斜温层相变蓄热实验研究

发布时间：2020-05-13 15:37

【摘要】：尽管具备节能环保的优点,但迫于稳定供热的需求,热电联产电站的电力调峰能力却被大幅削弱,而这也加重了可再生能源的消纳问题。蓄热装置的应用有利于热电联产机组获得更大的调峰裕度,结合传统热水单罐和相变蓄热的优势,在传统热水单罐中增加相变储热介质可以大幅提升蓄热罐的储能密度。由于相变温度与供热热水温度接近,以石蜡作为相变材料,制备成金属外壳相变球并以填充床的形式布置在蓄热罐内,以汽轮机抽汽为热源进行蓄热,放热时直接向热网输送热水。为了讨论这一蓄热方式的可行性,对斜温层相变蓄热罐进行了深入的实验研究。首先是对蓄放热基本运行特性的研究。针对不同流量、运行温度区间等工况,对比了斜温层相变蓄热罐与传统热水单罐的运行特性。为了反映罐内温度分层效果和效率,分析了无量纲温度、斜温层厚度、蓄放热功率和容量利用率等一系列参数。实验结果显示,斜温层相变蓄热罐的冷热分层效果不及传统热水蓄热罐,但得益于石蜡相变潜热的巨大蓄热量,在放热时仍能随着符合供热需求的热水释放出更多的热量,这一优势在运行流量较低时尤为突出。在放热过程中,热水出口温度会长时间维持在相变温度附近。为了充分发挥相变蓄热的优势,建议在实际应用中采用相变温度适度高于供热水温的相变材料。随后是结合实际运行需求对复杂工况运行特性的研究。在对斜温层相变蓄热罐周期性热源条件下的放热特性研究中,发现减小蓄热时间间隔以及增大蓄热流量均能起到稳定放热热水出口温度的作用,而在各周期净输出能量相近的情况下,前者作用更为明显。此外,在斜温层相变蓄热罐循环蓄放热运行特性的研究中,发现罐内温度场以及蓄放热用时、容量利用率等参数随循环次数增加呈现“收敛”现象,且“收敛”速度与稳定后的状态与蓄放热流量、运行温度区间和蓄放热完整程度有关。
【图文】：

示意图,电站,示意图,蓄热介质

华北电力大学硕士学位论文逡逑相对于单罐蓄热系统而言，由Ｔ？原理相对简单、技术难度和风险较低，双逡逑蓄热技术更为成熟，在商业运行屮的应川也１Ｊ￡为普遍。戍用双罐蓄热较为著逡逑的包括美国Ｓｏｌａｒ邋Ｔｗｏ塔式太阳能屯站、ＳＥＧＳ邋Ｉ电站、西班牙的Ａｎｄａｓｏｌ邋５０逡逑Ｗ槽式太阳能电站和Ｓｏｌａｒ邋Ｔｒｅｓ电站１２３Ｌ其中Ｓｏｌａｒ邋Ｔｗｏ电站采用硝酸钠和硝逡逑钾熔融盐作为蓄热丨：质，属于高温蓄热，蓄热量］０５邋ＭＷ＇ｈ，可满负荷连续逡逑电３小时。西班牙塞维利亚附近的Ｓｏｌａｒ邋Ｔｒｅｓ在２００６年建成，是世界上首个逡逑行商业运行的具有塔式中心接收器的太卩１丨能电站。Ｓｏｌａｒ邋Ｔｒｅｓ参照了邋Ｓｏｌａｒ邋Ｏｎｅ逡逑Ｓｏｌａｒ邋Ｔｗｏ的技术，额定发电功率为１５邋ＭＷ，采用熔融硝酸盐作为蓄热介质，，逡逑热量为６００邋ＭＷ邋ｈ，可保证１５小时的迕续发电，整个电站的全年可运行小时逡逑可达６５００小时。ＳＥＧＳ邋Ｉ电站则单纯使川？种专门设计的矿物油Ｃａｌｏｒｉａ同时逡逑为导热介质和蓄热介质，冷、热罐温度分别为２４０邋°Ｃ和３０７邋°Ｃ。然而由于使逡逑单一导热油作为导热和蓄热介质的成木过高，因此类似的蓄热方案在其后己逡逑少被采用。逡逑

示意图,斜温层,蓄热系统,冷流体

华北电力大学硕士学位论文逡逑罐，在蓄热罐上部储存下来。随着蓄热过程的进行，蓄热罐持恒定，而冷流体逐渐减少，热流体逐渐增多，斜温层逐渐下工况时，蓄热罐上侧的热流体从顶部进入放热管路，经过低后温度降低，成为冷流体，冷流体再从蓄热罐底部回到罐内。热流体逐渐减少，而冷流体逐渐增多，斜温层上移，直到抵热结束。逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK11

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