一种储热发电一体化流化床换热系统及换热器技术方案

本发明专利技术涉及一种储热发电一体化流化床换热系统及换热器，利用垃圾电给电加热棒供电，电加热棒加热固体颗粒并储能；固体颗粒在流化床内与超临界二氧化碳换热，加热后的二氧化碳进入透平设备发电。采用本发明专利技术提供的储热发电一体化流化床换热系统及换热器能够同时实现储能和发电，解决了垃圾电波动大、上网难的问题并达到调峰的目的；所采用的加热流化的加热方式避免了加热设备的损坏，在实现储能和发电的基础上还减小了储能发电设备体积、降低了储能发电成本。此外，本发明专利技术提供的储热发电一体化流化床换热器相较储热发电一体化流化床换热系统而言，还省去了颗粒转运等过程，减少了热损失，提高了热效率。提高了热效率。提高了热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种储热发电一体化流化床换热系统及换热器


[0001]本专利技术涉及储能及换热器
，特别是涉及一种储热发电一体化流化 床换热系统及换热器。

技术介绍

[0002]风力发电与光伏发电等清洁能源发电方式发展迅速。然而在发电过程中， 风力发电与光伏发电易受风速和光照条件等因素影响，存在波动大、上网难的 问题，因此又被称为是“垃圾电”。针对垃圾电的以上特性，一种可行的调峰 方案是利用垃圾电进行储能。目前，常用的储能方式有抽水储能和化学电池储 能等。然而，实现抽水储能和化学电池储能的设备往往体积较大、成本较高， 并且此种设备无法同时实现储能和发电。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种储热发电一体化流化床换热系统及换热器，能够 在同时实现储能和发电的情况下减小储能发电设备体积、降低储能发电成本。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种储热发电一体化流化床换热系统，包括：依次连接的电加热器、高温 储罐、流化床换热器以及低温储罐；
[0006]所述电加热器包括电加热器本体和设置在所述电加热器本体上的电加热 棒；所述电加热棒由风力发电或光伏发电产生的垃圾电进行供电；所述电加热 器本体上设有固体颗粒进口和固体颗粒出口；所述固体颗粒进口用于供固体颗 粒进入所述电加热器本体；
[0007]所述高温储罐上设有储罐高温颗粒进口和储罐高温颗粒出口；所述储罐高 温颗粒进口与所述固体颗粒出口连接；经所述电加热器加热后的固体颗粒从所 述固体颗粒出口流出，通过所述储罐高温颗粒进口流入所述高温储罐中进行存 储；
[0008]所述流化床换热器包括换热器本体和设置在所述换热器本体内部的二氧 化碳管束；所述换热器本体上设有换热器高温颗粒进口、换热器低温颗粒出口、 流化风进口、流化风出口、上集箱以及下集箱；所述换热器高温颗粒进口与所 述储罐高温颗粒出口连接；所述高温储罐中存储的所述加热后的固体颗粒从所 述储罐高温颗粒出口流出，通过所述换热器高温颗粒进口流入所述流化床换热 器；流化风通过所述流化风进口流入所述流化床换热器中，将所述流化床换热 器内的固体颗粒流化后从所述流化风出口流出；所述二氧化碳管束的进口和出 口固定在所述换热器本体上；所述二氧化碳管束的进口与所述上集箱连接；所 述二氧化碳管束的出口与所述下集箱连接；超临界二氧化碳流入所述上集箱并 分配到所述二氧化碳管束中，与所述流化床换热器内的固体颗粒进行换热；吸 收热量后的高温二氧化碳从所述下集箱流出，进入与所述下集箱连接的透平设 备进行发电；
[0009]所述低温储罐上设有储罐低温颗粒进口和储罐低温颗粒出口；所述储罐低 温颗粒进口与所述换热器低温颗粒出口连接；所述流化床换热器内放热后的固 体颗粒从所述换热器低温颗粒出口排出，通过所述储罐低温颗粒进口进入所述 低温储罐中进行存储；所
述储罐低温颗粒出口与所述电加热器本体上的固体颗 粒进口连接；所述低温储罐中存储的固体颗粒从所述储罐低温颗粒出口流出， 通过所述固体颗粒进口流入所述电加热器本体中。
[0010]可选地，所述电加热棒为多根硅碳棒。
[0011]可选地，所述电加热器本体为长方体形；所述固体颗粒进口和固体颗粒出 口分别设置在所述长方体形电加热器本体的顶面和底面上；所述多根硅碳棒插 入固定在所述长方体形电加热器本体相对的两个侧面上。
[0012]可选地，所述高温储罐上的储罐高温颗粒进口和储罐高温颗粒出口正对设 置；所述低温储罐上的储罐低温颗粒进口和储罐低温颗粒出口正对设置。
[0013]可选地，所述换热器本体包括互相连通的中空长方体部分和中空四棱锥部 分；所述换热器高温颗粒进口和所述换热器低温颗粒出口分别设置在所述中空 长方体部分相对的两个侧面上，且所述换热器高温颗粒进口位于所述换热器低 温颗粒出口上方；所述中空四棱锥部分的底部开有所述流化风进口；所述流化 风出口位于所述中空长方体部分顶部；所述流化风出口与所述流化风进口正 对。
[0014]可选地，所述二氧化碳管束整体为蛇形；所述蛇形二氧化碳管束的进口和 出口以及所述上集箱和下集箱位于所述中空长方体部分的同一侧。
[0015]一种储热发电一体化流化床换热器，包括：换热器本体、设置在所述换热 器本体内部的二氧化碳管束、以及设置在所述换热器本体上的电加热棒；所述 电加热器本体上还设有流化风进口、流化风出口、上集箱以及下集箱；
