本發(fā)明屬于熔鹽儲能，尤其涉及一種單罐一體化熔鹽電極加熱系統(tǒng)及方法，適用于電網(wǎng)調(diào)峰、棄風(fēng)棄光電消納及區(qū)域供熱場景。
背景技術(shù)：
1、熔鹽具有使用溫度范圍寬、蒸汽壓低、熱容量大、高溫粘度小、熱穩(wěn)定性好以及價廉易得等優(yōu)點，是一種新型優(yōu)良的高溫傳熱蓄熱介質(zhì)。熔鹽儲能作為能量頻繁存取和靈活轉(zhuǎn)換的儲能方式，憑借其儲熱量大、壽命長、安全可靠的優(yōu)勢，已成功應(yīng)用于太陽能聚光、火電裝備深度調(diào)峰等領(lǐng)域。
2、電極鍋爐是一種利用電極直接加熱介質(zhì)(通常為水或?qū)щ娨后w)的電熱設(shè)備，其核心原理是通過電極間的電流傳導(dǎo)產(chǎn)生熱量，將電能轉(zhuǎn)化為熱能。與傳統(tǒng)電阻式鍋爐(通過電阻元件發(fā)熱)不同，電極鍋爐的加熱過程基于介質(zhì)本身的導(dǎo)電性，具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安全性強等特點。電極鍋爐是一種高效、清潔的電熱設(shè)備，尤其適合電力資源豐富、環(huán)保要求嚴格的場景，其核心價值在于通過電能直接轉(zhuǎn)化熱能，實現(xiàn)高效用能與低碳排放的平衡。采用電極加熱形式取代傳統(tǒng)的電阻式加熱器，內(nèi)部加熱更加均勻，縮短了儲熱所需時間，減小了罐內(nèi)空間占用，同時提高了蓄熱效率，降低了配電成本，具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢。
3、熔鹽雙罐電蓄熱技術(shù)已被成功應(yīng)用于集中供暖及太陽能熱發(fā)電。但雙罐蓄熱系統(tǒng)投資高、占地面積大，適用于大面積建筑物供暖和工業(yè)過程，不適用于小型建筑物供暖或熱量需求較小的場景。電極鍋爐雖能直接加熱熔鹽，但功率調(diào)節(jié)依賴液位變化，響應(yīng)遲緩，且熔鹽易因受熱不均導(dǎo)致局部過熱。現(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種緊湊、可快速調(diào)功的單罐解決方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、解決的技術(shù)問題：針對背景技術(shù)中存在技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種單罐一體化熔鹽電極加熱系統(tǒng)及方法，其將棄風(fēng)棄光電及低谷電轉(zhuǎn)化為熱能存儲蓄熱罐內(nèi)，采用電極加熱形式，可通過升降機構(gòu)調(diào)節(jié)接熱功率，并在罐內(nèi)安裝攪拌器使熔鹽內(nèi)部加熱均勻，儲熱所需時間縮短，減小罐內(nèi)空間占用，降低設(shè)備及場地成本，實現(xiàn)低谷電及棄風(fēng)棄光能源的綜合利用。
2、技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種單罐一體化熔鹽電極加熱系統(tǒng)，包括：
3、蓄熱罐，包括罐體和密封安裝于罐體頂部的罐蓋；
4、導(dǎo)電板，設(shè)置于罐蓋上方并通過銅排與外部交流電源連接；
5、組合電極，固定于導(dǎo)電板下表面，用于浸入熔鹽介質(zhì)中通電加熱；
6、升降機構(gòu)，對應(yīng)設(shè)置在罐蓋與導(dǎo)電板之間，以調(diào)節(jié)組合電極在熔鹽中的浸沒深度；
7、攪拌機構(gòu)，包括伸入罐體內(nèi)的攪拌器以及與攪拌器傳動連接的動力驅(qū)動機構(gòu)，所述動力驅(qū)動機構(gòu)與升降機構(gòu)聯(lián)動。
8、優(yōu)選地，所述組合電極包括沿著導(dǎo)電板圓周向設(shè)置的兩組三相電極，每組的三根三相電極在水平面呈等邊三角形分布，且兩組電極圍繞罐體中心軸交錯對稱布置。
9、優(yōu)選地，每根三相電極頂端與對應(yīng)的導(dǎo)電桿連接，且導(dǎo)電桿穿過罐蓋與導(dǎo)電板固定連接。
10、優(yōu)選地，所述組合電極材質(zhì)為鎳基合金。
11、優(yōu)選地，所述動力驅(qū)動機構(gòu)包括連接在攪拌器頂端的旋轉(zhuǎn)絲桿，所述旋轉(zhuǎn)絲桿貫穿罐蓋與設(shè)置在罐蓋上的驅(qū)動電機傳動連接，所述驅(qū)動電機的軸端設(shè)置有與旋轉(zhuǎn)絲桿嚙合的驅(qū)動斜齒輪；
12、所述升降機構(gòu)包括對應(yīng)連接在導(dǎo)電板下端的升降絲桿，所述升降絲桿下端穿過罐蓋，且與驅(qū)動斜齒輪嚙合連接；
13、所述驅(qū)動電機帶動驅(qū)動斜齒輪轉(zhuǎn)動同步驅(qū)動旋轉(zhuǎn)絲桿和升降絲桿做同步旋轉(zhuǎn)動作。
14、優(yōu)選地，所述升降絲桿上設(shè)有限位行程開關(guān)，通過調(diào)整行程開關(guān)位置控制組合電極的升降高度。
15、優(yōu)選地，所述攪拌器沿軸向間隔安裝多層攪拌槳葉。
16、優(yōu)選地，所述罐蓋與罐體間采用法蘭連接并設(shè)置密封圈。
17、本發(fā)明還公開了一種單罐一體化熔鹽電極加熱系統(tǒng)的運行方法，包括以下模式：
18、(ⅰ)蓄熱模式：組合電極通過動力驅(qū)動機構(gòu)和升降機構(gòu)配合降至罐體內(nèi)最低位完全浸沒熔鹽內(nèi)，并通入三相交流電滿功率加熱，同時啟動攪拌器用于引導(dǎo)熔鹽形成循環(huán)流動；
