本發(fā)明涉及熔鹽儲熱，具體為一種提高熔鹽儲熱能量利用效率和可靠性的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在全球氣候變暖趨勢日益嚴(yán)峻、不可再生能源面臨日漸枯竭的挑戰(zhàn)之下，對可再生能源的探索與創(chuàng)新正以前所未有的速度蓬勃開展。這一進程不僅映射出人類社會對于可持續(xù)發(fā)展的迫切追求，同時也揭示了傳統(tǒng)工業(yè)在能源利用效率方面的局限性；低效的能源轉(zhuǎn)換和消耗模式，已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代社會對清潔能源的高要求。與此同時，盡管太陽能與風(fēng)能等自然能源蘊藏著巨大的潛力，但它們固有的間歇性和不穩(wěn)定性，卻成為了制約其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵障礙。

2、面對這些挑戰(zhàn)，儲能技術(shù)的崛起成為了不可或缺的一環(huán)。儲能系統(tǒng)能夠有效彌補能源供給與需求之間的時空錯配，確保在光照不足或風(fēng)力減弱時，仍能穩(wěn)定地向電網(wǎng)輸送電力。無論是家用還是工業(yè)級應(yīng)用，從電動車的電池包到大規(guī)模的抽水蓄能電站，儲能解決方案都在致力于平滑能源波動，保證能源供應(yīng)的連續(xù)性和可靠性，從而促進可再生能源的廣泛采用，加速全球能源轉(zhuǎn)型的步伐，為構(gòu)建一個清潔、高效、可持續(xù)的能源未來奠定堅實的基礎(chǔ)。

3、這種對能源存儲技術(shù)的依賴，不僅是解決能源供需矛盾的必要手段，也是推動綠色低碳經(jīng)濟模式發(fā)展的重要驅(qū)動力。隨著儲能技術(shù)的不斷進步，我們有理由相信，一個更加平衡、更加綠色的能源體系正在逐步形成，為地球的生態(tài)環(huán)境保護貢獻著科技的力量。

4、熔鹽儲熱技術(shù)因其具有儲熱功率大、儲熱時間長、儲熱效率高、速度快、安全可靠、使用壽命長等特點正逐步在能源存儲技術(shù)領(lǐng)域嶄露頭角，成為火力發(fā)電靈活性升級及工業(yè)蒸汽市場的一大亮點。熔鹽儲熱技術(shù)，也被稱為熔鹽熱儲能技術(shù)，是一種利用熔化的鹽類物質(zhì)在高溫下儲存和釋放熱能的方法。作為獨立的儲能單元，熔鹽儲能系統(tǒng)能精準(zhǔn)對接火力發(fā)電靈活性提升及工業(yè)蒸汽制造的需求。將高容量熔鹽儲能模塊融入火電機組之中，能夠?qū)崿F(xiàn)熱力與電力的解耦操作，其能源轉(zhuǎn)換效率媲美抽水蓄能，助力火電機組將低負(fù)荷運行區(qū)間擴大至20％。這不僅拓寬了電力輔助服務(wù)的收入渠道，同時增加了蒸汽產(chǎn)出的經(jīng)濟效益。

5、現(xiàn)有的模塊化熔鹽儲熱系統(tǒng)儲熱介質(zhì)采用熔鹽和固體氧化物為儲熱介質(zhì)，同時采用內(nèi)置式換熱器，同時熔鹽在模塊內(nèi)流動較慢，放熱時換熱效率較差，其在釋熱階段可能會遇到熱量釋放不徹底的問題。這意味著儲存的能量不能被完全利用，降低了系統(tǒng)的整體效率。模塊化熔鹽儲熱系統(tǒng)中的熔鹽由于罐體內(nèi)溫度分布不均、系統(tǒng)復(fù)雜、有凝固的風(fēng)險，尤其是在溫度下降到其熔點以下時，凝固的風(fēng)險更為突出。一旦熔鹽凝固，不僅會造成一定的安全隱患，還會導(dǎo)致管道閥門等堵塞，阻塞介質(zhì)的流動，導(dǎo)致整個循環(huán)系統(tǒng)無法正常運行。這不僅影響了系統(tǒng)的效率，還可能造成系統(tǒng)停機，影響生產(chǎn)和供能。為快速融化凝固的熔鹽，不僅需要額外的能源如蒸汽等來重新加熱至液態(tài)，而且效率低，靈活性差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的模塊化熔鹽儲熱裝置效率低、靈活性差的問題，本發(fā)明提供一種提高熔鹽儲熱能量利用效率和可靠性的系統(tǒng)及方法。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供一種提高熔鹽儲熱能量利用效率和可靠性的系統(tǒng)，包括單罐式熔鹽儲熱裝置、模塊化熔鹽儲熱裝置、外置加熱器、一級換熱器和除氧器；