[0016]所述电加热棒由风力发电或光伏发电产生的垃圾电进行供电；所述换热器 本体内部容纳有固体颗粒；所述二氧化碳管束的进口和出口固定在所述换热器 本体上；所述二氧化碳管束的进口与所述上集箱连接；所述二氧化碳管束的出 口与所述下集箱连接；
[0017]储能阶段，流化风通过所述流化风进口流入所述换热器本体中，将所述换 热器本体内的固体颗粒流化后从所述流化风出口流出；由所述垃圾电供电的所 述电加热棒将所述换热器本体内的流态化固体颗粒加热，并储存在所述换热器 本体内；
[0018]发电阶段，超临界二氧化碳流入所述上集箱并分配到所述二氧化碳管束 中，与所述换热器本体内的流态化固体颗粒进行换热；吸收热量后的高温二氧 化碳从所述下集箱流出，进入与所述下集箱连接的透平设备进行发电；冷却后 的固体颗粒仍储存在所述换热器本体内。
[0019]可选地，所述电加热棒为多根硅碳棒。
[0020]可选地，所述换热器本体包括互相连通的中空长方体部分和中空四棱锥部 分；所述中空四棱锥部分的底部开有所述流化风进口；所述流化风出口位于所 述中空长方体部分顶部；所述流化风出口与所述流化风进口正对。
[0021]可选地，所述二氧化碳管束整体为蛇形；所述蛇形二氧化碳管束的进口和 出口、所述上集箱和下集箱、以及所述多根硅碳棒均固定在所述中空长方体部 分的同一侧。
[0022]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0023]本专利技术提供了一种储热发电一体化流化床换热系统及一种储热发电一体 化流化床换热器，利用垃圾电给电加热棒供电，电加热棒加热固体颗粒并储能； 固体颗粒在流化床内与超临界二氧化碳换热，加热后的二氧化碳进入透平设备 发电。采用本专利技术提供的储
热发电一体化流化床换热系统及换热器能够同时实 现储能和发电，解决了垃圾电波动大、上网难的问题并达到调峰的目的；所采 用的加热流化的加热方式避免了加热设备的损坏，在实现储能和发电的基础上 还减小了储能发电设备体积、降低了储能发电成本。此外，本专利技术提供的储热 发电一体化流化床换热器相较储热发电一体化流化床换热系统而言，还省去了 颗粒转运等过程，减少了热损失，提高了热效率。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性 的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储热发电一体化流化床换热系统，其特征在于，包括：依次连接的电加热器、高温储罐、流化床换热器以及低温储罐；所述电加热器包括电加热器本体和设置在所述电加热器本体上的电加热棒；所述电加热棒由风力发电或光伏发电产生的垃圾电进行供电；所述电加热器本体上设有固体颗粒进口和固体颗粒出口；所述固体颗粒进口用于供固体颗粒进入所述电加热器本体；所述高温储罐上设有储罐高温颗粒进口和储罐高温颗粒出口；所述储罐高温颗粒进口与所述固体颗粒出口连接；经所述电加热器加热后的固体颗粒从所述固体颗粒出口流出，通过所述储罐高温颗粒进口流入所述高温储罐中进行存储；所述流化床换热器包括换热器本体和设置在所述换热器本体内部的二氧化碳管束；所述换热器本体上设有换热器高温颗粒进口、换热器低温颗粒出口、流化风进口、流化风出口、上集箱以及下集箱；所述换热器高温颗粒进口与所述储罐高温颗粒出口连接；所述高温储罐中存储的所述加热后的固体颗粒从所述储罐高温颗粒出口流出，通过所述换热器高温颗粒进口流入所述流化床换热器；流化风通过所述流化风进口流入所述流化床换热器中，将所述流化床换热器内的固体颗粒流化后从所述流化风出口流出；所述二氧化碳管束的进口和出口固定在所述换热器本体上；所述二氧化碳管束的进口与所述上集箱连接；所述二氧化碳管束的出口与所述下集箱连接；超临界二氧化碳流入所述上集箱并分配到所述二氧化碳管束中，与所述流化床换热器内的固体颗粒进行换热；吸收热量后的高温二氧化碳从所述下集箱流出，进入与所述下集箱连接的透平设备进行发电；所述低温储罐上设有储罐低温颗粒进口和储罐低温颗粒出口；所述储罐低温颗粒进口与所述换热器低温颗粒出口连接；所述流化床换热器内放热后的固体颗粒从所述换热器低温颗粒出口排出，通过所述储罐低温颗粒进口进入所述低温储罐中进行存储；所述储罐低温颗粒出口与所述电加热器本体上的固体颗粒进口连接；所述低温储罐中存储的固体颗粒从所述储罐低温颗粒出口流出，通过所述固体颗粒进口流入所述电加热器本体中。2.根据权利要求1所述的储热发电一体化流化床换热系统，其特征在于，所述电加热棒为多根硅碳棒。3.根据权利要求2所述的储热发电一体化流化床换热系统，其特征在于，所述电加热器本体为长方体形；所述固体颗粒进口和固体颗粒出口分别设置在所述长方体形电加热器本体的顶面和底面上；所述多根硅碳棒插入固定在所述长方体形电加热器本体相对的两个侧面上。4.根据权利要求1所述的储热发电一体化流化床换热系统，其特征在于，所述高温储罐上的储罐高温颗粒进...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜培学，胥蕊娜，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：