申请/专利权人：北京市热力集团有限责任公司

申请日：2018-05-07

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN108443954B

主分类号：F24D15/02

分类号：F24D15/02;F24D15/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.07#授权;2018.09.18#实质审查的生效;2018.08.24#公开

摘要：本发明涉及一种耦合多种储能方式深度放热供暖系统，该系统包括深度放热储罐、第二换热器、第三换热器、电直热锅炉和吸收式热泵；所述吸收式热泵包括发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器；深度放热储罐通过第二放热循环泵与吸收式热泵的发生器的进口相连，发生器的出口与第二换热器的热端进口相连，第二换热器的热端出口与吸收式热泵的蒸发器进口相连，蒸发器出口与深度放热储罐的另一进口相连；供暖循环水回水管路一路与吸收器的进口相连，吸收器的出口与冷凝器的进口相连，冷凝器的出口与供暖循环水供水管路相连；所述深度放热储罐内储存的为沸点大于250℃，凝固点低于‑10℃的储能介质。该系统既能降低设备投资成本，又能减少占地面积。

主权项：1.一种耦合多种储能方式深度放热供暖系统，其特征在于该系统包括储水罐、第一电极锅炉、第二电极锅炉、第一换热器、深度放热储罐、第二换热器、第三换热器、电直热锅炉和吸收式热泵；所述吸收式热泵包括发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器；所述电直热锅炉热水出口连接第一放热循环泵的进口，第一放热循环泵的出口与第三换热器热端进口相连，第三换热器的热端出口通过支路和电直热锅炉的热水进口相连；第三换热器冷端进口与供暖循环水回水管路相连，第三换热器冷端出口和供暖循环水供水管路相连；储水罐的上部出水口通过第一加热循环泵与第一电极锅炉的热水进口相连，第一电极锅炉的热水出口与储水罐的一个进口相连；同时，储水罐的下部出水口与第一放热循环泵的进口相连，储水罐的另一进口连接第三换热器的热端出口；第一换热器的热端出口通过第三加热循环泵与第二电极锅炉的热水进口相连，第二电极锅炉的热水出口与第一换热器的热端进口；第一换热器的冷端出口与深度放热储罐的一个进口相连，第一换热器的冷端进口通过第二加热循环泵与深度放热储罐的上部出口连接；深度放热储罐通过第二放热循环泵与吸收式热泵的发生器的进口相连，发生器的出口与第二换热器的热端进口相连，第二换热器的热端出口与吸收式热泵的蒸发器进口相连，蒸发器出口与深度放热储罐的另一进口相连；供暖循环水回水管路一路与吸收器的进口相连，吸收器的出口与冷凝器的进口相连，冷凝器的出口与供暖循环水供水管路相连；供暖循环水回水管路另一路与第二换热器的冷端进口相连，第二换热器的冷端出口与供暖循环水供水管路相连；所述深度放热储罐内储存的为沸点大于250℃，凝固点低于-10℃的储能介质；所述储能介质为LMP熔盐储能介质；储能温区处于10℃-220℃之间；进吸收式热泵的入口温度为190℃，吸收式热泵的蒸发器的出口为20℃；供暖系统相对熔盐储能在降低占地面积的同时能够显著降低初期设备投资，相对水储能能在保证初期投资增加不大的情况下显著降低占地面积，拓宽储能温区；深度放热储罐、第二放热循环泵、吸收式热泵和第二换热器串联成回路在非谷电时段进行深度放热，同时满足供暖循环水出水温度；深度放热储罐中的高温LMP介质进入到吸收式热泵的发生器中