CN106052160A - 一种智能熔盐加热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能熔盐加热系统，包括熔盐槽、加热器、第一三通阀、熔盐加热炉、第二三通阀、熔盐泵和熔盐储存罐；启动加热器，当通过所述熔盐泵流经所述第一三通阀和所述第二三通阀的熔盐的温度低于进入所述熔盐储存罐的温度时，通过所述第一三通阀将熔盐送入熔盐加热炉；当通过所述熔盐泵流经所述第一三通阀和所述第二三通阀的熔盐的温度不低于进入所述熔盐储存罐的温度时，通过所述第二三通阀将熔盐送入熔盐储存罐。可见，该智能熔盐加热系统，第一三通阀和第二三通阀的开启依靠熔盐的温度进行智能控制，熔盐经过多次循环加热后满足温度条件才能存入盐储存罐，结构简单、经济智能，熔盐化盐与系统运行时的加热效果好。

Description

一种智能熔盐加热系统
技术领域
本发明涉及光热发电技术领域，尤其涉及一种智能熔盐加热系统。
背景技术
太阳能发电技术受光照、气候、季节、地域等多种因素的影响，会大大制约了太阳能利用的连续性和稳定性。解决太阳能发电的持续可供性是实现太阳能发电的大规模应用，提高效率和降低成本的关键所在。太阳能发电的储热系统可将日光充足时的热能储存起来，在日光幅射不足或夜间无光时释放出来产生蒸汽发电。电力需求不足时将热能储存起来，在电力需求峰值时利用储存的热能发电满足需求，可以实现电网的“削峰填谷”作用。熔盐蓄热储能技术可以解决光热发电中的能源储存难题。目前光热电站中多使用二元solar salt熔盐及三元Hitec熔盐，由于熔盐的熔点较高，在使用前需要对熔盐进行加热化盐，主要的方式有蒸汽加热、电加热等方式，同时在运行过程中，还需对熔盐储存罐采用电伴加热，该装置存在结构复杂、造价昂贵、维修困难等问题。光热发电受天气影响，当长期处于恶劣天气如多雨、雨雪天气时，需及时将管道及储罐内的熔盐排出，防止熔盐在管道及储罐凝固，危害系统。
发明内容
本发明的目的在于提出一种结构简单、经济智能的智能熔盐加热系统，熔盐化盐与系统运行时的加热效果好。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种智能熔盐加热系统，包括熔盐槽、加热器、第一三通阀、熔盐加热炉、第二三通阀、熔盐泵和熔盐储存罐，所述熔盐加热炉、熔盐储存罐和熔盐槽按照从上至下的顺序依次设置，所述第一三通阀的第一端连接熔盐加热炉，第一三通阀的第二端连接熔盐槽，所述第二三通阀的第一端连接熔盐加热炉，第二三通阀的第二端连接熔盐槽，第二三通阀的第三端连接熔盐储存罐，所述加热器和熔盐泵设置于所述熔盐槽的内部；启动加热器，当通过所述熔盐泵流经所述第一三通阀和所述第二三通阀的熔盐的温度低于进入所述熔盐储存罐的温度时，通过所述第一三通阀将熔盐送入熔盐加热炉；当通过所述熔盐泵流经所述第一三通阀和所述第二三通阀的熔盐的温度不低于进入所述熔盐储存罐的温度时，通过所述第二三通阀将熔盐送入熔盐储存罐。
其中，所述熔盐槽的内部设置多孔隔板。
其中，所述熔盐槽的内部设置搅拌器。
其中，所述第一三通阀的第三端连接所述熔盐储存罐。
其中，所述熔盐储存罐的底部设置第一阀门，所述第一阀门的第一端连接所述熔盐储存罐，所述第一阀门的第二端连接所述熔盐槽。
其中，所述熔盐槽的底部设置第二阀门，所述第二阀门的第一端连接所述熔盐槽。
其中，所述智能熔盐加热系统还包括排放池，所述排放池位于所述熔盐槽的下方，所述第二阀门的第二端连接所述排放池；
所述智能熔盐加热系统还包括用于促使熔盐集中于所述第一阀门位置处和所述第二阀门位置处的导风系统，所述导风系统设置于所述智能熔盐加热系统的管道。
其中，所述熔盐槽内设置液位计，所述液位计设置于所述熔盐槽的上表面。
其中，所述熔盐槽内设置温度计，所述温度计的上端位于所述熔盐槽的上表面，所述温度计的下端位于所述熔盐槽的下表面。