4、所述單罐式熔鹽儲熱裝置內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)置加熱器，用于熔解單罐式熔鹽儲熱裝置內(nèi)的凝固的熔鹽；所述單罐式熔鹽儲熱裝置的熔鹽輸出端依次連接一級換熱器、外置加熱器和模塊化熔鹽儲熱裝置；

5、所述模塊化熔鹽儲熱裝置的熔鹽輸出端連接單罐式熔鹽儲熱裝置的第一熔鹽輸入端；

6、所述除氧器的高溫除鹽水輸出端依次連接一級換熱器和模塊化熔鹽儲熱裝置的內(nèi)置加熱器，所述模塊化熔鹽儲熱裝置的內(nèi)置加熱器蒸汽輸出端連接除氧器的蒸汽輸入端和用戶；

7、所述一級換熱器的熔鹽輸出端還與單罐式熔鹽儲熱裝置的第二熔鹽輸入端連接。

8、進一步地，所述單罐式熔鹽儲熱裝置的熔鹽輸出端與一級換熱器的熔鹽輸入端之間設(shè)置有熔鹽循環(huán)泵，所述熔鹽循環(huán)泵為變頻泵。

9、進一步地，所述除氧器的高溫除鹽水輸出端與一級換熱器的水輸入端之間設(shè)置有給水泵，所述給水泵為變頻泵。

10、進一步地，所述一級換熱器的熔鹽輸出端與單罐式熔鹽儲熱裝置的第二熔鹽輸入端之間設(shè)置有熔鹽再循環(huán)閥。

11、進一步地，所述一級換熱器熔鹽輸出端與外置加熱器熔鹽輸入端之間設(shè)置有熔鹽加熱閥。

12、進一步地，所述模塊化熔鹽儲熱裝置的內(nèi)置加熱器蒸汽輸出端與除氧器的蒸汽輸入端之間設(shè)置有熔鹽儲熱加熱蒸汽加熱回汽閥。

13、進一步地，所述模塊化熔鹽儲熱裝置的內(nèi)置加熱器蒸汽輸出端連接用戶的外供蒸汽管道上設(shè)置有熔鹽儲熱裝置供熱閥。

14、進一步地，所述模塊化熔鹽儲熱裝置包括若干串聯(lián)的內(nèi)置加熱器的模塊化熔鹽儲熱單元，相鄰模塊化熔鹽儲熱單元之間通過模塊連通管連接。

15、進一步地，所述模塊化熔鹽儲熱裝置的熔鹽輸出端連接單罐式熔鹽儲熱裝置的第一熔鹽輸入端之間通過裝置連接管連接。

16、本發(fā)明還提供一種利用上述系統(tǒng)的提高熔鹽儲熱能量利用效率和可靠性的方法，包括：

17、儲熱時：

18、將單罐式熔鹽儲熱裝置內(nèi)的熔融熔鹽經(jīng)一級換熱器輸送至外置加熱器加熱，轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷厝廴邴}；

19、將高溫熔融鹽輸送至模塊化熔鹽儲熱裝置儲熱，并溢流至單罐式熔鹽儲熱裝置內(nèi)，完成儲熱過程；

20、放熱時：

21、將單罐式熔鹽儲熱裝置內(nèi)儲存的高溫熔融熔鹽輸送至一級換熱器換熱；

22、將換熱后的一部分熔鹽經(jīng)外置加熱器加熱后，輸送至模塊化熔鹽儲熱裝置，并溢流至單罐式熔鹽儲熱裝置內(nèi)，將另一部分熔鹽直接輸送回單罐式熔鹽儲熱裝置；

23、將除氧器內(nèi)的高溫除鹽水輸送至一級換熱器與進入一級換熱器內(nèi)的熔鹽換熱；

24、將換熱后的高溫除鹽水輸送至模塊化熔鹽儲熱裝置內(nèi)的換熱蒸汽盤管中，利用模塊化熔鹽儲熱裝置內(nèi)儲存的熱量產(chǎn)出高溫蒸汽；

25、將一部分高溫蒸汽輸送至除氧器內(nèi)對除鹽水加熱，另一部分蒸汽輸送至用戶供熱，完成放熱過程。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

