至最低工作溫度，停止向流體入口送入給水，并通過排污口將換熱器中的水排盡，關(guān)閉攪拌器，放熱過程停止。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明通過單個熔鹽罐體進行蓄熱，在熔鹽蓄熱罐上內(nèi)置換熱器和電加熱器，采用谷電加熱熔鹽，再進行換熱，極大的簡化熔鹽蓄熱系統(tǒng)，鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低。

2、本發(fā)明摒棄熔鹽管道和價格昂貴的熔鹽泵，進一步降低了鍋爐成本，徹底解決熔鹽管道堵塞的問題。

3、本發(fā)明利用熱管換熱器進行換熱，熔鹽與換熱流體隔絕，降低換熱流體泄露到熔鹽中的風險，并有效預防熔鹽在罐體內(nèi)發(fā)生凍堵。

4、本發(fā)明通過調(diào)節(jié)三通混流閥或攪拌器轉(zhuǎn)速，使換熱流體流量和溫度穩(wěn)定，控制方法簡單、可靠。

5、本發(fā)明消納谷電，并輸出熱水、熱油或蒸汽，使用成本低、功能全面。

當然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐的系統(tǒng)圖；

圖2為本發(fā)明的一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐輸出熱水或熱油時的換熱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐輸出蒸汽時的換熱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐輸出熱水或熱油時的換熱方法流程圖；

圖5為本發(fā)明的一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐輸出蒸汽時的換熱方法流程圖；

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1-熔鹽蓄熱罐，2-電加熱器，3-攪拌器，4-換熱器，5-隔板，6-加料孔，7-三通混流閥，a-流體入口，b-流體出口，c-排污口，d-排鹽口。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“中”、“內(nèi)”、“頂”、“底”、“兩側(cè)”、“周側(cè)”等指示方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的組件或元件必須具有特定的方位，以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

請參閱圖1所示，本發(fā)明為一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐及換熱方法，包括熔鹽蓄熱罐1，熔鹽蓄熱罐1頂部分別固定有電加熱器2、攪拌器3和換熱器4；電加熱器2和換熱器4均通過法蘭連接方式安裝于熔鹽蓄熱罐1頂部。

其中，攪拌器3位于熔鹽蓄熱罐1頂部中心；電加熱器2和換熱器4分別位于攪拌器3的兩側(cè)；熔鹽蓄熱罐1與換熱器4通過一隔板5分隔開。

其中，熔鹽蓄熱罐1頂部還設置有加料孔6，加料孔6兼做人孔使用，既可用于向熔鹽蓄熱罐1內(nèi)投放熔鹽，又可作為設備檢修通道；熔鹽蓄熱罐1周側(cè)靠底部的位置還設置有排鹽口d，緊急事故工況或鍋爐廢棄時，可通過排鹽口d將熔鹽蓄熱罐1內(nèi)的熔鹽轉(zhuǎn)移至安全處。

其中，換熱器4為熱管換熱器，熱管的蒸發(fā)段位于熔鹽蓄熱罐1內(nèi)，熱管的冷凝段位于換熱器4殼體內(nèi)；換熱器4殼體內(nèi)裝有換熱流體，換熱流體通過換熱器4殼體上設置的流體入口a和流體出口b進出換熱器4；換熱器4殼體靠近底部的位置還設置有排污口c，換熱結(jié)束后用于排空換熱器4內(nèi)的液體。

其中，換熱器4的熱管工作介質(zhì)包括汞或硫，以確保熱管使用溫度范圍覆蓋熔鹽的蓄熱溫度區(qū)間。

其中，換熱流體包括水或?qū)嵊停诲仩t通過吸收熔鹽的熱量輸出熱水、熱油或蒸汽，且輸出熱水或熱油與輸出蒸汽時，換熱器4有不同的結(jié)構(gòu)形式。

其中，一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐：

如圖2所示，當換熱流體為水或?qū)嵊?，鍋爐輸出熱水或熱油時，流體入口a和流體出口b分別位于換熱器4殼體左右兩側(cè)，流體出口b固定有三通混流閥7，流體入口a通過三通分別與換熱器4殼體和三通混流閥7連接；

如圖3所示，當換熱流體為水，鍋爐輸出蒸汽時，換熱器4殼體內(nèi)上半部分充滿蒸汽，下半部分為水，且水將熱管冷凝段完全浸沒；流體入口a和流體出口b均位于換熱器4殼體頂部，且去除了三通混流閥7。

一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐換熱方法，鍋爐輸出熱水或熱油與輸出蒸汽使用不同的換熱方法。

