一种基于气力输送的流化床固体颗粒储放热系统的制作方法

1.本实用新型属于储热技术领域，特别涉及一种基于气力输送的流化床固体颗粒储放热系统。


背景技术：

2.可再生能源装机容量在十四五规划中占比大幅提高，火力发电机组作为调峰机组并配置储能装置成为趋势。作为调峰机组，火力发电机组负荷波动较大，采用传统抽汽供热模式，在保证机组发电功率满足电网调度的前提下，供热质量(蒸汽流量、温度、压力等)难以得到保证。通过储热可以将火电机组热、电负荷进行部分解耦。在电负荷高峰时，将机组富余蒸汽热量转化为储热介质热能进行存储；在电负荷低谷或供热高峰时，将储热介质热能进行释放实现对外供热。这样不仅使火力发电厂运行方式更加灵活，也提高了其参与深度调峰的能力。
3.固体颗粒作为一种成本低廉易得、耐温可达1000℃、性能稳定，易于存储的储热材料，储热温度范围广，储热原理简单，可用于热电解耦，深度调峰，工业余热利用等大规模高温储热领域。在固体颗粒储热技术中，多采用流化床换热器增强固体颗粒与换热工质的换热，采用斗提机实现固体颗粒在各设备之间的输送，但存在流化风热损大，高温斗提机机械故障率高等问题。气力输送固体颗粒也存在着输送气体温度低导致的颗粒热量损失的问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种充分利用排出的高温流化风余热的基于气力输送的流化床固体颗粒储放热系统。
5.本实用新型所采用的技术方案为：
6.一种基于气力输送的流化床固体颗粒储放热系统，包括储热换热器和放热换热器，储热换热器的固体出口通过管道连接有高温固体颗粒储罐，放热换热器的固体出口通过管道连接有低温固体颗粒储罐；还包括气力输送系统，气力输送系统的出口通过管道连接有气气换热器，气气换热器的出口管路分别连接有储热送料管路和放热送料管路，储热送料管路经过低温固体颗粒储罐后连接到储热换热器，放热送料管路经过高温固体颗粒储罐后连接到放热换热器，储热换热器的顶部通过管道连接有低温旋风分离装置，放热换热器的顶部通过管道连接有高温旋风分离装置，低温旋风分离装置的气体出口管路和高温旋风分离装置的气体出口管路汇集后连接到气气换热器。
7.在热电联产机组蒸汽充裕时段，储热送料管路打开时，气力输送系统送出的气源经过气气换热器后将低温固体颗粒储罐中的低温固体颗粒输送到储热换热器。在储热换热器中，高温蒸汽经换热降温为低温蒸汽返回机组或者对外供热，被加热后的固体颗粒储存于高温储罐中。
8.在机组处于低负荷运行工况，抽汽难以满足供热需求时，放热送料管路打开，气力
输送系统送出的气源经过气气换热器后将低温固体颗粒储罐中的高温固体颗粒输送到放热换热器。在放热换热器中，高温固体颗粒将机组部分给水加热为蒸汽并作为对外供热的汽源，实现流化固体颗粒的热量向给水传递，降温后的高温固体颗粒变为低温固体颗粒储存于低温储罐中。
9.本实用新型的储热换热器和放热换热器均连接旋风分离装置，经低温旋风分离装置或高温旋风分离装置分离出的高温流化风进入气气换热器加热来自气力输送系统的气源，从而减少固体颗粒在输送过程中的热损失，实现余热的回收利用。本实用新型通过配置气力输送装置用于流化床固体颗粒储放热系统，并通过配置气气换热器回收部分余热，固体颗粒储放热系统能够使得机组对外供汽能力维持稳定，供热能力受机组发电负荷的影响减少，热电联产机组的运行灵活性得到提高。
10.作为本实用新型的优选方案，所述高温固体颗粒储罐的底部通过管道连接有放热给料装置，放热送料管路连接放热给料装置。放热给料装置打开时，放热送料管路中的气源能将固体颗粒送至放热换热器。
11.作为本实用新型的优选方案，所述低温固体颗粒储罐的底部通过管道连接有储热给料装置，储热送料管路连接储热给料装置。储热给料装置打开时，储热送料管路中的气源能将固体颗粒送至储热换热器。
12.作为本实用新型的优选方案，所述放热送料管路上还连接有放热缓冲罐，放热缓冲罐位于放热换热器上方。放热缓冲罐能使固体颗粒匀速流进放热换热器内，使固体颗粒在放热换热器中均匀换热。
13.作为本实用新型的优选方案，所述储热送料管路上还连接有储热缓冲罐，储热缓冲罐位于储热换热器上方。储热缓冲罐能使固体颗粒匀速流进储热换热器内，使固体颗粒在储热换热器中均匀换热。