进行放热给制冷剂，放热后的中温LMP介质进入到第二换热器中与供暖循环水进行换热，换热后的低温LMP介质再进入到蒸发器中进一步放热给制冷剂，然后再回到深度放热储罐中，完成深度放热过程；供暖回水流量分两路：一路供暖回水流量直接进入到第二换热器中被中温LMP介质加热后回到供水主网；另一路供暖回水进入到吸收器中进行吸热后，再进入到冷凝器中进行吸热，最后再回到供水主网；将深度放热储罐和吸收式热泵进行联合使用，通过吸收式热泵中的吸收器、冷凝器及蒸发器的配合使用能够实现深度放热，放热后深度放热储罐中的LMP储能介质的温度最低能达到10℃，同时还能够满足供暖循环水出口温度60℃的需求；该系统的工作过程是：在低谷电时段的工作过程是：启动电直热锅炉，通过第三换热器加热供暖循环水为热用户提供供暖；启动第一加热循环泵和第一电极锅炉，通过第一电极锅炉给储水罐中的低温水进行加热蓄热；启动第二加热循环泵、第三加热循环泵和第二电极锅炉，通过第一换热器利用第二电极锅炉给深度放热储罐中储能介质加热蓄热；在非低谷电时段的工作过程是：启动第一放热循环泵，通过第三换热器将储水罐中储存的热量进行释放，加热供暖回水；与此同时，启动第二放热循环泵，通过吸收式热泵和第二换热器将深度放热储罐储存的热量进行释放，加热供暖回水。

全文数据：一种耦合多种储能方式深度放热供暖系统技术领域[0001]本发明属于清洁供暖领域，具体涉及到一种耦合多种储能方式深度放热供暖系统。背景技术[0002]在北方地区清洁供暖改造的大环境下，华北地区对传统燃煤锅炉房进行改造迫在眉睫。将夜间价格低廉的低谷电转化为热量通过储能手段进行储存，在白天用电高峰的时候通过换热设备将储存的热量释放出来用来供暖，是一项可行的技术。目前市场上较为常见的储能方式有水储能和熔盐储能，用于供暖的水储能系统缺点是储能温区较窄，常压系统仅为60-95Γ，系统占地面积大，优点是系统初投资较小；用于供暖的熔盐储能系统储能温区宽，占地面积小，但是初投资高。而且，由于供暖回水温度一般在50°C左右，此温度决定了储能系统储能介质的最低放热温度，储能系统往往不能深度放热，一定程度上又增大了系统的初投资。在实际工程应用过程中影响对储能系统的选择的因素是方方面面的，本发明从工程应用的角度出发，推出更加适合工程应用的耦合多种储能方式深度放热供暖系统。发明内容[0003]针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种耦合多种储能方式深度放热供暖系统，系统设置储水罐、深度放热储罐、蓄热用电极式锅炉第一电极锅炉和第二电极锅炉）、电直热锅炉、吸收式热栗等主要设备;在夜间低谷电时段，通过蓄热式电极锅炉分别为储水罐、深度放热储罐进行热量储存，同时，开启电直热锅炉为热用户提供供暖。在非谷电时段，储水罐、深度放热储罐同时进入放热模式，加热供暖回水，既能降低设备投资成本，又能减少占地面积。[0004]本发明解决所述技术问题采用的技术方案是:提供一种耦合多种储能方式深度放热供暖系统，其特征在于该系统包括储水罐、第一电极锅炉、第二电极锅炉、第一换热器、深度放热储罐、第二换热器、第三换热器、电直热锅炉和吸收式热栗;所述吸收式热栗包括发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器；[0005]所述电直热锅炉热水出口连接第一放热循环栗的进口，第一放热循环栗的出口与第三换热器热端进口相连，第三换热器的热端出口通过支路和电直热锅炉的热水进口相连;第三换热器冷端进口与供暖循环水回水管路相连，第三换热器冷端出口和供暖循环水供水管路相连；[0006