一种太阳能相变蓄热式蒸汽锅炉系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112577032A(43)申请公布日2021.03.30(21)申请号202011416565.X(22)申请日2020.12.07(71)申请人常州大学地址213164江苏省常州市武进区滆湖中路21号(72)发明人蒋绿林李富坤(74)专利代理机构常州市英诺创信专利代理事务所(普通合伙)32258代理人王美华(51)Int.Cl.F22B1/28(2006.01)F28D20/02(2006.01)H02J7/35(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种太阳能相变蓄热式蒸汽锅炉系统(57)摘要本发明涉及一种太阳能相变蓄热式蒸汽锅炉系统，所述的蒸汽锅炉具有外壳、内胆，外壳与内胆之间设有保温层，内胆内填充有相变蓄热材料，相变蓄热材料内埋设有换热管和电加热管。太阳能发电并网单元驱动相变蓄热式蒸汽锅炉产生热量，以水为热媒通过相变蓄热式蒸汽锅炉内的相变蓄热材料进行调节，然后产生蒸汽，给蒸汽用户持续稳定的提供蒸汽。本发明将太阳能、锅炉技术与相变储能技术相结合，提高了能量的有效利用率，延长了蒸汽锅炉的使用寿命，具有较好的节能效益，减少了对环境的污染，白天峰电时段太阳能光伏发电补充，晚间尽可能利用谷电蓄热，大大减缓了电网的不平衡。CN112577032ACN112577032A权利要求书1/1页1.一种太阳能相变蓄热式蒸汽锅炉系统，包括太阳能发电并网单元、蒸汽锅炉以及蒸汽用户，其特征是：所述的太阳能发电并网单元包括市政电网、光伏组件和光伏并网逆变器，光伏组件与光伏并网逆变器的输入端相连，光伏组件产生的直流电经过光伏并网逆变器转换为交流电后并入市政电网进行并网发电；所述的蒸汽锅炉具有外壳、内胆，外壳与内胆之间设有保温层，内胆内填充有相变蓄热材料，相变蓄热材料内埋设有换热管和电加热管，换热管的进水端连接有给水泵，换热管出口端与蒸汽用户管路相连，电加热管和给水泵分别与光伏并网逆变器的输出端电性相连。2.如权利要求1所述的太阳能相变蓄热式蒸汽锅炉系统，其特征是：所述的蒸汽锅炉与蒸汽用户之间的管路上设有蒸汽缓冲罐，给水泵的进水端连接有储液罐。3.如权利要求1所述的太阳能相变蓄热式蒸汽锅炉系统，其特征是：所述的换热管呈蛇形弯曲状布置在相变蓄热材料内，电加热管间距设在所述换热管两侧。4.如权利要求1所述的太阳能相变蓄热式蒸汽锅炉系统，其特征是：所述的相变蓄热材料由膨胀石墨和相变材料复合而成，膨胀石墨与相变材料之间的配比为：5％～10％：90％～95％。2CN112577032A说明书1/4页一种太阳能相变蓄热式蒸汽锅炉系统技术领域[0001]本发明涉及锅炉设备技术领域，尤其是一种太阳能相变蓄热式蒸汽锅炉系统。背景技术[0002]太阳能作为一种免费的清洁能源应用于工业能源极具价值，光伏利用技术作为可再生能源开发的手段，是实现节能减排、能源替代的有效途径之一。它既可以解决电网不平衡的问题，又可大幅度降低运行费用，但是太阳辐照强度受环境因素及入射角的影响无法连续稳定的运行。[0003]我国工业发展速度较快，蒸汽锅炉使用率呈上升趋势，在工业生产中被应用的频率不断增加，为工业生产创造了巨大的经济收益。但是，燃煤燃油式蒸汽锅炉在日常维护中发现蒸汽锅炉受热面会受到影响，导致其出现不同程度的氧腐蚀，且氧腐蚀情况的发生几率较高，对燃煤燃油式蒸汽锅炉的安全运行产生威胁。[0004]相变蓄热式蒸汽锅炉是一种在一定时间内将电能转化为热能储存起来以供在需要的时候再把热能释放出来用于产生蒸汽的装置，产生的蒸汽可以用于食品工业、医学工业或石油化工业等地方。电能可以采用白天的太阳能光伏发电和晚上的谷电，通过相变蓄热式蒸汽炉的使用可以使得光伏发电的不连续变为蒸汽的连续使用或可控使用，以及实现电网用电的削峰填谷，提高能源的利用效率。[0005]现有相变蓄热式蒸汽锅炉中使用的相变材料可分为有机相变材料、无机相变材料和复合相变材料。无机相变材料包括结晶水合盐、熔融盐、金属合金和其他无机物，其中应用最广泛的是结晶水合盐和熔融盐，具有材料便宜、蓄热密度大等优点。但无机相变材料具有腐蚀性强、固液相变过程中体积变化大和导热性能差等缺点，带来电加热蓄热装置制造成本高、寿命短等缺陷。发明内容[0006]本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种太阳能相变蓄热式蒸汽锅炉系统，通过将太阳能、锅炉技术与相变储能技术相结合，提高能量的有效利用率，延长蒸汽锅炉的使用寿命。[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能相变蓄热式蒸汽锅炉系统，包括太阳能发电并网单元、蒸汽锅炉以及蒸汽用户，所述的太阳能发电并网单元包括市政电网、光伏组件和光伏并网逆变器，光伏组件与光伏并网逆变