CN102872760B - 加盐化盐系统及应用该加盐化盐系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加盐化盐系统及应用该加盐化盐系统的方法，该加盐化盐系统包括化盐罐(1)、进盐装置、化盐区加热装置(2)、升温区加热装置(3)、隔板(4)、溢流管道(5)、熔盐泵(6)、熔盐输出管道(7)、化盐区回流管道(8)和升温区回流管道(9)。本发明提供的加盐化盐系统及应用该加盐化盐系统的方法，可以实现加盐和化盐的连续性，同时通过分级加热保证了升温区液态盐的温度均匀性，从而能够连续、稳定、安全的向熔盐储热罐输送液态熔盐，为熔盐储热系统的安全、连续、稳定运行提供保障。

Description

加盐化盐系统及应用该加盐化盐系统的方法

技术领域

本发明属于高熔点盐的加装和熔化设备，具体涉及一种加盐化盐系统及应用该加盐化盐系统的方法。

背景技术

随着常规能源的短缺以及人们对环境质量要求的提高，如何充分有效的利用以下两种能源成为人们研究的焦点：第一种，可再生能源特别是太阳能；第二种，工业生产产生的大量余热。

在利用太阳能或工业余热的过程中，存在的主要问题为能量供应的不稳定性。为克服该种缺陷，采用储能系统可以有效增加可再生能源或工业余热输出的稳定性。

在太阳能或工业余热利用中，熔盐储热系统属于一种有效的储能系统，主要包括加盐化盐系统和熔盐储热罐，其工作原理为：通过加盐化盐系统获得液态的盐类混合物，然后再将该液态的盐类混合物输送到熔盐储热罐内，通过太阳能或工业余热加热熔盐储热罐达到储存能量目的，当需要时使用熔盐储热罐内储存的熔盐热能。现有的加盐化盐系统，无法连续、稳定、安全的实现向熔盐储热罐输送液态熔盐，进而影响了熔盐储热罐的安全、连续、稳定运行。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种加盐化盐系统及应用该加盐化盐系统的方法，能够连续、稳定、安全的向熔盐储热罐输送液态熔盐，从而为熔盐储热系统的安全、连续、稳定运行提供保障。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种加盐化盐系统，包括化盐罐(1)、进盐装置、化盐区加热装置(2)、升温区加热装置(3)、隔板(4)、溢流管道(5)、熔盐泵(6)、熔盐输出管道(7)、化盐区回流管道(8)和升温区回流管道(9)；

所述隔板(4)安装在所述化盐罐(1)的内部，并将所述化盐罐(1)内部区域分隔为化盐区和升温区；所述化盐罐(1)的进盐口设置在所述化盐区，所述进盐装置与所述化盐罐(1)的进盐口固定连接；

所述溢流管道(5)穿过所述隔板(4)的底部，并且，所述溢流管道(5)的一端位于所述化盐区，所述溢流管道(5)的另一端位于所述升温区；在所述溢流管道(5)上安装有第一阀门(51)；

所述熔盐泵(6)安装在所述化盐罐(1)内部的所述升温区，所述熔盐泵(6)的第一输出接口与所述熔盐输出管道(7)的一端连接，所述熔盐输出管道(7)的另一端穿过所述化盐罐(1)的罐壁而位于所述化盐罐(1)的外部；在所述熔盐输出管道(7)上安装有第二阀门(71)；

所述熔盐泵(6)的第二输出接口与所述化盐区回流管道(8)的一端连接，所述化盐区回流管道(8)的另一端位于所述化盐罐(1)的所述化盐区；在所述化盐区回流管道(8)上安装有第三阀门(81)；

所述熔盐泵(6)的第三输出接口与所述升温区回流管道(9)的一端连接，所述升温区回流管道(9)的另一端位于所述化盐罐(1)的所述升温区；在所述升温区回流管道(9)上安装有第四阀门(91)。

优选的，所述进盐装置包括由上向下依次设置的给料斗(10)、第一给料筒(11)、给料机(12)、第二给料筒(13)和锥形斗(14)；所述给料斗(10)与所述第一给料筒(11)的上端固定连接，所述第一给料筒(11)的下端与所述给料机(12)的进料口固定连接，所述给料机(12)的出料口与所述第二给料筒(13)的上端固定连接，所述第二给料筒(13)的下端与所述锥形斗(14)的上端固定连接，所述锥形斗(14)的下端与所述化盐罐(1)的进盐口密封固定连接，并且，所述锥形斗(14)的下端位于所述化盐罐(1)内部。

