一种单罐熔盐供暖系统的制作方法

本发明属于储能储热技术领域，特别涉及一种单罐熔盐供暖系统。

背景技术：

近年来，随着我国城镇化和工业化步伐的加快，很多高能耗行业(如发电、石化等)的发展速度也越来越快，导致了能源需求量的急剧增大，能源转换与利用效率成为能源科学技术的研究重心，特别是煤炭的低利用率导致“雾霾”天气持续时间长、污染程度大，对人们的生活造成了越来越多的不利影响。为了有效治理“雾霾”天气，提升环境空气质量，多个省市已大力推动“煤改电”项目，用电采暖替代燃煤锅炉。与此同时电厂与用户之间的供需矛盾造成了巨大的经济损失和能源浪费，而蓄热技术是解决电网峰谷差及环保问题的有效手段，它利用低谷廉价电力将所需能量储存起来，以供需要时使用，从而解决了电网峰谷差加大，机组调峰困难等问题。

熔盐蓄热密度高，导热性能好，是现在广泛应用的新型蓄热材料。采用电加热熔盐来进行集中供暖，可以在用电低谷时将多余的电力转换成热能储存于高温熔盐中，当用电高峰期时再将蓄存的热量释放出来进行供暖，解决空气污染和电网调峰的问题。cn204084540u公开了一种熔盐蓄热式电加热集中供暖系统，该系统在夜间低谷电时段通过熔盐泵将冷盐罐内的熔盐抽出输送到熔盐电加热器将熔盐加热至高温后进入热盐罐，在白天用电高峰期利用熔盐泵将热盐罐内蓄积热量的高温熔盐抽出输送到熔盐-水换热器加热市政供暖用的水产生热水向居民供暖。cn104235929a公开了一种太阳能熔盐储热的供暖系统，该系统采用静态熔盐罐和电加热器在熔盐水体内部直接加热，并通过隔温层进行间接换热的方法将热量释放出来供用户使用，同时还采用了太阳能集热器和保温水箱储存太阳热能。两种系统均存在结构复杂，运行成本高的缺点，不利于系统在供暖领域稳定运行。

现有技术存在的问题如下:

(1)现有技术中需设置一个冷盐储罐和一个热盐储罐，冷盐储罐的低温熔盐被冷盐泵输送到电加热器升温后进入热盐储罐储存再去往换热设备，熔盐储罐不仅体积大，而且保温性能要求较高，造价高昂，维修保养费用高；

(2)现有技术中没有设置换热器，而是通过熔盐储罐的隔温层进行间接换热，不仅增加了水的流动损失，还使熔盐的换热效率降低，不利于系统的全面推广和稳定运行。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的技术问题，

本发明一个方面提供了一种单罐熔盐供暖系统，包括：

熔盐储罐、管壳式换热器、第一储水箱,其中:

熔盐储罐与管壳式换热器中的管道相连通,使得熔盐储罐中的高温液态熔盐在管壳式换热器中的管道中循环流动；

管壳式换热器的壳体依次与第一储水箱、热用户相连通，使得管壳式换热器的壳体中的水与管壳式换热器中的高温液态熔盐在经过换热升温后依次进入第一储水箱、热用户，然后再依次返回到第一储水箱，形成闭环循环。

本发明另一个方面提供了一种单罐熔盐供暖系统，包括熔盐储罐、管壳式换热器、第一储水箱,

熔盐储罐与管壳式换热器中的壳体相连通,使得熔盐储罐中的高温液态熔盐在管壳式换热器中的壳体中循环流动；

管壳式换热器的管道依次与第一储水箱、热用户相连通，使得管壳式换热器的管道中的水与管壳式换热器中的高温液态熔盐在经过换热升温后依次进入第一储水箱、热用户，然后再依次返回到第一储水箱，形成闭环循环。

进一步地，还包括第二储水箱，第二储水箱与第一储水箱相连通，第二储水箱与热用户相连通；以及

太阳能集热器，太阳能集热器与热用户相连通；太阳能集热器分别与第一储水箱和第二储水箱相连通。

更进一步地，熔盐储罐与管壳式换热器之间分别设置有进盐管路和回盐管路，在回盐管路上设置有第一单向电磁阀，利用夜间低谷电对熔盐进行加热，使得管壳式换热器中的水换热后被泵入第一储水箱。

更进一步地，第一储水箱与管壳式换热器之间分别设置有第一进水管路和第一回水管路，在第一回水管路上设置有第二单向电磁阀，换热后的水被泵入第一储水箱；若第一储水箱中的水未达到设定温度，则打开第二单向电磁阀，换热后的水通过第一回水管路返回到管壳式换热器继续换热；循环往复直至第一储水箱中的水达到设定温度。