如圖4所示，鍋爐輸出熱水或熱油時，換熱方法包括以下步驟：

s01鍋爐放熱開始后，攪拌器3以勻速轉(zhuǎn)動；

s02以設計流量向流體入口a送入冷水或冷油，冷水或冷油通過流體入口a后分成兩股：一股流體進入換熱器4與熱管進行換熱后混入三通混流閥7；另一股流體繞過換熱器4混入三通混流閥7；

上述兩股流體通過三通混流閥7混合后，從流體出口b流出；通過調(diào)節(jié)三通混流閥7使流體出口b輸出的熱水或熱油溫度達到設計值。

s03隨著換熱的進行，熔鹽蓄熱罐1內(nèi)熔鹽溫度將逐漸下降，通過三通混流閥7不斷提高熱流體的流量和降低冷流體的流量，保持出口流體溫度的穩(wěn)定；

s04當熔鹽的平均溫度下降至最低工作溫度，即熔鹽蓄熱罐1內(nèi)熔鹽溫度下降至290℃時，停止向流體入口a送入換熱流體，并通過排污口c將換熱流體排盡，關(guān)閉攪拌器3，放熱過程停止。

如圖5所示，，鍋爐輸出蒸汽時，換熱方法包括以下步驟：

ss01鍋爐放熱開始后，以設計流量向流體入口a送入給水，給水從流體入口a流入換熱器4殼體內(nèi)，與熱管冷凝段進行換熱后，變?yōu)轱柡驼羝麖牧黧w出口b流出；

ss02隨著換熱過程的進行，熔鹽蓄熱罐1內(nèi)熔鹽溫度將逐漸下降，通過逐漸增大攪拌器3的轉(zhuǎn)速，加強熔鹽與換熱器4熱管蒸發(fā)段的對流換熱，使流體出口b輸出的蒸汽溫度達到設計值，從而實現(xiàn)出口蒸汽溫度的穩(wěn)定；

ss03當熔鹽的平均溫度下降至最低工作溫度，即熔鹽蓄熱罐1內(nèi)熔鹽溫度下降至290℃時，停止向流體入口a送入給水，并通過排污口c將換熱器4中的水排盡，關(guān)閉攪拌器3，放熱過程停止。

一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐主要包括蓄熱和放熱兩種工作模式，蓄熱過程僅在谷電時段進行，而放熱過程可全天或僅在峰電與平電階段進行。蓄熱時，確保熔鹽蓄熱罐1上的排鹽口d已關(guān)閉，開啟電加熱器2和攪拌器3。蓄熱過程中熔鹽蓄熱罐1中熔鹽的平均溫度逐漸上升至565℃，此后關(guān)閉電加熱器2和攪拌器3，停止蓄熱。

放熱時，根據(jù)一種熱管換熱的單罐熔鹽蓄熱式電鍋爐輸出介質(zhì)的不同，鍋爐具有兩種不同的換熱結(jié)構(gòu)和換熱方法。當鍋爐輸出熱水或熱油時，攪拌器3以勻速轉(zhuǎn)動，冷水或冷油通過流體入口a后分成兩股，一股流體進入換熱器4與熱管進行換熱，另一股流體從換熱器4外繞過、不進行換熱，經(jīng)過換熱和未經(jīng)過換熱的兩股流體通過三通混流閥7混合后，從流體出口b流出。調(diào)節(jié)三通混流閥7可控制冷、熱流體的混合比例，從而控制鍋爐的出口流體溫度。隨著換熱的進行，熔鹽蓄熱罐1內(nèi)熔鹽溫度將逐漸下降，通過三通混流閥7不斷提高熱流體的流量和降低冷流體的流量，保持出口流體溫度的穩(wěn)定。當熔鹽的平均溫度由565℃逐漸下降至290℃時，停止向流體入口a送入換熱流體，并通過排污口c將換熱流體排盡，關(guān)閉攪拌器3，放熱過程停止。

當鍋爐輸出蒸汽時，給水從流體入口a流入換熱器4殼體內(nèi)，與熱管冷凝段進行換熱后，變?yōu)轱柡驼羝麖牧黧w出口b流出。隨著換熱過程的進行，熔鹽蓄熱罐1內(nèi)熔鹽溫度將逐漸下降，通過逐漸增大攪拌器3的轉(zhuǎn)速，加強熔鹽與換熱器4的熱管蒸發(fā)段的對流換熱，從而實現(xiàn)出口蒸汽溫度的穩(wěn)定。當熔鹽的平均溫度由565℃逐漸下降至290℃時，停止向流體入口a送入給水，并通過排污口c將換熱器4中的水排盡，關(guān)閉攪拌器3，放熱過程停止。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“示例”、“具體示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。