阅读说明：本技术 一种高温蓄热蒸汽发生调节装置及其工作方法 (High-temperature heat storage steam generation adjusting device and working method thereof ) 是由 杨肖 叶闻杰 孙富华 杨波 王启扬 刘杨 李雪洁 杨冬梅 杜炜 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高温蓄热蒸汽发生调节装置<I>及其工作方法</I>,装置包括高温蓄热模块、蒸汽发生模块、蒸汽调节系统；蓄热体中均匀分布设置有电加热管；盘管盘设在蓄热体中,盘管的进口位于蓄热体的下部,盘管的出口位于在蓄热体的上部；水浴式减温器中储存有设定液位的水；水浴式减温器下部的出水口通过管道与盘管的进口相连通；补水箱的出水口通过水泵一路管路连通至盘管的进口,另一路管路连通至水浴式减温器底部的补水口；水浴式减温器上部的进气口通过管道与盘管的出口相连通,并连通至水浴式减温器内的分流器；水浴式减温器上部的出气口通过管道与汽水分离器的进口相连通,汽水分离器的出汽口处设置有用于控制开度的第四电动调节阀。(The invention discloses a high-temperature heat storage steam generation adjusting device And method of operating the same The device comprises a high-temperature heat storage module, a steam generation module and a steam regulating system; electric heating pipes are uniformly distributed in the heat accumulator; the coil pipe is arranged in the heat accumulator, the inlet of the coil pipe is positioned at the lower part of the heat accumulator, and the outlet of the coil pipe is positioned at the upper part of the heat accumulator; the water bath type desuperheater is stored with water with a set liquid level; the water outlet at the lower part of the water bath type desuperheater is communicated with the inlet of the coil pipe through a pipeline; the water outlet of the water replenishing tank is communicated to the inlet of the coil pipe through one pipeline of the water pump, and the other pipeline is communicated to the water replenishing port at the bottom of the water bath type desuperheater; an air inlet at the upper part of the water bath type desuperheater is communicated with an outlet of the coil pipe through a pipeline and is communicated with a shunt in the water bath type desuperheater; the air outlet at the upper part of the water bath type desuperheater is communicated with the inlet of the steam-water separator through a pipeline, and the steam outlet of the steam-water separator is provided with a steam outlet for controllingAnd a fourth electric control valve for controlling the opening degree.)

一种高温蓄热蒸汽发生调节装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种高温蓄热蒸汽发生调节装置及其工作方法。

背景技术

太阳能、风能具有资源丰富、清洁无污染的特点，对解决能源危机和环境问题有特别重要的作用。然而太阳能、风能具有间歇性和不稳定性，难以满足工业化大规模连续稳定供能需求，为此必须发展高效的蓄热技术有效的解决风光电存储和使用问题。

而电网的峰谷差日趋增大，电网的调峰能力和客观上的调峰需要之间的矛盾十分尖锐。随着这两年开建的这些电站陆续投产发电及国家对宏观经济的调控和高耗能企业的限制，低谷时缺乏调峰手段的问题将更为突出。利用储热技术把低价谷电电力储存起来，进行电网调峰，具有重大意义。

高温蓄热产蒸汽是风光电、低价谷电规模化利用的重要形式。因此蓄热体的高效蓄热及稳定输出产生高品质蒸汽，可以广泛应用于电力调峰、建筑供热、工农业生产用热等领域，具有非常广阔的市场前景。然而目前尚无可生产不同压力下的饱和蒸汽和设定过热度过热蒸汽的蓄热体蒸汽样机。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高温蓄热蒸汽发生调节装置及其工作方法，可生产不同压力下的饱和蒸汽和设定过热度的过热蒸汽。通过蓄热体将风光电、低价谷电等能源存储，在需要时产出稳定的高品质蒸汽。