优选的，还包括：插板(15)；所述第一给料筒(11)的周向设置所述插板(15)。

优选的，还包括至少一个锁气器；各个所述锁气器串联在所述第二给料筒(13)上。

优选的，所述给料机(12)为螺旋式给料机、刮板式给料机或叶轮式给料机；所述锁气器为锥式锁气器或平板式锁气器。

优选的，所述化盐区加热装置(2)为电加热器、蒸汽加热器或导热油加热器；所述升温区加热装置(3)为电加热器、蒸汽加热器或导热油加热器；所述熔盐泵(6)为离心式熔盐泵。

优选的，还包括：蒸汽排放管道(20)；所述蒸汽排放管道(20)与所述化盐罐(1)连通；在所述蒸汽排放管道(20)上安装有第五阀门(21)。

本发明还提供一种应用上述加盐化盐系统的加盐化盐方法，包括以下步骤：

S1，在化盐初期，关闭所述第二阀门(71)，开启所述第一阀门(51)、所述第三阀门(81)、所述第四阀门(91)和所述第五阀门(21)；启动所述化盐区加热装置(2)和所述升温区加热装置(3)，同时启动所述进盐装置，向所述化盐罐(1)的所述化盐区加入一定量的固体盐后停止所述进盐装置；

所述化盐区加热装置(2)加热所述固体盐，所述固体盐熔化为液态盐后经所述隔板(4)溢流到所述升温区；

所述升温区加热装置(3)继续加热经所述隔板(4)溢流来的液态盐，当所述升温区的液态盐达到设定温度后，关闭所述第一阀门(51)，启动所述熔盐泵(6)；所述熔盐泵(6)抽取所述升温区的液态盐后分为两路，第一路液态盐经所述化盐区回流管道(8)后回流入所述化盐区，第二路液态盐经所述升温区回流管道(9)后回流入所述升温区，从而实现对所述升温区的液态盐和所述化盐区的液态盐的搅动作用；

S2，在所述搅动作用下，所述升温区的液态盐温度达到均匀状态并且达到设定值；  然后进入稳定连续化盐过程，具体为：打开所述第一阀门(51)、所述第二阀门(71)、所述第三阀门(81)和所述第四阀门(91)，关闭所述第五阀门(21)，重新启动所述进盐装置，按指定流量持续向所述化盐罐的化盐区注入固体盐；同时所述化盐区加热装置(2)和所述升温区加热装置(3)均处于加热状态，新注入的所述固体盐熔化为液态盐后，经隔板(4)溢流到所述升温区，当所述升温区的液态盐达到设定温度值时，所述熔盐泵(6)将所述升温区的液态盐分成三路，第一路升温区液态盐按指定排量经所述熔盐输出管道(7)排入熔盐储罐内部；第二路升温区液态盐经所述化盐区回流管道(8)后回流入所述化盐区，第三路升温区液态盐经所述升温区回流管道(9)后回流入所述升温区，从而实现对所述升温区的液态盐和所述化盐区的液态盐的搅动作用。

优选的，所述第一阀门(51)、所述第二阀门(71)、所述第三阀门(81)、所述第四阀门(91)和所述第五阀门(21)的开启状态以及开度量与下列因素相关联：所述化盐区加热装置(2)的加热功率、所述升温区加热装置(3)的加热功率、所述升温区液态盐的温度设定值。

优选的，S1中，在所述化盐初期，所述第五阀门(21)处于打开状态，所述化盐初期所产生的水蒸汽通过所述蒸汽排放管道(20)向外界排出。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的加盐化盐系统及应用该加盐化盐系统的方法，可以实现加盐和化盐的连续性，同时通过分级加热保证了升温区液态盐的温度均匀性，从而能够连续、稳定、安全的向熔盐储热罐输送液态熔盐，为熔盐储热系统的安全、连续、稳定运行提供保障。