14.作为本实用新型的优选方案，所述放热送料管路上连接有放热控制阀门，储热送料管路上连接有储热控制阀门。当通过机组抽汽加热固体颗粒时，储热控制阀门打开，且放热控制阀门关闭。当利用高温固体颗粒将机组部分给水加热为蒸汽时，放热控制阀门打开，且储热控制阀门关闭。
15.作为本实用新型的优选方案，所述气气换热器上还连接有排气管路。经过高温旋风分离装置或低温旋风分离装置后的高温气体进入气气换热器与来自气力输送系统的输送气体在气气换热器中进行充分换热，气力输送风温得到提升，来自旋风分离装置后的气体降温后从排气管路排出。
16.作为本实用新型的优选方案，所述储热换热器上连接有高温蒸汽进入管路和低温蒸汽排出管路。储热换热器采用从高温蒸汽进入管路进入的机组抽汽将低温固体颗粒加热为高温固体颗粒。高温蒸汽经换热降温为低温蒸汽，从低温蒸汽排出管路返回机组或者对外供热。
17.作为本实用新型的优选方案，所述放热换热器上连接有给水进入管路和蒸汽排出管路。放热换热器中，高温固体颗粒将机组部分给水加热为蒸汽并作为对外供热的汽源，实现流化固体颗粒的热量向给水传递。
18.本实用新型的有益效果为：
19.1.本实用新型的储热换热器和放热换热器均连接旋风分离装置，经低温旋风分离
装置或高温旋风分离装置分离出的高温流化风进入气气换热器加热来自气力输送系统的气源，从而减少固体颗粒在输送过程中的热损失，实现余热的回收利用。
20.2.本实用新型通过配置气力输送装置用于流化床固体颗粒储放热系统，并通过配置气气换热器回收部分余热，固体颗粒储放热系统能够使得机组对外供汽能力维持稳定，供热能力受机组发电负荷的影响减少，热电联产机组的运行灵活性得到提高。
附图说明
21.图1是本实用新型的结构示意图。
22.图中：1-储热换热器；2-放热换热器；3-高温固体颗粒储罐；4-低温固体颗粒储罐；5-气力输送系统；6-气气换热器；7-储热送料管路；8-放热送料管路；11-低温旋风分离装置；12-高温蒸汽进入管路；13-低温蒸汽排出管路；21-高温旋风分离装置；22-给水进入管路；23-蒸汽排出管路；31-放热给料装置；41-储热给料装置；61-排气管路；71-储热缓冲罐；72-储热控制阀门；81-放热缓冲罐；82-放热控制阀门。
具体实施方式
23.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
24.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.如图1所示，本实施例的基于气力输送的流化床固体颗粒储放热系统，包括储热换热器1和放热换热器2，储热换热器1的固体出口通过管道连接有高温固体颗粒储罐3，放热换热器2的固体出口通过管道连接有低温固体颗粒储罐4；还包括气力输送系统5，气力输送系统5的出口通过管道连接有气气换热器6，气气换热器6的出口管路分别连接有储热送料管路7和放热送料管路8，储热送料管路7经过低温固体颗粒储罐4后连接到储热换热器1，放热送料管路8经过高温固体颗粒储罐3后连接到放热换热器2，储热换热器1的顶部通过管道连接有低温旋风分离装置11，放热换热器2的顶部通过管道连接有高温旋风分离装置21，低温旋风分离装置11的气体出口管路和高温旋风分离装置21的气体出口管路汇集后连接到气气换热器6。
26.在热电联产机组蒸汽充裕时段，储热送料管路7打开时，气力输送系统5送出的气源经过气气换热器6后将低温固体颗粒储罐4中的低温固体颗粒输送到储热换热器1。在储热换热器1中，高温蒸汽经换热降温为低温蒸汽返回机组或者对外供热，被加热后的固体颗粒储存于高温储罐中。
27.在机组处于低负荷运行工况，抽汽难以满足供热需求时，放热送料管路8打开，气力输送系统5送出的气源经过气气换热器6后将高温固体颗粒储罐3中的高温固体颗粒输送
到放热换热器2。在放热换热器2中，高温固体颗粒将机组部分给水加热为蒸汽并作为对外供热的汽源，实现流化固体颗粒的热量向给水传递，降温后的高温固体颗粒变为低温固体颗粒储存于低温储罐中。