本发明采用的技术方案为：

一种高温蓄热蒸汽发生调节装置，包括高温蓄热模块、蒸汽发生模块、蒸汽调节系统；所述高温蓄热模块包括外壳、蓄热体、电加热管；蒸汽发生模块包括盘管、第一电动调节阀；蒸汽调节系统包括水浴式减温器、汽水分离器、补水箱、水泵、第二电动调节阀、第三电动调节阀；

所述蓄热体设置在外壳中，蓄热体中均匀分布设置有电加热管；所述盘管盘设在蓄热体中，盘管的进口位于蓄热体的下部，盘管的出口位于在蓄热体的上部；

所述水浴式减温器中储存有设定液位的水，并设置有分流器；水浴式减温器下部的出水口通过管道与盘管的进口相连通，并设置有用于控制管道开关的第一电动调节阀；

所述补水箱的出水口通过水泵一路管路连通至盘管的进口，并设置有用于控制管路开关的第二电动调节阀，另一路管路连通至水浴式减温器底部的补水口，并设置有用于控制管路开关的第三电动调节阀；

所述水浴式减温器上部的进气口通过管道与盘管的出口相连通，并连通至水浴式减温器内的分流器，使高温蓄热模块产生的过热蒸气与水浴式减温器中的水均匀接触，起到减温减压的作用；

水浴式减温器上部的出气口通过管道与汽水分离器的进口相连通，汽水分离器的出汽口处设置有用于控制开度的第四电动调节阀；汽水分离器底部的出水口通过管道连通回流至水浴式减温器，并设置有第二疏水阀。

在一些实施例中，所述水浴式减温器上部还设置有溢流口，并在溢流口处设置有第一疏水阀，用于当液位过高时，自动通过第一疏水阀溢流。

进一步的，所述溢流口与第一疏水阀之间还设置有截止阀。

在一些实施例中，所述补水箱的进水口处设置有电动球阀。

在一些实施例中，所述蓄热体分层设置，每层蓄热体中均匀分布电加热管和用于监测蓄热体温度的热电偶；

所述盘管分层盘布，每一层盘管置于两层蓄热体中间，且各层的盘管之间相连通。

进一步的，所述蓄热体分为五层，每层有三个电加热管和两个热电偶；盘管共有四层，每一层盘管置于两层蓄热体中间。

在一些实施例中，所述外壳为钢板结构，且外壳内壁上设置有保温层。

在一些实施例中，所述的高温蓄热蒸汽发生调节装置，包括自动化控制系统，所述蓄热体中设置有用于监测蓄热体温度的热电偶；在盘管出口处设置有第一温度传感器、第一压力传感器，用于监测盘管出口处的水蒸气温度、压力；汽水分离器的出汽口处设置有第二温度传感器、第二压力传感器，用于监测汽水分离器蒸汽出汽口处的干饱和蒸汽的温度、压力；

所述热电偶、第一温度传感器、第一压力传感器、第二温度传感器、第二压力传感器均与自动化控制系统连接，所述电加热管、第一电动调节阀、第二电动调节阀、第四电动调节阀、水泵、第二电动调节阀、第三电动调节阀均与自动化控制系统连接，由自动化控制系统控制开关、开度；

自动化控制系统接收所述热电偶、第一温度传感器、第一压力传感器、第二温度传感器、第二压力传感器的监测信息，根据工作模式设定自动控制电加热管、第一电动调节阀、第二电动调节阀、第四电动调节阀、水泵、第二电动调节阀、第三电动调节阀的开关、开度。

第二方面，提供所述的高温蓄热蒸汽发生调节装置的工作方法，包括：

高温蓄热模块蓄热时，通过自动化控制系统控制蓄热体温升以及电加热管的启停；当电加热管超温时，电加热管关闭，当电加热管温度低于设定值，自动开启；当蓄热体温度达到设定值时，电加热管停止加热，并记录蓄热过程电加热管、蓄热体温度；

