專利名稱：相變蓄熱鍋爐的制作方法
技術領域：
本專利涉及新能源利用領域，應用于新能源獨立發(fā)電系統(tǒng)中，將電能轉化為熱能儲存(或者將太陽能轉化為高溫熱能)。本專利產(chǎn)品以相變蓄熱儲存高密度能量，在需要時進行換熱發(fā)電或者直接輸出熱能。
背景技術：
在海島、海岸以及偏遠地區(qū)，輸送電成本高昂，風險大，意外多，同時其淡水資源貧乏，極大制約生產(chǎn)、生活以及國防建設。采用新能源獨立發(fā)電、系統(tǒng)，可以有效解決上述問題，但是其初投資大，蓄電穩(wěn)定性、壽命、成本也限制較大。

實用新型內(nèi)容本專利為新能源獨立發(fā)電領域配套結構。本系統(tǒng)解決太陽能、風能不穩(wěn)定輸出和受天氣影響問題，將富余電能轉化為相變熱能進行儲存并在需要時重新進行發(fā)電或者熱能輸出，從而減少裝機容量降低初投資，平衡新能源產(chǎn)出和使用時間不匹配問題，提高使用效率，延長系統(tǒng)壽命和穩(wěn)定性。為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采取了以下的技術方案相變蓄熱鍋爐，包括有高溫蓄熱鍋爐和相變蓄熱鍋爐外殼，在所述高溫蓄熱鍋爐內(nèi)的上方位置設有蒸汽發(fā)生器，在所述高溫蓄熱鍋爐內(nèi)的下方位置設有電加熱元件，還包括有傾斜設置在高溫蓄熱鍋爐內(nèi)中部的隔層，隔層將所述電加熱元件和蒸汽發(fā)生器隔離，在所述高溫蓄熱鍋爐外兩側分別設有能源產(chǎn)出部分和能源轉化利用部分，能源產(chǎn)出部分與電加熱元件連接，能源轉化利用部分與所述蒸汽發(fā)生器連接。風力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的富余電力通過電加熱器轉化為相變熱能進行儲存(太陽能聚光系統(tǒng)直接通過換熱器進行熱交換和蓄熱)，在蓄電量不足時的用電高峰時期，蓄熱鍋爐中有水進入蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽(如果需要可以再通過過熱器進行再次加熱產(chǎn)生過熱蒸汽)并通過汽輪機和發(fā)電機進行發(fā)電供應生產(chǎn)生活，或者不轉化為電力直接使用蒸汽進行生產(chǎn)、生活應用。其蒸汽發(fā)生器管路產(chǎn)生高溫蒸汽，通過流量控制對蒸汽溫度進行調(diào)節(jié)。在所述高溫蓄熱鍋爐內(nèi)的上方位置還包括過熱器，其一端與蒸汽發(fā)生器連接，另一端與能源轉化利用部分連接。在所述高溫蓄熱鍋爐內(nèi)的下方位置還包括換熱器，其與能源產(chǎn)出部分連接。所述相變蓄熱鍋爐外殼采用常規(guī)的保溫材料和金屬外殼結構，也可為水泥澆筑或者水泥和保溫材料層。高溫蓄熱鍋爐內(nèi)部裝有高溫相變蓄熱介質(zhì)。熔鹽等相變蓄熱材料或者高溫大比熱容流體介質(zhì)。風力發(fā)電或者風力發(fā)電聯(lián)合太陽能光伏發(fā)電的富余電力通過蓄熱鍋爐中的電加熱器加熱相變介質(zhì)(如果有太陽能高溫集熱結構，則通過換熱器加熱蓄熱鍋爐中的介質(zhì))。在發(fā)電高峰時段，蓄熱鍋爐中相變介質(zhì)不斷升溫儲存熱能，在用電高峰時段當電力供應不足時，通過鍋爐內(nèi)部的蒸汽發(fā)生器單元產(chǎn)生蒸汽(如果需要也可以增加過熱器)推動汽輪機發(fā)電供應用電需求；如果需要也可直接輸出蒸汽供應生產(chǎn)、生活需要。