28.本实用新型的储热换热器1和放热换热器2均连接旋风分离装置，经低温旋风分离装置11或高温旋风分离装置21分离出的高温流化风进入气气换热器6加热来自气力输送系统5的气源，从而减少固体颗粒在输送过程中的热损失，实现余热的回收利用。本实用新型通过配置气力输送装置用于流化床固体颗粒储放热系统，并通过配置气气换热器6回收部分余热，固体颗粒储放热系统能够使得机组对外供汽能力维持稳定，供热能力受机组发电负荷的影响减少，热电联产机组的运行灵活性得到提高。
29.其中，所述高温固体颗粒储罐3的底部通过管道连接有放热给料装置31，放热送料管路8连接放热给料装置31。放热给料装置31打开时，放热送料管路8中的气源能将固体颗粒送至放热换热器2。所述低温固体颗粒储罐4的底部通过管道连接有储热给料装置41，储热送料管路7连接储热给料装置41。储热给料装置41打开时，储热送料管路7中的气源能将固体颗粒送至储热换热器1。
30.所述放热送料管路8上还连接有放热缓冲罐81，放热缓冲罐81位于放热换热器2上方。放热缓冲罐81能使固体颗粒均匀流入放热换热器2内，使固体颗粒在放热换热器2中均匀换热。所述储热送料管路7上还连接有储热缓冲罐71，储热缓冲罐71位于储热换热器1上方。储热缓冲罐71能使固体颗粒均匀流入储热换热器1内，使固体颗粒在储热换热器1中均匀换热。
31.所述放热送料管路8上连接有放热控制阀门82，储热送料管路7上连接有储热控制阀门72。当通过机组抽汽加热固体颗粒时，储热控制阀门72打开，且放热控制阀门82关闭。当利用高温固体颗粒将机组部分给水加热为蒸汽时，放热控制阀门82打开，且储热控制阀门72关闭。
32.所述气气换热器6上还连接有排气管路61。经过高温旋风分离装置21或低温旋风分离装置11后的高温气体进入气气换热器6与来自气力输送系统5的风进行混合，提升气力输送风温。
33.具体地，所述储热换热器1上连接有高温蒸汽进入管路12和低温蒸汽排出管路13。储热换热器1采用从高温蒸汽进入管路12进入的机组抽汽将低温固体颗粒加热为高温固体颗粒。高温蒸汽经换热降温为低温蒸汽，从低温蒸汽排出管路13返回机组或者对外供热。
34.所述放热换热器2上连接有给水进入管路22和蒸汽排出管路23。放热换热器2中，高温固体颗粒将机组部分给水加热为蒸汽并作为对外供热的汽源，实现流化固体颗粒的热量向给水传递。
35.实施例：
36.在热电联产机组发电高峰等蒸汽充裕时段，通过旁路抽取汽轮机的部分蒸汽。高温蒸汽经高温蒸汽进入管路12进入储热换热器1，加热低温固体颗粒后，返回机组热力系统。储存于低温固体颗粒储罐4中的低温固体颗粒(100～200℃)经气力输送提升后进入低温旋风分离器。低温固体颗粒储罐4中的低温固体颗粒(100～200℃)经储热给料装置41进入气力输送管道。低温固体颗粒进入储热换热器1，被高温蒸汽加热后升温成为高温固体颗粒(300～400℃)，然后进入高温固体颗粒储罐3储存。
37.在热电联产机组低负荷运行不能满足供热需求时，机组部分给水(1～2mpa，100～200℃)经过给水进入管路22进入放热换热器2，被来自高温固体颗粒储罐3的高温固体颗粒加热为过热蒸汽(1～2mpa，200～300℃)对外提供。储存于高温固体颗粒储罐3中的高温固体颗粒(300～400℃)经气力输送提升后进入高温旋风分离器。高温固体颗粒进入放热换热器2与管内工质换热，高温固体颗粒温度降低，变为低温固体颗粒(100～200℃)进入低温固体颗粒储罐4储存。
38.流化风流经储热换热器1或放热换热器2后，携带少量固体颗粒从储热换热器1或放热换热器2的流化风出口排出，分别进入低温旋风分离装置11和高温旋风分离装置21，分离出的固体颗粒返料至储热换热器1或放热换热器2，分离出的高温流化风汇流后进入气气换热器6，加热来自气力输送系统5的气源。
39.本实施例的基于气力输送系统5的流化床固体颗粒储换热系统方案，可同时实现储热和放热功能，物料输送更加连续稳定，能实现热电联产机组的热电解耦，提高机组灵活性。
40.储热/放热换热器2流化风出口排出的高温流化风加热来自气力输送系统5的气体，利用余热，减少固体颗粒的热损失。
41.本实施例的基于气力输送的流化床固体颗粒储换热系统，输送系统可灵活布置，故障率低。
42.本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。