更进一步地，第一储水箱与第二储水箱之间设置有第二进水管路，在第二进水管路上设置有第三单向电磁阀，当第一储水箱中的水达到设定温度时，打开第三单向电磁阀使得达到设定温度的水进入第二储水箱。

更进一步地，第二储水箱和热用户之间设置有第三进水管路，在第三进水管路上设置有第四单向电磁阀，当热用户使用热水时打开第四单向电磁阀使得热水从第二储水箱中流出；在热用户与第一储水箱之间设置有第二回水管路，在热用户与太阳能集热器之间设置有第三回水管路；在第二回水管路与第三回水管路相交接出设置有第一三通电磁阀：当阳光充足时回水通过第一三通电磁阀经第三回水管路后进入太阳能集热器；当阳光不足时回水通过第一三通电磁阀经第二回水管路后进入第一储水箱。

更进一步地，在太阳能集热器和第一储水箱之间分别设置有第四进水管路和第四回水管路，在太阳能集热器和第二储水箱之间设置有第五进水管路；在第四回水管路上设置有第五单向电磁阀；在第四进水管路和第五进水管路相交接处设置有第二三通电磁阀：当回水在太阳能集热器中加热，达不到设定温度时，通过第二三通电磁阀经第四进水管进入第一储水箱后再通过第四回水管进入太阳能集热器中循环加热；达到设定的温度时，通过第二三通电磁阀经第五进水管直接进入第二储水箱。

更进一步地，，当阳光充足时第五单向电磁阀和第二三通电磁阀处于打开状态；当阳光不足时第五单向电磁阀和第二三通电磁阀处于关闭状态。

通过这样的结构,本系统在夜间低谷电时段熔盐储罐既储存热量又供暖，熔盐储罐通过谷电加热并将热量储存在熔盐中，同时熔盐回路循环和水加热回路开启并将达到设定温度的热水储存在第一储水箱中供热用户使用，回水则沿回路返回第一储水箱中继续加热完成供暖循环，夜间不开启太阳能集热器，与之相连接的电磁阀和泵均关闭；在非谷电时段熔盐储罐只供暖不加热，电加热器均关闭，开启后端熔盐回路循环和供暖循环，如果光线好则开启与太阳能集热器相连接的阀门和泵对系统进行能量补充，如果光线不好则关闭

较佳地，熔盐储罐内部设置有电加热器,用于对熔盐加热。

进一步地，熔盐储罐的罐体上在其高度方向上设置有热电偶，用于测量熔盐储罐的熔盐的温度；

还包括电加热控制器，热电偶通过电加热控制器与电加热器电性连接，电加热控制器从热电偶获得熔盐的温度，并控制电加热器使得熔盐达到预设的温度。

较佳地，热电偶的测点均在熔盐储罐的中轴线上。

较佳地，第一储水箱的上部还设置有自动补水装置，用于自动给第一储水箱补水。

较佳地，太阳能集热器为多个。

较佳地，热用户为多个。

较佳地，多个热用户为并联连接。

与现有技术相比较，本发明所提供的一种单罐熔盐供暖系统具有以下优点：

(1)该系统通过使用单个熔盐储罐，同时使用太阳能集热器进行热量补充，解决了熔盐储罐体积大、造价高、维修保养费用高等问题；

(2)该系统通过熔盐-水换热器与水进行间接换热的方式，使熔盐的换热效率提高，也减少了水的流动损失。

附图说明

包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了符合本发明的装置和方法的实施方案，并与详细描述一起用于解释符合本发明的优点和原理。

图1是本发明的一个较佳实施例的单罐熔盐供暖系统的结构示意图；

图2是本发明的另一个较佳实施例的单罐熔盐供暖系统的结构示意图。

附图标记说明

1-熔盐储罐

2-管壳式换热器

3-第一储水箱

4-第二储水箱

5-电加热控制器

6-热用户

7-热用户

8-太阳能集热器

9-电加热器

10-热电偶

y1-进盐管路

y2-回盐管路

g1-第一进水管路

g2-第二进水管路

g3-第三进水管路

g4-第四进水管路

g5-第五进水管路

r1-第一回水管路

r2-第二回水管路

r3-第三回水管路

r4-第四回水管路

c1-第一单向电磁阀

c2-第二单向电磁阀

c3-第三单向电磁阀

c4-第四单向电磁阀

c4-1-对应用户6的第四单向电磁阀

c4-1-对应用户7的第四单向电磁阀

sc1-第一三通电磁阀

sc2-第二三通电磁阀

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。然而，本发明并不局限于以下描述的实施方式。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合，且本发明的技术理念可以与其他公知技术或与那些公知技术相同的其他技术组合实施。