附图说明

图1为本发明提供的加盐化盐系统的结构示意图；

其中，1---化盐罐；2---化盐区加热装置；3---升温区加热装置；4---隔板；5---溢流管道；6---熔盐泵；7---熔盐输出管道；8---化盐区回流管道；9---升温区回流管道；51---第一阀门；71---第二阀门；81---第三阀门；91---第四阀门；20----蒸汽排放管道；21---第五阀门；10---给料斗；11---第一给料筒；12---给料机；13---第二给料筒；14---锥形斗；15---插板；16---第一锁气器；17---第二锁气器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明：

如图1所示，本发明提供一种加盐化盐系统，包括化盐罐1、进盐装置、化盐区加热装置2、升温区加热装置3、隔板4、溢流管道5、熔盐泵6、熔盐输出管道7、化盐区回流管道8和升温区回流管道9；

隔板4安装在化盐罐1的内部，并将化盐罐1内部区域分隔为化盐区和升温区；化盐罐1的进盐口设置在化盐区，进盐装置与化盐罐1的进盐口固定连接；

溢流管道5穿过隔板4的底部，并且，溢流管道5的一端位于化盐区，溢流管道5的另一端位于升温区；在溢流管道5上安装有第一阀门51；

熔盐泵6安装在化盐罐1内部的升温区，熔盐泵6的第一输出接口与熔盐输出管道7的一端连接，熔盐输出管道7的另一端穿过化盐罐1的罐壁而位于化盐罐1的外部；在熔盐输出管道7上安装有第二阀门71；

熔盐泵6的第二输出接口与化盐区回流管道8的一端连接，化盐区回流管道8的另一端位于化盐罐1的化盐区；在化盐区回流管道8上安装有第三阀门81；

熔盐泵6的第三输出接口与升温区回流管道9的一端连接，升温区回流管道9的另一端位于化盐罐1的升温区；在升温区回流管道9上安装有第四阀门91。

还包括：蒸汽排放管道20；蒸汽排放管道20与化盐罐1连通；在蒸汽排放管道20上安装有第五阀门21。其中，化盐区加热装置可以为电加热器、蒸汽加热器或导热油加热器；升温区加热装置为电加热器、蒸汽加热器或导热油加热器；和/或熔盐泵为离心式熔盐泵。

在具体实现上，进盐装置可以包括由上向下依次设置的给料斗10、第一给料筒11、给料机12、第二给料筒13和锥形斗14；给料斗10与第一给料筒11的上端固定连接，第一给料筒11的下端与给料机12的进料口固定连接，给料机12的出料口与第二给料筒13的上端固定连接，第二给料筒13的下端与锥形斗14的上端固定连接，锥形斗14的下端与化盐罐1的进盐口密封固定连接，并且，锥形斗14的下端位于化盐罐1内部。还包括：插板15；第一给料筒11的周向设置插板15。还包括至少一个锁气器；各个锁气器串联在第二给料筒13上。图1中示出了两个锁气器，分别为第一锁气器和第二锁气器。通过安装锁气器，保证了固体盐加装部分和化盐罐的物理隔离，避免热气进入固体盐加装设备。给料机为螺旋式给料机、刮板式给料机或叶轮式给料机；和/或锁气器为锥式锁气器或平板式锁气器；

应用上述加盐化盐系统，本发明提供的加盐化盐方法，包括以下步骤：

S1，在化盐初期，关闭第二阀门71，开启第一阀门51、第三阀门81、第四阀门91和第五阀门21；启动化盐区加热装置2和升温区加热装置3，同时启动进盐装置，向化盐罐1的化盐区加入一定量的固体盐后停止进盐装置；进盐装置向化盐区加盐的具体过程为：给料斗中的固体盐依次经过插板、给料机、两道锁气器后进入化盐罐的化盐区。

化盐区加热装置2加热固体盐，固体盐熔化为液态盐后经隔板4溢流到升温区；

升温区加热装置3继续加热经隔板4溢流来的液态盐，当升温区的液态盐达到设定温度后，关闭第一阀门51，启动熔盐泵6；熔盐泵6抽取升温区的液态盐后分为两路，第一路液态盐经化盐区回流管道8后回流入化盐区，第二路液态盐经升温区回流管道9后回流入升温区，从而实现对升温区的液态盐和化盐区的液态盐的搅动作用；