]储水罐的上部出水口通过第一加热循环栗与第一电极锅炉的热水进口相连，第一电极锅炉的热水出口与储水罐的一个进口相连；同时，储水罐的下部出水口与第一放热循环栗的进口相连，储水罐的另一进口连接第三换热器的热端出口；[0007]第一换热器的热端出口通过第三加热循环栗与第二电极锅炉的热水进口相连，第二电极锅炉的热水出口与第一换热器的热端进口；第一换热器的冷端出口与深度放热储罐的一个进口相连，第一换热器的冷端进口通过第二加热循环栗与深度放热储罐的上部出口连接；[0008]深度放热储罐通过第二放热循环栗与吸收式热栗的发生器的进口相连，发生器的出口与第二换热器的热端进口相连，第二换热器的热端出口与吸收式热栗的蒸发器进口相连，蒸发器出口与深度放热储罐的另一进口相连；[0009]供暖循环水回水管路一路与吸收器的进口相连，吸收器的出口与冷凝器的进口相连，冷凝器的出口与供暖循环水供水管路相连;供暖循环水回水管路另一路与第二换热器的冷端进口相连，第二换热器的冷端出口与供暖循环水供水管路相连；[0010]所述深度放热储罐内储存的为沸点大于250°C，凝固点低于-HTC的储能介质。[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0012]1、系统耦合了水储能和储能介质深度放热的方式，与传统水储能相比，减小了系统占地面积，尤其是在改造锅炉房面积较小的情况下，系统更加具有优势，可更加灵活的进行项目实施;与传统熔盐储能相比，本申请系统降低了初投资，更加具有经济性和实用性。[0013]2、系统将深度放热储罐和吸收式热栗进行联合使用，通过吸收式热栗中的蒸发器、吸收器及冷凝器的配合使用能够实现深度放热，放热后深度放热储罐中的储能介质的温度最低可达l〇°C，同时还能够满足供暖循环水出口温度60的需求;这种深度放热的方式能够减少储能介质的用量，相应的也减小了深度放热储罐的大小，进一步降低了设备的初投资。[0014]3、系统设有夜间谷电电直热锅炉，夜间谷电时段的供暖由电直热锅炉直供，同时，设置电直热锅炉的另一个好处是起到备用的作用，在紧急情况能够随时为热网供暖。[0015]4、在吸收式热栗中，深度放热储罐中的高温储能介质进入到热栗的发生器中进行放热给制冷剂，放热后的中温储能介质进入到板式换热器中与供暖循环水进行换热，换热后的低温储能介质进入到蒸发器中进一步放热给制冷剂，然后再回到深度放热储罐中，完成深度放热过程。与此同时，供暖回水流量分两路:一路流量直接进入到板式换热器中被中温储能介质加热后回到供水主网；另一路供暖回水进入到吸收器进行吸热后，再进入到冷凝器进行吸热，最后再回到供水主网。灵活的将高温储能介质和供暖回水两个热源拆分成了吸收式热栗需要的三个热源。[0016]5.本发明中储水罐内盛装为水，在低谷电时段通过蓄热式电极锅炉将储水罐中的60°C的低温水加热至95°C并储存在水罐中，在非谷电时段通过放热循环栗和换热器加热供暖回水，满足供暖需求。深度放热储罐中盛装的是沸点大于250°C，凝固点低于-HTC，包含但不限于无机盐溶液、有机盐溶液、冷冻液等储能介质，与吸收式热栗配合使用，通过溴冷机的作用能将深度放热储罐中的热量充分释放，同时还能满足供暖水出口温度要求。附图说明[0017]图1为本发明一种耦合多种储能方式深度放热供暖系统的整体结构示意图。[0018]图中，1第一放热循环栗;2储水罐;3第一加热循环栗;4第一电极锅炉;5第二加热循环栗;6第三加热循环栗;7第二电极锅炉;8第一换热器;9深度放热储罐；10第二放热循环栗；11发生器；12冷凝器；13吸收器；14蒸发器；15第二换热器；16供暖循环水栗；17第三换热器;18电直热锅炉;A吸收式热栗。