一种带温度补偿的球罐蓄热系统的制作方法

一种带温度补偿的球罐蓄热系统
【技术领域】
1.本发明涉及球罐蓄热的技术领域，特别是一种带温度补偿的球罐蓄热系统。


背景技术：

2.压缩空气储能系统中涉及高温热水的蓄热，利用空气压缩过程产生的热量通过换热器产生高温热水进行储存，当高压空气通过透平做功发电时释放热水中热量加热压缩空气。该系统热量的利用，可有效提高储能电站的发电效率，因此高温热水的蓄热、放热至关重要，直接影响电站的效率和经济性。
3.实际工程应用中受客观因素影响，会导致球罐需要放热时水温下降，不能满足蓄热系统的水温要求，会大大影响系统的效率。比如蓄热罐蓄热后实际放置时间长于设计值，罐体自然散热损失导致水温下降；此外，也存在蓄热过程中水温就没有达到设计参数要求的情况。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种带温度补偿的球罐蓄热系统，能够确保蓄热状态下球罐内热水的温度，保证整个系统的效率不会因水温下降而下降。
5.为实现上述目的，本发明提出了一种带温度补偿的球罐蓄热系统，包括球罐、分别接入所述球罐顶部、底部的第一进出水管道、第二进出水管道，还包括温度补偿控制系统、主进出水管道、第二电动阀门、第三电动阀门、第四电动阀门、第五电动阀门，以及依次串接在所述主进出水管道上的第一电动阀门、循环水泵、电加热器，所述球罐的内腔中布置有若干个温度检测仪表，所述温度检测仪表与温度补偿控制系统电性连接，所述温度补偿控制系统与电加热器、第一电动阀门、第二电动阀门、第三电动阀门、第四电动阀门、第五电动阀门电性连接，所述第二进出水管道通过第二电动阀门接入所述电加热器的出水端，所述第二进出水管道通过第三电动阀门接入循环水泵的进水端，所述第一进出水管道通过第四电动阀门接入所述电加热器的出水端，所述第五电动阀门的进水端与所述电加热器的出水端相连，所述第五电动阀门的出水端接入主进出水管道。
6.作为优选，所述球罐的内腔上部设置有与第一进出水管道相连接的上布水器，所述球罐的内腔下部设置有与第二进出水管道相连接的下布水器。
7.作为优选，所述上布水器、所述下布水器均包括若干个沿高度方向间隔布置的布水层，各布水层包括若干个自内至外依次设置的布水管，相邻的布水管之间采用连接管相连通，所述布水管上具有若干个喷射口或喷射嘴。
8.作为优选，所述球罐的内腔中沿高度方向自上至下布置有若干个温度检测仪表，所述第一进出水管道、所述第二进出水管道上分别设置有温度检测仪表。
9.作为优选，所述循环水泵、电加热器之间还设有单向阀。
10.作为优选，包括若干个并联的球罐，各球罐内腔上部的上布水器、下部的下布水器分别接入第一母管、第二母管，所述第一母管、第二母管分别与第一进出水管道、第二进出
水管道相连接。
11.本发明通过在原系统的基础上增加一定功率的电加热器，并在系统中设置多个温度检测仪表，可根据温度检测仪表检测到的温度信号，通过温度补偿控制系统的逻辑运算判断罐体内水温是否下降。若水温下降，则启动电加热器，通过原系统中的循环水泵进行循环加热，确保球罐内水温达到设计值，并保持一致。在蓄热过程中，当检测到球罐内水温低于设定值时，会自动启动电加热器，通过水循环系统自动加热循环，确保蓄热罐内水温满足要求。
12.本发明的有益效果：
13.1、利用设置在管道上的电加热器，通过加热可提升系统内水的温度，确保系统效率。
14.2、利用原系统的循环水泵，不需要另外增加设备，通过系统中的电动阀门的开关，可实现系统各流程的自动切换。
15.3、高温水从球罐顶部通过上布水器进入球罐中即开始加热温度补偿流程，低温水从球罐底部通过下布水器排出球罐，直至球罐内全部为高温水，加热温度补偿结束。
16.4、通过系统各位置的温度检测信号，可通过plc逻辑运算，准确实现温度补偿，避免出现误动作，确保蓄热系统输出热水温度恒定。
17.本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
18.图1是本发明一种带温度补偿的球罐蓄热系统的结构示意图。
【具体实施方式】