因為鍋爐內(nèi)介質(zhì)為高溫相變介質(zhì)，儲存相變潛熱容量大，結構簡單、安全、穩(wěn)定，可以保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行， 保證長期惡劣天氣下的生產(chǎn)、生活和海防需要。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點在發(fā)電高峰時將富余部分轉化為熱能，相變潛熱容量大可以儲存的能量多，無需考慮蓄電容量問題，因此可以減小風能或者太陽能的初始裝機量，降低投資成本，有利于推廣使用；對比蓄電，蓄熱擴容方便而且安全成本低，其建造或者安裝成本、維護成本都大幅度降低，壽命延長；將電加熱、蒸汽發(fā)生單元、 過熱單元等集成在一個爐體內(nèi)，系統(tǒng)效率提高，成本降低；采用相變蓄熱方式，其蓄能密度增加，延長惡劣天氣時的生產(chǎn)、生活和國防建設獨自供能時間，有效減少能源運輸量和成本。本次專利最大有益使用地為海島地區(qū)、海岸和偏遠地區(qū)。采用本專利產(chǎn)品，可以將電能轉化為熱能進行儲存，在需要時轉化為蒸汽進而進行使用，減少了蓄電器的容量，成本降低，穩(wěn)定性增強，壽命長；相變介質(zhì)能量存儲方便而且存儲量大，對比單獨無蓄熱結構的系統(tǒng)，其裝機容量降低，降低初投資成本，延長了連續(xù)使用的時間。

圖1為本實用新型結構示意圖；附圖標記說明1、能源產(chǎn)出部分；2、高溫蓄熱鍋爐；3、能源轉化利用部分；4、相變蓄熱鍋爐外殼；5、換熱器；6、電加熱元件；7、隔層；8、蒸汽發(fā)生器；9、過熱器。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型的內(nèi)容做進一步詳細說明。實施例如圖1所示，相變蓄熱鍋爐，包括有高溫蓄熱鍋爐2和相變蓄熱鍋爐外殼4，在高溫蓄熱鍋爐2內(nèi)的上方位置設有蒸汽發(fā)生器8，在高溫蓄熱鍋爐2內(nèi)的下方位置設有電加熱元件6，還包括有傾斜設置在高溫蓄熱鍋爐2內(nèi)中部的隔層7，隔層7將電加熱元件6和蒸汽發(fā)生器8隔離，在高溫蓄熱鍋爐2外兩側分別設有能源產(chǎn)出部分1和能源轉化利用部分3， 能源產(chǎn)出部分1與電加熱元件6連接，能源轉化利用部分3與蒸汽發(fā)生器8連接。高溫蓄熱鍋爐2內(nèi)的上方位置還包括過熱器9，其一端與蒸汽發(fā)生器8連接，另一端與能源轉化利用部分3連接。高溫蓄熱鍋爐2內(nèi)的下方位置還包括換熱器5，其與能源產(chǎn)出部分1連接。相變蓄熱鍋爐外殼4采用常規(guī)的保溫材料和金屬外殼結構，也可為水泥澆筑或者水泥和保溫材料層。高溫蓄熱鍋爐2內(nèi)部裝有高溫相變蓄熱介質(zhì)。本實施例的能源產(chǎn)出部分1中風力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)生的電力，一部分儲存和直接使用，富余部分進入高溫蓄熱鍋爐2并通過電加熱元件6加熱鍋爐2中裝有的高溫相變介質(zhì)。能源產(chǎn)出部分1結構也可以添加太陽能集熱系統(tǒng)通過換熱器5加熱高溫蓄熱鍋爐2中的介質(zhì)。介質(zhì)升溫后通過隔層7上面出口加熱蒸汽發(fā)生器8中的水(具有流量控制)，按照需求可以添加過熱器9對蒸汽發(fā)生器流出的蒸汽進行加熱，相變介質(zhì)加熱結構8、 9后溫度降低密度增加介質(zhì)向下流動(或者凝固下降)并通過隔層7下面出口沉降。流出的高壓蒸汽進入能源轉化利用部分3，按照需求和要求可以進行發(fā)電也可以直接使用。本系統(tǒng)有效解決風能、太陽能的不穩(wěn)定問題，平衡使用和產(chǎn)出時間，減少風能、太陽能使用初投資，提高使用效率。