高温蓄热蒸汽发生调节装置放热输出蒸汽时，通过自动化控制系统控制第一电动调节阀、第二电动调节阀、水泵、第四电动调节阀启停：放热时，第一电动调节阀或第二电动调节阀开启，当盘管出口处的过热蒸汽超温超压时，第一电动调节阀或第二电动调节阀关闭；

补水箱通过水泵维持水浴式减温器液位恒定，当液位达到设定值时，水泵关闭，液位低于设定值时，水泵开启；

汽水分离器出汽口处通过PID控制第四电动调节阀的开度，蒸汽达到设定压力时，第四电动调节阀开启，当压力降低时，减少第四电动调节阀开度，当压力升高时，加大第四电动调节阀开度；当压力降低至设定最低值时，第四电动调节阀关闭；

当蓄热体低于设定低温时，放热完成。

所述的高温蓄热蒸汽发生调节装置的工作方法，包括：自然循环模式和强制循环模式，且自然循环模式和强制循环模式之间可自动切换；补水箱通过水泵经过第三电动调节阀为水浴式减温器维持恒定液位，根据需求过热蒸汽或饱和蒸汽参数设定不同液位高度，液位过高时，自动通过第一疏水阀溢流；

自然循环模式运行时，水浴式减温器液位恒定，第一电动调节阀打开，水通过重力作用进入蒸汽发生模块，产出过热蒸汽，过热蒸汽再进入水浴式减温器进行减温减压；通过设定调节水浴式减温器液位，改变减温效果，可生成设定压力下的不同过热度的过热蒸汽或饱和蒸汽；饱和蒸汽通过汽水分离器，生成一定干度的干饱和蒸汽；

强制循环模式运行时，水浴式减温器液位恒定，第二电动调节阀打开，水泵将水输送进入蒸汽发生模块，产出过热蒸汽，过热蒸汽再进入水浴式减温器进行减温减压；通过设定调节水浴式减温器液位，改变减温效果，可生成设定压力下的不同过热度的过热蒸汽或饱和蒸汽；饱和蒸汽通过汽水分离器，生成一定干度的干饱和蒸汽。

有益效果：本发明提供的高温蓄热蒸汽发生调节装置及其工作方法，与现有技术相比，具有以下优点：

可生产不同压力下的饱和蒸汽和设定过热度的过热蒸汽。通过蓄热体将风光电、低价谷电等能源存储，在需要时产出稳定的高品质蒸汽。

设计蒸汽发生模块和蒸汽调节系统。蒸汽发生模块可选择自然循环及强制循环模式运行。蓄热温度较高时，可选择自然循环运行方式，减缓了入口水对盘管的冷热冲击。蓄热体温度较低时，自动切换强制循环模式，从而保证输出高品质设定参数蒸汽。蒸汽调节系统中，补水泵为减温器提供稳定水位，通过调节减温器液位高度，改变减温效果，可生成设定压力下的不同过热度的过热蒸汽或饱和蒸汽。通过精确的自动化控制系统，对蓄热体温度、蒸汽压力、减温器液位进行控制，保证了设备运行的安全性，提高了效率。

附图说明

图1为实施例的高温蓄热蒸汽发生调节装置的结构示意图；

图中：外壳1、蓄热体2、电加热管3、盘管4、第一温度传感器5、第一压力传感器6、水浴式减温器7、汽水分离器8、第二温度传感器9、第二压力传感器10、第四电动调节阀11、分流器12、第二电动调节阀13、第三电动调节阀14、水泵15、电动球阀16、水箱17、截止阀18、第一疏水阀19、第二疏水阀20、第一电动调节阀21、热电偶22。

具体实施方式

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实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例1

如图1所示，一种高温蓄热蒸汽发生调节装置，包括高温蓄热模块、蒸汽发生模块、蒸汽调节系统；所述高温蓄热模块包括外壳1、蓄热体2、电加热管3；蒸汽发生模块包括盘管4、第一电动调节阀21；蒸汽调节系统包括水浴式减温器7、汽水分离器8、补水箱17、水泵15、第二电动调节阀13、第三电动调节阀14；