19.参阅图1，本发明一种带温度补偿的球罐蓄热系统，包括球罐1、分别接入所述球罐1顶部、底部的第一进出水管道101、第二进出水管道102，还包括温度补偿控制系统、主进出水管道100、第二电动阀门5、第三电动阀门6、第四电动阀门7、第五电动阀门8，以及依次串接在所述主进出水管道100上的第一电动阀门2、循环水泵3、电加热器4，所述球罐1的内腔中布置有若干个温度检测仪表，所述温度检测仪表与温度补偿控制系统电性连接，所述温度补偿控制系统与电加热器4、第一电动阀门2、第二电动阀门5、第三电动阀门6、第四电动阀门7、第五电动阀门8电性连接，所述第二进出水管道102通过第二电动阀门5接入所述电加热器4的出水端，所述第二进出水管道102通过第三电动阀门6接入循环水泵3的进水端，所述第一进出水管道101通过第四电动阀门7接入所述电加热器4的出水端，所述第五电动阀门8的进水端与所述电加热器4的出水端相连，所述第五电动阀门8的出水端接入主进出水管道100。球罐系统各位置的温度信号通过温度检测仪表传递到温度补偿控制系统，温度补偿控制系统通过plc逻辑运算，分析判断蓄热系统是否需要进行加热温度补偿，并控制各电动阀门动作，实现系统各流程的自动切换。该系统不仅可以在压缩空气储能系统中应用，还可以在新能源消纳其它储热领域和利用低谷电储热领域中应用。
20.进一步地，所述球罐1的内腔上部设置有与第一进出水管道101相连接的上布水器11，所述球罐1的内腔下部设置有与第二进出水管道102相连接的下布水器12。其中，球罐1内设置了上布水器11和下布水器12，可避免加热时出现水流紊流或者短路，从而导致蓄热
量不足。系统进行加热温度补偿时，加热后的热水从球罐1顶部的上布水器11输入，而温度稍低的水从球罐底部的下布水器12输出，电加热器4可实现对系统中的水进行加热升温。
21.进一步地，所述上布水器11、所述下布水器12均包括若干个沿高度方向间隔布置的布水层，各布水层包括若干个自内至外依次设置的布水管，相邻的布水管之间采用连接管相连通，所述布水管上具有若干个喷射口或喷射嘴。在本实施例中，所述上布水器11的喷射口或喷射嘴向上倾斜设置，所述下布水器12的喷射口或喷射嘴向下倾斜设置。
22.进一步地，所述球罐1的内腔中沿高度方向自上至下布置有若干个温度检测仪表，在本实施例中，所述球罐1的上、中、下各位置均匀布置有若干个温度检测仪表(图1中的t1～t10)，所述第一进出水管道101、所述第二进出水管道102上分别设置有温度检测仪表(图1中的t12、t11)。
23.进一步地，所述循环水泵3、电加热器4之间还设有单向阀，避免循环水泵停止运行时水流倒流损坏循环水泵。
24.进一步地，图1的系统示意图中只表示了1个球罐1，实际工程中可实现多个球罐1并联，各球罐1内腔上部的上布水器11、下部的下布水器12分别接入第一母管、第二母管，所述第一母管、第二母管分别与第一进出水管道101、第二进出水管道102相连接。
25.本发明工作过程：
26.正常蓄热过程中，本系统外部加热后的高温水通过循环水泵3直接输入球罐1的底部，此时第一电动阀门2、第二电动阀门5(图1中的m1、m2)开启，而第三电动阀门6、第四电动阀门7、第五电动阀门8(图1中的m3、m4、m5)关闭。正常蓄热过程中电加热器4可以不加热，当检测到球罐1下部位置的温度温度检测仪表(图1中的t11、t10)的值低于额定值时，也可开启电加热器4进行加热，确保罐体内水的蓄热温度。
27.正常放热过程中，球罐1内高温水通过循环水泵3直接从球罐1的底部抽出，输出到用热系统中，此时第三电动阀门6、第五电动阀门8(图1中的m3、m5)开启，而第一电动阀门2、第二电动阀门5、第四电动阀门7(图1中的m1、m2、m4)关闭。正常放热过程中电加热器4不加热，当检测到球罐1下部位置的温度温度检测仪表(图1中的t11、t10)的值低于额定值时，也可开启电加热器4进行加热，确保罐体内输出水的温度。