本步骤中，第五阀门处于打开状态，化盐初期所产生的水蒸汽通过蒸汽排放管道向外界排出，从而保证系统运行的安全性。

S2，在搅动作用下，升温区的液态盐温度达到均匀状态并且达到设定值；然后进入稳定连续化盐过程，具体为：打开第一阀门51、第二阀门71、第三阀门81和第四阀门91，关闭第五阀门21，重新启动进盐装置，按指定流量持续向化盐罐的化盐区注入固体盐；同时化盐区加热装置2和升温区加热装置3均处于加热状态，新注入的固体盐熔化为液态盐后，经隔板4溢流到升温区，当升温区的液态盐达到设定温度值时，熔盐泵6将升温区的液态盐分成三路，第一路升温区液态盐按指定排量经熔盐输出管道7排入熔盐储罐内部；第二路升温区液态盐经化盐区回流管道8后回流入化盐区，第三路升温区液态盐经升温区回流管道9后回流入升温区，从而实现对升温区的液态盐和化盐区的液态盐的搅动作用。

本发明中，第一阀门51、第二阀门71、第三阀门81、第四阀门91和第五阀门21的开启状态以及开度量与下列因素相关联：化盐区加热装置2的加热功率、升温区加热装置3的加热功率、升温区液态盐的温度设定值。

综上所述，本发明提供的加盐化盐系统及应用该加盐化盐系统的方法具有以下优点：

(1)本发明中给料机、化盐区加热装置、升温区加热装置、熔盐泵均可以长时间稳定运行，保证加盐化盐的连续性和稳定性。

(2)安全可靠、成本低廉：在系统设计上，考虑了固体盐加装部分和化盐罐的物理隔离，避免热气进入固体盐加装设备。另外，熔盐熔化过程中水蒸汽及时排放，从而保证了系统运行的安全性。另外，由于隔板溢流孔位于化盐罐底部，可以保证化盐结束后尽量少的盐留在化盐罐中凝结。

(3)有良好的化盐和均温效果。化盐罐分成化盐区和升温区，两个区域都由回流的熔盐来搅动，加速了传热，从而提高了化盐速率和盐温度的均匀性。

(4)连续性和稳定性：通过分级加热保证熔化后的盐在熔点以上一定温度，防止泵送过程中的凝固，有效减少化盐时间，保证化盐的连续性和安全性。

因此，本发明提供的安全、连续的加盐化盐系统，既适应于大型熔熔盐储热系统运行初期的熔盐熔化和加注，又适应于储热系统运行过程中熔盐的补充，为熔盐储热系统的安全、连续、稳定运行提供保障。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种加盐化盐系统，其特征在于，包括化盐罐(1)、进盐装置、化盐区加热装置(2)、升温区加热装置(3)、隔板(4)、溢流管道(5)、熔盐泵(6)、熔盐输出管道(7)、化盐区回流管道(8)和升温区回流管道(9)；

所述隔板(4)安装在所述化盐罐(1)的内部，并将所述化盐罐(1)内部区域分隔为化盐区和升温区；所述化盐罐(1)的进盐口设置在所述化盐区，所述进盐装置与所述化盐罐(1)的进盐口固定连接；

所述溢流管道(5)穿过所述隔板(4)的底部，并且，所述溢流管道(5)的一端位于所述化盐区，所述溢流管道(5)的另一端位于所述升温区；在所述溢流管道(5)上安装有第一阀门(51)；

所述熔盐泵(6)安装在所述化盐罐(1)内部的所述升温区，所述熔盐泵(6)的第一输出接口与所述熔盐输出管道(7)的一端连接，所述熔盐输出管道(7)的另一端穿过所述化盐罐(1)的罐壁而位于所述化盐罐(1)的外部；在所述熔盐输出管道(7)上安装有第二阀门(71)；

所述熔盐泵(6)的第二输出接口与所述化盐区回流管道(8)的一端连接，所述化盐区回流管道(8)的另一端位于所述化盐罐(1)的所述化盐区；在所述化盐区回流管道(8)上安装有第三阀门(81)；

所述熔盐泵(6)的第三输出接口与所述升温区回流管道(9)的一端连接，所述升温区回流管道(9)的另一端位于所述化盐罐(1)的所述升温区；在所述升温区回流管道(9)上安装有第四阀门(91)。