所述蓄热体2设置在外壳1中，蓄热体2中均匀分布设置有电加热管3；所述盘管4盘设在蓄热体2中，盘管4的进口位于蓄热体2的下部，盘管4的出口位于在蓄热体2的上部；

所述水浴式减温器7中储存有设定液位的水，并设置有分流器12；水浴式减温器7下部的出水口通过管道与盘管4的进口相连通，并设置有用于控制管道开关的第一电动调节阀21；

所述补水箱17的出水口通过水泵15一路管路连通至盘管4的进口，并设置有用于控制管路开关的第二电动调节阀13，另一路管路连通至水浴式减温器7底部的补水口，并设置有用于控制管路开关的第三电动调节阀14；

在盘管4出口处设置有第一温度传感器5、第一压力传感器6，用于监测盘管4出口处的水蒸气温度、压力，所述水浴式减温器7上部的进气口通过管道与盘管4的出口相连通，并连通至水浴式减温器7内的分流器12，使高温蓄热模块产生的过热蒸气与水浴式减温器7中的水均匀接触，起到减温减压的作用；

水浴式减温器7上部的出气口通过管道与汽水分离器8的进口相连通，汽水分离器8的出汽口处设置有用于监测汽水分离器出气口处的干饱和蒸汽温度、压力的第二温度传感器9、第二压力传感器10，以及控制开度的第四电动调节阀11；汽水分离器8底部的出水口通过管道连通回流至水浴式减温器7，并设置有第二疏水阀20。

在一些实施例中，所述水浴式减温器7上部还设置有溢流口，并在溢流口处设置有第一疏水阀19，用于当液位过高时，自动通过第一疏水阀19溢流。补水箱17通过水泵15经过第三电动调节阀14为水浴式减温器7维持恒定液位，根据需求过热蒸汽或饱和蒸汽参数设定不同液位高度，液位过高时，自动通过第一疏水阀19溢流。

进一步的，所述溢流口与第一疏水阀19之间还设置有截止阀18。

在一些实施例中，所述补水箱17的进水口处设置有电动球阀16。

在一些实施例中，所述蓄热体2分层设置，每层蓄热体2中均匀分布电加热管3和用于监测蓄热体温度的热电偶22；

所述盘管4分层盘布，每一层盘管置于两层蓄热体中间，且各层的盘管之间相连通。

进一步的，如图1所示，所述蓄热体2分为五层，每层有三个电加热管3和两个热电偶22；通过自动化控制系统，设定蓄热体蓄热温度，达到设定值时，自动断电并记录升温过程的蓄热体温度及电加热管温度。盘管共有四层，每一层盘管置于两层蓄热体中间。放热时，可选择自然循环模式和水泵强制循环模式。初始放热时，蓄热体温度较高，可选择自然循环模式运行，第一电动调节阀21打开，水浴式减温器7内的水在重力作用下进入第一层盘管发生强烈换热，生成蒸汽，之后在第二、三、四层盘管逐步加热成过热蒸汽。通过自动化控制系统，记录出口蒸汽压力、温度，当超温超压时，关闭第一电动调节阀21。自然循环模式可减少盘管冷热冲击；放热中后期，蓄热体温度较低，可选择切换水泵强制循环模式，关闭第一电动调节阀21打开第二电动调节阀13。

在一些实施例中，所述外壳1为钢板结构，且外壳1内壁上设置有保温层。

在一些实施例中，所述的高温蓄热蒸汽发生调节装置，包括自动化控制系统，所述蓄热体2中设置有用于监测蓄热体温度的热电偶22；在盘管4出口处设置有第一温度传感器5、第一压力传感器6，用于监测盘管4出口处的水蒸气温度、压力；汽水分离器8的出汽口处设置有第二温度传感器9、第二压力传感器10，用于监测汽水分离器蒸汽出汽口处的干饱和蒸汽的温度、压力；