增加了本鍋爐的新能源系統(tǒng)與傳統(tǒng)的無蓄熱鍋爐系統(tǒng)對比，可以降低初期裝機容量和減少蓄電規(guī)模從而降低初投資和提高產(chǎn)品穩(wěn)定性；在鍋爐內(nèi)將太陽能高溫熱利用的蓄熱單元與蒸汽發(fā)生單元等集成(蓄熱單元、換熱單元、蒸汽發(fā)生器和過熱器等集成在此鍋爐內(nèi))，鍋爐內(nèi)為高溫相變介質(zhì)。本專利將太陽能光伏發(fā)電、風力發(fā)電所產(chǎn)生的富余電力轉化為熱能進行儲存(也可是太陽能聚光系統(tǒng)直接進行熱交換后儲存)，減少裝機容量和蓄電規(guī)模，平衡能源產(chǎn)出和使用的時間錯位問題，提高能源利用的穩(wěn)定性和安全可靠性。高溫相變介質(zhì)蓄能密度大，結構穩(wěn)定，占地小，有利于系統(tǒng)的長期穩(wěn)定使用，特別適用于海島、海岸以及偏遠地區(qū)等。上列詳細說明是針對本實用新型可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。
權利要求1.相變蓄熱鍋爐，包括有高溫蓄熱鍋爐(2)和相變蓄熱鍋爐外殼G)，其特征在于在所述高溫蓄熱鍋爐O)內(nèi)的上方位置設有蒸汽發(fā)生器(8)，在所述高溫蓄熱鍋爐O)內(nèi)的下方位置設有電加熱元件(6)，還包括有傾斜設置在高溫蓄熱鍋爐O)內(nèi)中部的隔層(7)， 隔層(7)將所述電加熱元件(6)和蒸汽發(fā)生器⑶隔離，在所述高溫蓄熱鍋爐(2)外兩側分別設有能源產(chǎn)出部分(1)和能源轉化利用部分(3)，能源產(chǎn)出部分(1)與電加熱元件(6) 連接，能源轉化利用部分C3)與所述蒸汽發(fā)生器(8)連接。
2.如權利要求1所述的相變蓄熱鍋爐，其特征在于高溫蓄熱鍋爐O)內(nèi)的上方位置還包括過熱器(9)，其一端與蒸汽發(fā)生器(8)連接，另一端與能源轉化利用部分C3)連接。
3.如權利要求1所述的相變蓄熱鍋爐，其特征在于高溫蓄熱鍋爐O)內(nèi)的下方位置還包括換熱器(5)，其與能源產(chǎn)出部分(1)連接。
4.如權利要求1所述的相變蓄熱鍋爐，其特征在于所述相變蓄熱鍋爐外殼(4)采用常規(guī)的保溫材料和金屬外殼結構，也可為水泥澆筑或者水泥和保溫材料層。
5.如權利要求1所述的相變蓄熱鍋爐，其特征在于高溫蓄熱鍋爐O)內(nèi)部裝有高溫相變蓄熱介質(zhì)。
專利摘要本實用新型公開了一種相變蓄熱鍋爐，包括有高溫蓄熱鍋爐和相變蓄熱鍋爐外殼，在所述高溫蓄熱鍋爐內(nèi)的上方位置設有蒸汽發(fā)生器，在所述高溫蓄熱鍋爐內(nèi)的下方位置設有電加熱元件，還包括有傾斜設置在高溫蓄熱鍋爐內(nèi)中部的隔層，隔層將所述電加熱元件和蒸汽發(fā)生器隔離，在所述高溫蓄熱鍋爐外兩側分別設有能源產(chǎn)出部分和能源轉化利用部分，能源產(chǎn)出部分與電加熱元件連接，能源轉化利用部分與所述蒸汽發(fā)生器連接。可以將電能轉化為熱能進行儲存，在需要時轉化為蒸汽進而進行使用，減少了蓄電器的容量，成本降低，穩(wěn)定性增強，壽命長；相變介質(zhì)能量存儲方便而且存儲量大，對比單獨無蓄熱結構的系統(tǒng)，其裝機容量降低，降低初投資成本，延長了連續(xù)使用的時間。
文檔編號F22B1/02GK202188475SQ20112030210
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權日2011年8月18日
發(fā)明者姚遠, 廉永旺, 李華山, 王顯龍, 田永軍, 馬偉斌 申請人:中國科學院廣州能源研究所