具体实施方式[0019]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本专利的保护范围。[0020]如图1所示，一种耦合多种储能方式深度放热供暖系统主要由第一放热循环栗1;储水罐2;第一加热循环栗3;第一电极锅炉4;第二加热循环栗5;第三加热循环栗6;第二电极锅炉7;第一换热器8;深度放热储罐9;第二放热循环栗10;第二换热器15;供暖循环水栗16;第三换热器17;电直热锅炉18;吸收式热栗A组成。[0021]所述吸收式热栗A由发生器11，冷凝器12,吸收器13,蒸发器14组成。[0022]在系统结构上：[0023]电直热锅炉18热水出口和第一放热循环栗1的进口相连，第一放热循环栗1的出口与第三换热器17热端进口相连，第三换热器17的热端出口通过支路和电直热锅炉18的热水进口相连;第三换热器17冷端进口与供暖循环水回水管路相连，第三换热器17冷端出口和供暖循环水供水管路相连；电直热锅炉18和第一放热循环栗1、第三换热器17串联成回路，在低谷电时段由电直热锅炉18加热的高温水通过第三换热器17与供暖循环回水进行换热，加热供暖循环回水。[0024]储水罐2的上部出水口通过第一加热循环栗3与第一电极锅炉4的热水进口相连，第一电极锅炉4的热水出口与储水罐2的一个进口相连;同时，储水罐2的下部出水口与第一放热循环栗1的进口相连，储水罐的另一进口连接第三换热器17的热端出口；[0025]储水罐2、第一加热循环栗3和第一电极锅炉4串联成回路，在低谷电时段进行蓄热；储水罐2、第一放热循环栗1和第三换热器17串联成回路，在非谷电时段进行放热，通过第三换热器17加热供暖循环回水。[0026]第一换热器8的热端出口通过第三加热循环栗6与第二电极锅炉7的热水进口相连，第二电极锅炉7的热水出口与第一换热器8的热端进口；第一换热器8的冷端出口与深度放热储罐9的一个进口相连，第一换热器8的冷端进口通过第二加热循环栗5与深度放热储罐9的上部出口连接;第一换热器8、第三加热循环栗6和第二电极锅炉7串联成回路;深度放热储罐9、第二加热循环栗5和第一换热器8串联成回路;在低谷电时段，由第二电极锅炉7加热的高温热水和深度放热储罐9中的低温新型LMP储能介质通过第一换热器8进行换热，被加热后的新型LMP介质储存在深度放热储罐9中；[0027]深度放热储罐9通过第二放热循环栗10与吸收式热栗A的发生器11的进口相连，发生器11的出口与第二换热器15的热端进口相连，第二换热器15的热端出口与吸收式热栗A的蒸发器14进口相连，蒸发器14出口与深度放热储罐9的另一进口相连；[0028]供暖循环水回水管路一路与吸收器13的进口相连，吸收器13的出口与冷凝器12的进口相连，冷凝器12的出口与供暖循环水供水管路相连;供暖循环水回水管路另一路与第二换热器15的冷端进口相连，第二换热器15的冷端出口与供暖循环水供水管路相连。[0029]所述深度放热储罐储存的为沸点大于250°C，凝固点低于-HTC的储能介质，储能介质可以为无机盐溶液、有机盐溶液、冷冻液等。[0030]深度放热储罐9、第二放热循环栗10、吸收式热栗A和第二换热器15串联成回路在非谷电时段进行深度放热，同时满足供暖循环水出水温度。进一步的，深度放热储罐9中的高温LMP介质进入到吸收式热栗的发生器11中进行放热给制冷剂，放热后的中温LMP介质进入到第二换热器15中与供暖循环水进行换热，换热后的低温LMP介质再进入到蒸发器14中进一步放热给制冷剂，然后再回到深度放热储罐9中，完成深度放热过程。