所述热电偶22、第一温度传感器5、第一压力传感器6、第二温度传感器9、第二压力传感器10均与自动化控制系统连接，所述电加热管3、第一电动调节阀21、第二电动调节阀13、第四电动调节阀11、水泵15、第二电动调节阀13、第三电动调节阀14均与自动化控制系统连接，由自动化控制系统控制开关、开度；

自动化控制系统接收所述热电偶22、第一温度传感器5、第一压力传感器6、第二温度传感器9、第二压力传感器10的监测信息，根据工作模式设定自动控制电加热管3、第一电动调节阀21、第二电动调节阀13、第四电动调节阀11、水泵15、第二电动调节阀13、第三电动调节阀14的开关、开度。

实施例2

上述的高温蓄热蒸汽发生调节装置的工作方法，其特征在于，包括：

高温蓄热模块蓄热时，通过自动化控制系统控制蓄热体2温升以及电加热管3的启停；当电加热管超温时，电加热管关闭，当电加热管温度低于设定值，自动开启；当蓄热体温度达到设定值时，电加热管停止加热，并记录蓄热过程电加热管、蓄热体温度；

高温蓄热蒸汽发生调节装置放热输出蒸汽时，通过自动化控制系统控制第一电动调节阀21、第二电动调节阀13、水泵15、第四电动调节阀11启停：放热时，第一电动调节阀21或第二电动调节阀13开启，当盘管4出口处的过热蒸汽超温超压时，第一电动调节阀21或第二电动调节阀13关闭；

补水箱通过水泵15维持水浴式减温器液位恒定，当液位达到设定值时，水泵15关闭，液位低于设定值时，水泵开启；

汽水分离器出汽口处通过PID控制第四电动调节阀11的开度，蒸汽达到设定压力时，第四电动调节阀11开启，当压力降低时，减少第四电动调节阀11开度，当压力升高时，加大第四电动调节阀11开度；当压力降低至设定最低值时，第四电动调节阀11关闭；

当蓄热体低于设定低温时，放热完成。自动化控制系统记录过热蒸汽、出口蒸汽温度、压力值及相应的时间点。

所述的高温蓄热蒸汽发生调节装置的工作方法，包括：自然循环模式和强制循环模式，且自然循环模式和强制循环模式之间可自动切换；补水箱17通过水泵15经过第三电动调节阀14为水浴式减温器7维持恒定液位，根据需求过热蒸汽或饱和蒸汽参数设定不同液位高度，液位过高时，自动通过第一疏水阀19溢流；

在一些实施例中，具体如下：

蓄热时，设置蓄热体2最高温度Ta，电加热管3最高温度Tb。当蓄热体2温度低于Ta时，开始加热；温度高于Ta时，停止加热。当加热时，电加热管3温度高于Tb时，电加热管3关闭，温度低于Tb时，电加热管3开启。

自然循环模式运行时，水浴式减温器7液位恒定，第一电动调节阀21打开，水通过重力作用进入蒸汽发生模块，产出过热蒸汽，过热蒸汽再进入水浴式减温器7进行减温减压；通过设定调节水浴式减温器液位，改变减温效果，可生成设定压力下的不同过热度的过热蒸汽或饱和蒸汽；饱和蒸汽通过汽水分离器8，生成一定干度的干饱和蒸汽；

强制循环模式运行时，水浴式减温器7液位恒定，第二电动调节阀13打开，水泵15将水输送进入蒸汽发生模块，产出过热蒸汽，过热蒸汽再进入水浴式减温器7进行减温减压；通过设定调节水浴式减温器液位，改变减温效果，可生成设定压力下的不同过热度的过热蒸汽或饱和蒸汽；饱和蒸汽通过汽水分离器8，生成一定干度的干饱和蒸汽。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。