27、本發(fā)明一種提高熔鹽儲熱能量利用效率和可靠性的系統(tǒng)，包括單罐式熔鹽儲熱裝置、模塊化熔鹽儲熱裝置、外置加熱器、一級換熱器、內(nèi)置加熱器和除氧器；該系統(tǒng)采用無外部蒸汽熱源恢復(fù)熔鹽熔融的方式，當(dāng)單罐式熔鹽儲熱裝置內(nèi)部的熔鹽凝固時，可啟動內(nèi)置加熱器進行加熱使單罐式熔鹽儲熱裝置內(nèi)熔鹽全部由固態(tài)到熔融態(tài)后，將單罐式熔鹽儲熱裝置底部熔鹽經(jīng)一級換熱器再循環(huán)回到單罐式熔鹽儲熱裝置頂部，同時，將除氧器內(nèi)的除鹽水經(jīng)過一級換熱器加熱后，輸送至模塊化熔鹽儲熱裝置的換熱蒸汽盤管內(nèi)與熔鹽和固體儲熱介質(zhì)換熱，并將換熱后的高溫蒸汽輸送回除氧器，當(dāng)模塊化熔鹽儲熱裝置內(nèi)的熔鹽由固態(tài)到熔融態(tài)時，則系統(tǒng)恢復(fù)運行。即通過內(nèi)置加熱器和外置加熱器的協(xié)同調(diào)整實現(xiàn)模塊化儲熱裝置及單罐式熔鹽儲熱裝置內(nèi)凝固熔鹽的融化，提升了沒有穩(wěn)定熱源供應(yīng)的場合下模塊化熔鹽儲熱裝置的靈活性，同時，通過除氧器、一換熱器等巧妙配合，大幅度提升模塊化熔鹽儲熱裝置能量利用效率。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，靈活性好，改造成本低，能源利用率高。

28、所述單罐式熔鹽儲熱裝置的熔鹽輸出端與一級換熱器的熔鹽輸入端之間設(shè)置有熔鹽循環(huán)泵，所述熔鹽循環(huán)泵為變頻泵，實現(xiàn)了將單罐式熔鹽儲熱裝置的熔鹽泵至一級換熱器及外置加熱器，并通過變頻調(diào)節(jié)外置加熱器的出口溫度及一級換熱器內(nèi)水側(cè)液位。

29、所述除氧器的高溫除鹽水輸出端與一級換熱器的水輸入端之間設(shè)置有給水泵，所述給水泵為變頻泵，用于將除氧器內(nèi)除鹽水泵至一級換熱器換熱，通過變頻調(diào)節(jié)水流量。

30、所述一級換熱器的熔鹽輸出端與單罐式熔鹽儲熱裝置的第二熔鹽輸入端之間設(shè)置有熔鹽再循環(huán)閥，可通過調(diào)節(jié)其開度調(diào)節(jié)模塊化熔鹽儲熱裝置的出口蒸汽溫度。

31、所述一級換熱器熔鹽輸出端與外置加熱器熔鹽輸入端之間設(shè)置有熔鹽加熱閥，用于調(diào)節(jié)進入外置加熱器的熔鹽流量。

32、所述模塊化熔鹽儲熱裝置的內(nèi)置加熱器蒸汽輸出端與除氧器的蒸汽輸入端之間設(shè)置有熔鹽儲熱加熱蒸汽加熱回汽閥，用于控制蒸汽輸入量。

33、所述模塊化熔鹽儲熱裝置的內(nèi)置加熱器蒸汽輸出端連接用戶的外供蒸汽管道上設(shè)置有熔鹽儲熱裝置供熱閥，用于調(diào)節(jié)輸入用戶的供熱量。

34、所述模塊化熔鹽儲熱裝置包括若干串聯(lián)的內(nèi)置加熱器的模塊化熔鹽儲熱單元，相鄰模塊化熔鹽儲熱單元之間通過模塊連通管連接，通過逐級儲熱，可有效提升儲熱裝置內(nèi)部的溫度均勻性，進而提升儲熱效率及儲熱時長。

35、本發(fā)明還提供一種利用上述系統(tǒng)的提高熔鹽儲熱能量利用效率和可靠性的方法，通過將單罐式熔鹽儲熱裝置內(nèi)的熔融熔鹽經(jīng)一級換熱器輸送至外置加熱器加熱，轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷厝廴邴}，并輸送至模塊化熔鹽儲熱裝置儲熱，溢流至單罐式熔鹽儲熱裝置內(nèi)，完成儲熱過程，儲熱效率高；通過將單罐式熔鹽儲熱裝置內(nèi)儲存的高溫熔融熔鹽輸送至一級換熱器換熱；將換熱后的一部分熔鹽經(jīng)外置加熱器加熱后，輸送至模塊化熔鹽儲熱裝置，并溢流至單罐式熔鹽儲熱裝置內(nèi)，將另一部分熔鹽直接輸送回單罐式熔鹽儲熱裝置；將除氧器內(nèi)的高溫除鹽水輸送至一級換熱器與進入一級換熱器內(nèi)的熔鹽換熱；將換熱后的高溫除鹽水輸送至模塊化熔鹽儲熱裝置內(nèi)的換熱蒸汽盤管中，利用模塊化熔鹽儲熱裝置內(nèi)儲存的熱量產(chǎn)出高溫蒸汽；將一部分高溫蒸汽輸送至除氧器內(nèi)對除鹽水加熱，另一部分蒸汽輸送至用戶供熱，完成放熱過程，能源利用率高，無需外置蒸汽熱源，方法簡單，靈活性好。