[发明专利]供应大幅蒸汽的储能装置及方法

说明书

本发明涉及供应大幅蒸汽的储能装置及方法。储能装置包括：承压容器，其由隔板分成多级储能间，冷水入口管上设有冷水入口开关阀以控制冷水的进入，在相邻储能间之间设有溢流管，以使水从上级储能间流入下级储能间，底部排空阀使最后一级储能间的液位降低到目标液位，与蒸汽入口管连接的干路管路，在蒸汽入口管路上设有蒸汽入口开关阀，通过打开蒸汽入口开关阀使蒸汽进入干路管路，干路管路与每个储能间中的带有小孔的蒸汽分布环相连，以使蒸汽通过蒸汽分布环进入各个储能间，蒸汽出口开关阀，其用于排放蒸汽和空气混和物，蒸汽出口管，其在每个储能间具有蒸汽出口支管，蒸汽出口支管上设有蒸汽出孔，从而使得蒸汽通过蒸汽出口管出去。

技术领域

本发明涉及一种供应大幅蒸汽的储能装置并且涉及一种供应大幅蒸汽的方法。

背景技术

针对间断性蒸汽需求或存在峰值的蒸汽需求，在不同时间和不同条件下，用户对蒸汽的需求不同。例如，在某个时间段用热很少，在另一时间段用热很多，这样用热需求变化很大，会导致锅炉输出振荡，不利于稳定供气和锅炉的安全运行，且锅炉额定功率必须覆盖波动较大的热需求峰值，造成浪费。为了满足用户要求，则必然出现供应蒸汽峰值的情况，而大幅蒸汽峰值负荷的特点是峰值持续时间不长、峰值相比于平均供汽量显著明显。因此，在锅炉设计和选型时需要考虑对用户的最大峰值蒸汽量供应。一般情况下，用户需求蒸汽量变化必然导致锅炉输出振荡，这不利于稳定供汽和锅炉的安全运行。同时，当所选锅炉的额定供汽量为峰值时，则会增加设备的初期投资，从而导致锅炉长期出力差，影响锅炉的工作效率。如果不考虑峰值蒸汽量需求，则将会导致用户不满。针对此类问题，常规的做法是选用额定功率更大的蒸汽锅炉，并且采用溢流系统对锅炉设备进行保护和工作过程控制，但这种方式并不能满足用户对更多蒸汽量的基本需求，而选择大幅峰值蒸汽量作为额定蒸汽功率却又需要大幅度地增加投资。另一种方式是设置蒸汽储能罐，例如常用的球型储能罐，其排放蒸汽干度比常规储能罐更高。然而当用户所需的间断性蒸汽量变化较大时，所需的传统储能罐的体积相对较大，容易因热分层而产生诸多问题，如储能效率低、蒸汽输出不稳定、携带液滴量较大，这些缺点限制了储能罐在工业上的应用。

另一方面，在压水堆核电站失水事故时，大量的蒸汽将以极快的速度瞬间喷射到安全壳内，所以安全壳能否有效地限制放射性物质外泄变得尤为重要。因此，根据我国相关法规要求，新型核电技术需要进行大量的试验验证。在试验研究的过程中，将会模拟压水堆失水事故时的条件，如蒸汽喷放量较大、蒸汽喷放具有时间性、喷放质量和喷放能量的要求。只有实现了原型核电站的蒸汽喷放规律，才能有效地验证原型核电站的相关设计。所以蒸汽喷放的周期、蒸汽喷放量和喷放蒸汽所携带的能量是关键因素。在进行核电站的大比例试验时，为了保证试验与所模拟的原型核电站的事故运行的一致性，试验台架的尺寸不宜模化过小，此时所需的蒸汽喷放量较大、蒸汽喷放时间较短。当采用常规蒸汽锅炉供汽时，所需锅炉功率异常大，这在初期投资和供电需求方面都较难满足要求。如果选用传统储能罐供汽，则储能罐体积庞大，同样会产生热分层现象，从而影响蒸汽输出品质。

因此，对于大幅度间断性供应蒸汽的需求，如间断或大幅度峰值供气、大型热工水力试验台架供汽，需要一种新的供应大幅蒸汽的储能装置来克服上述缺点。

发明内容

为了解决现有技术中的缺点，本发明提出了一种供应大幅蒸汽的储能装置。其采用的技术原理如下：

1、利用在蒸汽转化为液态水的过程中，能量由密度较低的蒸汽转化为密度较高的液态水，此时单位容积的容器能够储存相对较多的能量，从而实现将超额的间断性蒸汽供应量转化为密集型能量的存储。

2、利用具有密集型能量的液态水快速闪蒸过程中产生的大量蒸汽，实现大幅间断性供应蒸汽需求。

3、利用相同温度和压力条件下，水在闪蒸物理过程中产生蒸汽速率与汽液两相的相界面大小之间的关系，在相同容积的条件下实现较大蒸汽量供应。其中蒸汽出口可以在储能装置的顶部封头、底部封头或直筒段上。