如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中既可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。

在以上具体实施例的说明中，方位术语“上”、“下”、”左”、“右”、“顶”、“底”、“竖向”、“横向”和“侧向”等的使用仅仅出于便于描述的目的，而不应视为是限制性的。

本发明的一个较佳实施例提供了一种单罐熔盐供暖系统，如图1所示,包括：熔盐储罐1、管壳式换热器2、第一储水箱3,其中:熔盐储罐1与管壳式换热器2中的管道相连通,使得熔盐储罐1中的高温液态熔盐在管壳式换热器2中的管道中循环流动。

管壳式换热器2的壳体依次与第一储水箱3、热用户6和7相连通，使得管壳式换热器2的壳体中的水与管壳式换热器2中的高温液态熔盐在经过换热升温后依次进入第一储水箱3、热用户6和7，然后再依次返回到第一储水箱3，形成闭环循环。

本实施例中，还包括第二储水箱4，第二储水箱4与第一储水箱3相连通，第二储水箱4与热用户相连通6和7；以及

太阳能集热器8，太阳能集热器8与热用户6和7相连通；太阳能集热器8分别与第一储水箱3和第二储水箱4相连通。

熔盐储罐1与管壳式换热器2之间分别设置有进盐管路y1和回盐管路y2，在回盐管路y2上设置有第一单向电磁阀c1，利用夜间低谷电对熔盐进行加热，使得管壳式换热器2中的水换热后被泵入第一储水箱3。

第一储水箱3与管壳式换热器2之间分别设置有第一进水管路g1和第一回水管路r1，在第一回水管路r1上设置有第二单向电磁阀c2，换热后的水被泵入第一储水箱3；若第一储水箱3中的水未达到设定温度，则打开第二单向电磁阀c2，换热后的水通过第一回水管路r1返回到管壳式换热器2继续换热；循环往复直至第一储水箱3中的水达到设定温度。

第一储水箱3与第二储水箱4之间设置有第二进水管路g2，在第二进水管路g2上设置有第三单向电磁阀c3，当第一储水箱3中的水达到设定温度时，打开第三单向电磁阀c3使得达到设定温度的水进入第二储水箱4。

第二储水箱4和热用户6和7之间设置有第三进水管路g3，在第三进水管路g3上设置有第四单向电磁阀c4(当只有一个热用户时)，当热用户6使用热水时打开第四单向电磁阀c4使得热水从第二储水箱4中流出。如果存在多个热用户，每个热用户都可以对应设置一个第四单向电磁阀。在本实施例中，用户6对应设置电磁阀c4-1,用户7对应设置电磁阀c4-2，用户6与用户7并联。

在热用户6和7与第一储水箱3之间设置有第二回水管路r2，在热用户6和7与太阳能集热器8之间设置有第三回水管路r3；在第二回水管路r2与第三回水管路r3相交接处设置有第一三通电磁阀sc1：当阳光充足时回水通过第一三通电磁阀sc1经第三回水管路r3后进入太阳能集热器8；当阳光不足时回水通过第一三通电磁阀sc1经第二回水管路r2后进入第一储水箱3。

在太阳能集热器8和第一储水箱3之间分别设置有第四进水管路g4和第四回水管路r4，在太阳能集热器8和第二储水箱4之间设置有第五进水管路g5；在第四回水管路r4上设置有第五单向电磁阀c5；在第四进水管路g4和第五进水管路g5相交接处设置有第二三通电磁阀sc2：当回水在太阳能集热器8中加热，达不到设定温度时，通过第二三通电磁阀sc2经第四进水管g4进入第一储水箱3后再通过第四回水管r4进入太阳能集热器8中循环加热；达到设定的温度时，通过第二三通电磁阀sc2经第五进水管g5直接进入第二储水箱4。

当阳光充足时第五单向电磁阀c5和第二三通电磁阀sc2处于打开状态；当阳光不足时第五单向电磁阀c5和第二三通电磁阀sc2处于关闭状态。

通过这样的结构,本系统在夜间低谷电时段熔盐储罐既储存热量又供暖，熔盐储罐通过谷电加热并将热量储存在熔盐中，同时熔盐回路循环和水加热回路开启并将达到设定温度的热水储存在第一储水箱中供热用户使用，回水则沿回路返回第一储水箱中继续加热完成供暖循环，夜间不开启太阳能集热器，与之相连接的电磁阀和泵均关闭；在非谷电时段熔盐储罐只供暖不加热，电加热器均关闭，开启后端熔盐回路循环和供暖循环，如果光线好则开启与太阳能集热器相连接的阀门和泵对系统进行能量补充，如果光线不好则关闭。