与此同时，供暖回水流量分两路:一路流量直接进入到第二换热器15中被中温LMP介质加热后回到供水主网；另一路供暖回水进入到吸收器13中进行吸热后，再进入到冷凝器12中进行吸热，最后再回到供水主网。通过上述流程，完成深度放热。[0031]本发明一种耦合多种储能方式深度放热供暖系统在低谷电时段的工作过程是：启动电直热锅炉18,通过第三换热器17加热供暖循环水为热用户提供供暖；启动第一加热循环栗3和第一电极锅炉4,通过第一电极锅炉4给储水罐2中的低温水进行加热蓄热；启动第二加热循环栗5、第三加热循环栗6和第二电极锅炉7,通过第一换热器8利用第二电极锅炉7给深度放热储罐9中的新型LMP储能介质加热蓄热。[0032]本发明一种耦合多种储能方式深度放热供暖系统在非低谷电时段的工作过程是：启动第一放热循环栗1，通过第三换热器17将储水罐2中储存的热量进行释放，加热供暖回水;与此同时，启动第二放热循环栗10,通过吸收式热栗A和第二换热器15将深度放热储罐9储存的热量进行释放，加热供暖回水。[0033]本发明的特征在于系统耦合了水储能和新型LMP介质储能深度放热，降低了初投资，更加具有经济性。[0034]本发明的特征在于夜间谷电电直热锅炉18在夜间进行直供，在满足供暖需求的基础上，还能起到备用的作用。[0035]本发明的特征在于系统所用循环栗第一加热循环栗、第一放热循环栗、第二加热循环栗、第三加热循环栗、第二放热循环栗均为变频栗，可根据出口温度进行变频调节循环流量，保证系统的正常运行。[0036]本发明系统将深度放热储罐9和吸收式热栗A进行联合使用，通过吸收式热栗A中的吸收器、冷凝器及蒸发器的配合使用能够实现深度放热，放热后深度放热储罐9中的新型LMP储能介质的温度最低可达10°C，同时还能够满足供暖循环水出口温度60°C的需求。采用本申请的供暖系统储能介质用量少，相应的也减小了深度放热储罐的大小，显著降低了设备的初投资。[0037]本发明中深度放热储罐9中的高温LMP储能介质进入到热栗A的发生器11中进行放热给制冷剂，放热后的中温LMP储能介质进入到第二换热器15中与供暖循环水进行换热，换热后的低温LMP储能介质进入到蒸发器14中进一步放热给制冷剂，然后再回到深度放热储罐9中，完成深度放热过程。与此同时，供暖回水流量分两路:一路流量直接进入到第二换热器15中被中温LMP储能介质加热后回到供水主网；另一路供暖回水进入到吸收器13进行吸热后，再进入到冷凝器12进行吸热，最后再回到供水主网。灵活地将高温LMP储能介质和供暖回水两个热源拆分成了吸收式热栗A需要的三个热源。[0038]实施例1[0039]本实施例供暖系统采用上述连接关系，深度放热储罐中盛装由北京民利储能技术有限公司提供的新型LMP熔盐储能介质，此种介质无毒无腐蚀性，与吸收式热栗相结合使用，其储能温区可处于l〇°C-220°C之间，此温度区间内的热量均能够用来加热供暖回水。在低谷电时段，第二电极锅炉通过第一换热器8加热深度放热储罐中的储能介质进行储热，供非谷电时段使用。以对某供热厂进供暖改造为例，所选用的各设备的功率计进出口温度、流量如下：[0040]第一电极锅炉4的功率为53MW，第二电极锅炉7的功率为27MW，电直热锅炉18的功率为40MW。第一电极锅炉4的热水进口温度60°C，流量为2650m3h，第一电极锅炉4的热水出口温度95°C，流量为2650m3h;第二电极锅炉7的热水进口温度为40°C，流量为560m3h，第二电极锅炉7的热水出口温度为204°C，流量为560m3h;第二加热循环栗5的流量为750m3h，进第一换热器8冷端入口温度为20°C，出口为190°C;第二放热循环栗10的流量为220m3h，进吸收式热栗A的入口温度为190°C，吸收式热栗A的蒸发器14的出口为20°C。