2.根据权利要求1所述的加盐化盐系统，其特征在于，所述进盐装置包括由上向下依次设置的给料斗(10)、第一给料筒(11)、给料机(12)、第二给料筒(13)和锥形斗(14)；所述给料斗(10)与所述第一给料筒(11)的上端固定连接，所述第一给料筒(11)的下端与所述给料机(12)的进料口固定连接，所述给料机(12)的出料口与所述第二给料筒(13)的上端固定连接，所述第二给料筒(13)的下端与所述锥形斗(14)的上端固定连接，所述锥形斗(14)的下端与所述化盐罐(1)的进盐口密封固定连接，并且，所述锥形斗(14)的下端位于所述化盐罐(1)内部。

3.根据权利要求2所述的加盐化盐系统，其特征在于，还包括：插板(15)；所述第一给料筒(11)的周向设置所述插板(15)。

4.根据权利要求2所述的加盐化盐系统，其特征在于，还包括至少一个锁气器；各个所述锁气器串联在所述第二给料筒(13)上。

5.根据权利要求4所述的加盐化盐系统，其特征在于，所述给料机(12)为螺旋式给料机、刮板式给料机或叶轮式给料机；所述锁气器为锥式锁气器或平板式锁气器。

6.根据权利要求1所述的加盐化盐系统，其特征在于，所述化盐区加热装置(2)为电加热器、蒸汽加热器或导热油加热器；所述升温区加热装置(3)为电加热器、蒸汽加热器或导热油加热器；所述熔盐泵(6)为离心式熔盐泵。

7.根据权利要求1所述的加盐化盐系统，其特征在于，还包括：蒸汽排放管道(20)；所述蒸汽排放管道(20)与所述化盐罐(1)连通；在所述蒸汽排放管道(20)上安装有第五阀门(21)。

8.一种应用权利要求7所述加盐化盐系统的加盐化盐方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在化盐初期，关闭所述第二阀门(71)，开启所述第一阀门(51)、所述第三阀门(81)、所述第四阀门(91)和所述第五阀门(21)；启动所述化盐区加热装置(2)和所述升温区加热装置(3)，同时启动所述进盐装置，向所述化盐罐(1)的所述化盐区加入一定量的固体盐后停止所述进盐装置；

所述化盐区加热装置(2)加热所述固体盐，所述固体盐熔化为液态盐后经所述隔板(4)溢流到所述升温区；

所述升温区加热装置(3)继续加热经所述隔板(4)溢流来的液态盐，当所述升温区的液态盐达到设定温度后，关闭所述第一阀门(51)，启动所述熔盐泵(6)；所述熔盐泵(6)抽取所述升温区的液态盐后分为两路，第一路液态盐经所述化盐区回流管道(8)后回流入所述化盐区，第二路液态盐经所述升温区回流管道(9)后回流入所述升温区，从而实现对所述升温区的液态盐和所述化盐区的液态盐的搅动作用；

S2，在所述搅动作用下，所述升温区的液态盐温度达到均匀状态并且达到设定值；然后进入稳定连续化盐过程，具体为：打开所述第一阀门(51)、所述第二阀门(71)、所述第三阀门(81)和所述第四阀门(91)，关闭所述第五阀门(21)，重新启动所述进盐装置，按指定流量持续向所述化盐罐的化盐区注入固体盐；同时所述化盐区加热装置(2)和所述升温区加热装置(3)均处于加热状态，新注入的所述固体盐熔化为液态盐后，经隔板(4)溢流到所述升温区，当所述升温区的液态盐达到设定温度值时，所述熔盐泵(6)将所述升温区的液态盐分成三路，第一路升温区液态盐按指定排量经所述熔盐输出管道(7)排入熔盐储罐内部；第二路升温区液态盐经所述化盐区回流管道(8)后回流入所述化盐区，第三路升温区液态盐经所述升温区回流管道(9)后回流入所述升温区，从而实现对所述升温区的液态盐和所述化盐区的液态盐的搅动作用。

9.根据权利要求8所述的加盐化盐方法，其特征在于，所述第一阀门(51)、所述第二阀门(71)、所述第三阀门(81)、所述第四阀门(91)和所述第五阀门(21)的开启状态以及开度量与下列因素相关联：所述化盐区加热装置(2)的加热功率、所述升温区加热装置(3)的加热功率、所述升温区液态盐的温度设定值。

10.根据权利要求8所述的加盐化盐方法，其特征在于，S1中，在所述化盐初期，所述第五阀门(21)处于打开状态，所述化盐初期所产生的水蒸汽通过所述蒸汽排放管道(20)向外界排出。