28.蓄热结束球罐热水放置过程中，由于放置时间过长等原因导致散热损失过大引起水温下降，影响系统效率。综合对球罐1内的10个温度检测仪表(图1中的t1～t10)的温度检测信号进行逻辑运算，判断水温下降情况，若温度低于设计值，则启动电加热器4进行加热，并启动循环水泵3，进行系统内循环，直至球罐1内的水温满足设计值才停止加热和系统内循环。系统内循环时，第三电动阀门6、第四电动阀门7(图1中的m3、m4)开启，而第一电动阀门2、第二电动阀门5、第五电动阀门8(图1中的m1、m2、m5)关闭。
29.上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种带温度补偿的球罐蓄热系统，其特征在于：包括球罐(1)、分别接入所述球罐(1)顶部、底部的第一进出水管道(101)、第二进出水管道(102)，还包括温度补偿控制系统、主进出水管道(100)、第二电动阀门(5)、第三电动阀门(6)、第四电动阀门(7)、第五电动阀门(8)，以及依次串接在所述主进出水管道(100)上的第一电动阀门(2)、循环水泵(3)、电加热器(4)，所述球罐(1)的内腔中布置有若干个温度检测仪表，所述温度检测仪表与温度补偿控制系统电性连接，所述温度补偿控制系统与电加热器(4)、第一电动阀门(2)、第二电动阀门(5)、第三电动阀门(6)、第四电动阀门(7)、第五电动阀门(8)电性连接，所述第二进出水管道(102)通过第二电动阀门(5)接入所述电加热器(4)的出水端，所述第二进出水管道(102)通过第三电动阀门(6)接入循环水泵(3)的进水端，所述第一进出水管道(101)通过第四电动阀门(7)接入所述电加热器(4)的出水端，所述第五电动阀门(8)的进水端与所述电加热器(4)的出水端相连，所述第五电动阀门(8)的出水端接入主进出水管道(100)。2.如权利要求1所述的一种带温度补偿的球罐蓄热系统，其特征在于：所述球罐(1)的内腔上部设置有与第一进出水管道(101)相连接的上布水器(11)，所述球罐(1)的内腔下部设置有与第二进出水管道(102)相连接的下布水器(12)。3.如权利要求2所述的一种带温度补偿的球罐蓄热系统，其特征在于：所述上布水器(11)、所述下布水器(12)均包括若干个沿高度方向间隔布置的布水层，各布水层包括若干个自内至外依次设置的布水管，相邻的布水管之间采用连接管相连通，所述布水管上具有若干个喷射口或喷射嘴。4.如权利要求1所述的一种带温度补偿的球罐蓄热系统，其特征在于：所述球罐(1)的内腔中沿高度方向自上至下布置有若干个温度检测仪表，所述第一进出水管道(101)、所述第二进出水管道(102)上分别设置有温度检测仪表。5.如权利要求1所述的一种带温度补偿的球罐蓄热系统，其特征在于：所述循环水泵(3)、电加热器(4)之间还设有单向阀。6.如权利要求1至5中任意一项所述的一种带温度补偿的球罐蓄热系统，其特征在于：包括若干个并联的球罐(1)，各球罐(1)内腔上部的上布水器(11)、下部的下布水器(12)分别接入第一母管、第二母管，所述第一母管、第二母管分别与第一进出水管道(101)、第二进出水管道(102)相连接。

技术总结
本发明提出了一种带温度补偿的球罐蓄热系统，包括球罐、第一进出水管道、第二进出水管道、主进出水管道、若干个电动阀门，以及依次串接在主进出水管道上的第一电动阀门、循环水泵、电加热器，所述球罐中布置有若干个与温度补偿控制系统电性连接的温度检测仪表，所述温度补偿控制系统与电加热器、各电动阀门电性连接，所述第二进出水管道通过第二电动阀门接入电加热器的出水端，通过第三电动阀门接入循环水泵的进水端，所述第一进出水管道通过第四电动阀门接入电加热器的出水端，所述第五电动阀门的进水端与电加热器的出水端相连，出水端接入主进出水管道。该球罐蓄热系统能够确保蓄热状态下球罐内热水的温度，避免系统效率因水温下降而下降。下降而下降。下降而下降。


技术研发人员：孙田津 万明忠 梁仁泉 李军 王中红 张春琳 张琦 王斌
受保护的技术使用者：杭州华源前线能源设备有限公司 中能建数字科技集团有限公司
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/7/31