通过以上参数运行，能够满足217万平方米的供暖需求。[0041]以下是该项目三种储能方式的估算投资和占地面积：[0043]~从上表可以看出多种储能深度放热系统投资比水储能稍高，但比熔盐储能低；占地面积比水储能小，和熔盐储能接近，因此本申请供暖系统相对熔盐储能在降低占地面积的同时能够显著降低初期设备投资，相对水储能能在保证初期投资增加不大的情况下显著降低占地面积，拓宽储能温区，具有更好的实用性和经济性。[0044]本发明未述及之处适用于现有技术，所涉及的设备均可通过商购获得。

权利要求：1.一种耦合多种储能方式深度放热供暖系统，其特征在于该系统包括储水罐、第一电极锅炉、第二电极锅炉、第一换热器、深度放热储罐、第二换热器、第三换热器、电直热锅炉和吸收式热栗;所述吸收式热栗包括发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器；所述电直热锅炉热水出口连接第一放热循环栗的进口，第一放热循环栗的出口与第三换热器热端进口相连，第三换热器的热端出口通过支路和电直热锅炉的热水进口相连;第三换热器冷端进口与供暖循环水回水管路相连，第三换热器冷端出口和供暖循环水供水管路相连；储水罐的上部出水口通过第一加热循环栗与第一电极锅炉的热水进口相连，第一电极锅炉的热水出口与储水罐的一个进口相连；同时，储水罐的下部出水口与第一放热循环栗的进口相连，储水罐的另一进口连接第三换热器的热端出口；第一换热器的热端出口通过第三加热循环栗与第二电极锅炉的热水进口相连，第二电极锅炉的热水出口与第一换热器的热端进口；第一换热器的冷端出口与深度放热储罐的一个进口相连，第一换热器的冷端进口通过第二加热循环栗与深度放热储罐的上部出口连接；深度放热储罐通过第二放热循环栗与吸收式热栗的发生器的进口相连，发生器的出口与第二换热器的热端进口相连，第二换热器的热端出口与吸收式热栗的蒸发器进口相连，蒸发器出口与深度放热储罐的另一进口相连；供暖循环水回水管路一路与吸收器的进口相连，吸收器的出口与冷凝器的进口相连，冷凝器的出口与供暖循环水供水管路相连;供暖循环水回水管路另一路与第二换热器的冷端进口相连，第二换热器的冷端出口与供暖循环水供水管路相连；所述深度放热储罐内储存的为沸点大于250°c，凝固点低于-KTC的储能介质。2.根据权利要求1所述的耦合多种储能方式深度放热供暖系统，其特征在于，该系统的工作过程是：在低谷电时段的工作过程是：启动电直热锅炉，通过第三换热器加热供暖循环水为热用户提供供暖；启动第一加热循环栗和第一电极锅炉，通过第一电极锅炉给储水罐中的低温水进行加热蓄热；启动第二加热循环栗、第三加热循环栗和第二电极锅炉，通过第一换热器利用第二电极锅炉给深度放热储罐中储能介质加热蓄热；在非低谷电时段的工作过程是：启动第一放热循环栗，通过第三换热器将储水罐中储存的热量进行释放，加热供暖回水;与此同时，启动第二放热循环栗，通过吸收式热栗和第二换热器将深度放热储罐储存的热量进行释放，加热供暖回水。3.根据权利要求1所述的耦合多种储能方式深度放热供暖系统，其特征在于所述第一加热循环栗、第一放热循环栗、第二加热循环栗、第三加热循环栗、第二放热循环栗均为变频栗。4.根据权利要求1-3任一所述的耦合多种储能方式深度放热供暖系统，其特征在于所述储能介质为北京民利储能技术有限公司提供的新型LMP熔盐储能介质。

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