本实施例中，熔盐储罐1内部设置有电加热器9,用于对熔盐加热。电加热器9在熔盐储罐1中均布。熔盐储罐1的罐体上在其高度方向上设置有热电偶10，用于测量熔盐储罐1的熔盐的温度；还包括电加热控制器5，热电偶10通过电加热控制器5与电加热器9电性连接，电加热控制器5通过热电偶10采集熔盐的温度，并控制电加热器9使得熔盐达到预设的温度。多个热电偶10的测点均在熔盐储罐1的中轴线上均布。所述熔盐储罐1与电加热控制器2连接，电加热器9从熔盐储罐1上部插入均匀布置在其内部，热电偶10在熔盐储罐1的侧面按上中下均匀布置，可以获得更精确的熔盐储罐1中熔盐的温度，测点位置均布置在熔盐储罐1的中轴线上，其接线与电加热控制器5连接，通过控制电加热器9来加热熔盐储罐1中的熔盐，并使熔盐的温度不低于其熔点温度，通过夜间的低谷电对熔盐进行加热并维持到设定温度；熔盐储罐1中的高温液态熔盐经过熔盐泵驱动进入管壳式换热器2换热后返回熔盐储罐1，形成熔盐回路循环。

第一储水箱3的上部还设置有自动补水装置(图中未示出)，用于自动给第一储水箱3补水。第一储水箱3具有缓冲作用，第二储水箱4相当于是一个恒温水箱，达到使用温度的热水储存在第二储水箱4中。

本发明的单罐熔盐供暖系统在夜间低谷电时段，熔盐储罐1既储存热量又供暖，熔盐储罐1通过谷电加热并将热量储存在熔盐中，同时熔盐回路循环和水加热回路开启并将达到设定温度的热水储存在恒温的第二储水箱4中供热用户6和7使用，回水则返回用作缓冲水箱的第一储水箱3中继续加热完成供暖循环，夜间不开启太阳能集热器8，与之相连接的电磁阀和泵均关闭；在非谷电时段熔盐储罐1只供暖不加热，电加热器9均关闭，开启后端熔盐回路循环和供暖循环，如果光线好则开启与太阳能集热器8相连接的阀门和泵对系统进行能量补充，如果光线不好则关闭。

太阳能集热器8对单罐熔盐供暖系统进行能量补充，为了获得熔盐的减少量和熔盐储罐1所减少的体积，首先通过住宅热负荷q、住宅面积a、供暖时长、非谷电时长t以及储能效率η获得系统的储热量，见下式：

q＝q·a·t·η

然后通过低熔点熔盐流入和流出熔盐-水换热器的进口温度tj、出口温度tc、熔盐比热c计算出熔盐使用量，见下式：

再根据某一地区的日辐射量q’、所选用集热器的有效面积a’和数量n、集热器热效率η’得到补充的总能量，见下式：

qb＝q′·a′·n·η′

将储热量减去太阳能集热器8可以补充的总能量得到实际应由熔盐储罐1所储存的能量，即：

qs＝q-qb

由此计算出实际使用的熔盐量，见下式：

通过对比可得到通过使用太阳能集热器8补充能量使熔盐减少的质量，即：

m″＝m-m′

同时也可计算出熔盐减少量的百分比，通过熔盐的密度可以得到熔盐储罐1体积的减少。本实施例中，太阳能集热器8为多个并联。

本发明的另一个较佳实施例提供了一种单罐熔盐供暖系统，如图2所示,与上述实施例不同之处在于：本实施例的单罐熔盐供暖系统，包括熔盐储罐1、管壳式换热器2、第一储水箱3,

熔盐储罐1与管壳式换热器2中的壳体相连通,使得熔盐储罐1中的高温液态熔盐在管壳式换热器2中的壳体中循环流动；

管壳式换热器2的管道依次与第一储水箱3、热用户6和7相连通，使得管壳式换热器2的管道中的水与管壳式换热器2中的高温液态熔盐在经过换热升温后依次进入第一储水箱3、热用户6和7，然后再依次返回到第一储水箱3，形成闭环循环。

上述各个实施例中，单向电磁阀和三通电磁阀均与控制柜相连接，用于控制阀门的开闭。

与现有技术相比较，本发明所提供的一种单罐熔盐供暖系统具有以下优点：

(1)该系统通过使用单个熔盐储罐，同时使用太阳能集热器进行热量补充，解决了熔盐储罐体积大、造价高、维修保养费用高等问题；

(2)该系统通过熔盐-水换热器与水进行间接换热的方式，使熔盐的换热效率提高，也减少了水的流动损失。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。