19、(ⅱ)放熱模式：關(guān)斷組合電極供電，通過外置換熱器提取熱量；若溫度驟降，微升組合電極并通入最小維持電流；
20、(ⅲ)蓄熱放熱同步模式：聯(lián)動調(diào)節(jié)組合電極的浸沒深度與外置換熱器流量，使熔鹽溫度動態(tài)匹配需求。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：
22、1、本發(fā)明采用單罐一體化結(jié)構(gòu)，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，單罐集成加熱/攪拌功能，減少熔鹽泵及附屬管路，降低30%設(shè)備成本；顯著減少系統(tǒng)占地面積，適用于空間受限的工業(yè)場景，同時降低土建施工與管路鋪設(shè)成本；
23、2、該蓄熱罐的組合電極可以動態(tài)升降調(diào)節(jié)，組合電極升降實現(xiàn)功率無級調(diào)節(jié)，響應(yīng)速度＜5秒；實時調(diào)節(jié)組合電極與熔鹽的接觸面積，實現(xiàn)加熱功率的連續(xù)控制(0%~100%)，滿足不同工藝需求；升降機構(gòu)可將組合電極從熔鹽中提出，便于定期檢查組合電極腐蝕情況或更換損壞部件，維修方便；當(dāng)熔鹽液位異常降低時，組合電極的升降系統(tǒng)可自動提升，避免干燒損壞設(shè)備；
24、3、該裝置可實現(xiàn)電極加熱功率與熔鹽溫度的精準匹配，避免局部過熱或溫度波動，滿足高溫工藝(如儲能、化工反應(yīng))對恒溫環(huán)境的需求；通過一體化結(jié)構(gòu)布局(如電極布局、熔鹽流道優(yōu)化)，減少傳統(tǒng)加熱方式的熱損失，提升熱量傳遞效率，縮短熔鹽升溫時間；
25、4、該裝置通過組合電極的動態(tài)升降調(diào)節(jié)與組合電極的功率調(diào)節(jié)組合模式，可以提高蓄熱罐的加熱調(diào)節(jié)能力；
26、5、該裝置具有防凝保護，微功率補償模式避免熔鹽凝固，提升系統(tǒng)安全性；
27、6、該裝置在光熱發(fā)電、儲熱系統(tǒng)中，可快速響應(yīng)負荷變化，實現(xiàn)熔鹽儲熱與放熱過程的高效切換，提升電網(wǎng)調(diào)峰能力。
28、本發(fā)明還具有其他有益效果在說明書實施例部分陳述，在此不做贅述。
1.一種單罐一體化熔鹽電極加熱系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單罐一體化熔鹽電極加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述組合電極（10）包括沿著導(dǎo)電板（2）圓周向設(shè)置的兩組三相電極，每組的三根三相電極在水平面呈等邊三角形分布，且兩組電極圍繞罐體中心軸交錯對稱布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單罐一體化熔鹽電極加熱系統(tǒng)，其特征在于，每根三相電極頂端與對應(yīng)的導(dǎo)電桿（3）連接，且導(dǎo)電桿（3）穿過罐蓋（102）與導(dǎo)電板（2）固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單罐一體化熔鹽電極加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述組合電極（10）材質(zhì)為鎳基合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的單罐一體化熔鹽電極加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述動力驅(qū)動機構(gòu)包括連接在攪拌器頂端的旋轉(zhuǎn)絲桿（4），所述旋轉(zhuǎn)絲桿（4）貫穿罐蓋（102）與設(shè)置在罐蓋上的驅(qū)動電機（6）傳動連接，所述驅(qū)動電機（6）的軸端設(shè)置有與旋轉(zhuǎn)絲桿（4）嚙合的驅(qū)動斜齒輪（9）；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單罐一體化熔鹽電極加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述升降絲桿（5）上設(shè)有限位行程開關(guān)，通過調(diào)整行程開關(guān)位置控制組合電極（10）的升降高度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單罐一體化熔鹽電極加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述攪拌器（11）沿軸向間隔安裝多層攪拌槳葉（12）。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單罐一體化熔鹽電極加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述罐蓋（102）與罐體（101）間采用法蘭連接并設(shè)置密封圈。
9.一種如權(quán)利要求5所述的單罐一體化熔鹽電極加熱系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，包括以下模式：