其中，所述熔盐加热炉的管道连接有用于对管道预热的燃烧器，所述燃烧器设置于所述熔盐加热炉的上方。
本发明的有益效果在于：一种智能熔盐加热系统，包括熔盐槽、加热器、第一三通阀、熔盐加热炉、第二三通阀、熔盐泵和熔盐储存罐，所述熔盐加热炉、熔盐储存罐和熔盐槽按照从上至下的顺序依次设置，所述第一三通阀的第一端连接熔盐加热炉，第一三通阀的第二端连接熔盐槽，所述第二三通阀的第一端连接熔盐加热炉，第二三通阀的第二端连接熔盐槽，第二三通阀的第三端连接熔盐储存罐，所述加热器和熔盐泵设置于所述熔盐槽的内部；启动加热器，当通过所述熔盐泵流经所述第一三通阀和所述第二三通阀的熔盐的温度低于进入所述熔盐储存罐的温度时，通过所述第一三通阀将熔盐送入熔盐加热炉；当通过所述熔盐泵流经所述第一三通阀和所述第二三通阀的熔盐的温度不低于进入所述熔盐储存罐的温度时，通过所述第二三通阀将熔盐送入熔盐储存罐。可见，该智能熔盐加热系统，第一三通阀和第二三通阀的开启依靠熔盐的温度进行智能控制，熔盐经过多次循环加热后满足温度条件才能存入盐储存罐，结构简单、经济智能，熔盐化盐与系统运行时的加热效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的智能熔盐加热系统的结构示意图。
附图标记说明如下：
1-熔盐槽；2-熔盐储存罐；3-熔盐加热炉；4-管道；5-液位计；6-温度计；7-多孔隔板；8-加热器；9-搅拌器；10-排放池；11-熔盐泵；
A-第一三通阀；B-第二三通阀；C-第一阀门；D-第二阀门。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，其是本发明实施例提供的智能熔盐加热系统的结构示意图，该智能熔盐加热系统可应用于各类太阳能光热发电及其他储热设备。
该智能熔盐加热系统，包括熔盐槽1、加热器8、第一三通阀A、熔盐加热炉3、第二三通阀B、熔盐泵11和熔盐储存罐2，所述熔盐加热炉3、熔盐储存罐2和熔盐槽1按照从上至下的顺序依次设置，所述第一三通阀A的第一端连接熔盐加热炉3，第一三通阀A的第二端连接熔盐槽1，所述第二三通阀B的第一端连接熔盐加热炉3，第二三通阀B的第二端连接熔盐槽1，第二三通阀B的第三端连接熔盐储存罐2，所述加热器8和熔盐泵11设置于所述熔盐槽1的内部；启动加热器8，当通过所述熔盐泵11流经所述第一三通阀A和所述第二三通阀B的熔盐的温度低于进入所述熔盐储存罐2的温度时，通过所述第一三通阀A将熔盐送入熔盐加热炉3；当通过所述熔盐泵11流经所述第一三通阀A和所述第二三通阀B的熔盐的温度不低于进入所述熔盐储存罐2的温度时，通过所述第二三通阀B将熔盐送入熔盐储存罐2。
优选地，所述加热器8为电加热器。采用电加热器的熔盐槽1又称硝盐炉或硝石槽。该熔盐槽1利用特殊管状电热元件结合法兰集束的形式与压力容器组成一个供热整体。利用加热粉末状无机熔盐形成融熔熔盐作为加热介质。一般情况下，当常温的粉末状无机熔盐倒入熔盐槽1中以后，利用熔盐槽1内的少量电热元件给其预热，使之变为液态，然后通过熔盐泵11抽取熔盐送往熔盐加热炉3内部，进一步给熔盐增温，到达熔盐加热炉3出口处已经基本可以达到熔盐融熔的目的。该种方式既简单又安全，无污染，是一种高效的加热方式。
优选地，进入所述熔盐储存罐2的温度根据具体使用场景进行设置。一般的，所述进入所述熔盐储存罐2的温度为所述熔盐储存罐2内的熔盐的平均温度。经所述第一三通阀A和所述第二三通阀B的熔盐的温度通过温度传感器进行检测。在智能熔盐加热系统的管道4内、第一三通阀A处和所述第二三通阀B处安装温度传感器监测熔盐温度并传递信号给第一三通阀A和所述第二三通阀B，控制第一三通阀A和所述第二三通阀B的开启。
本发明实施例提供的智能熔盐加热系统，在化盐过程运行中，智能型的第一三通阀A和第二三通阀B的开启依靠管道4内熔盐的温度进行控制，当流经第一三通阀A和第二三通阀B的熔盐温度低于熔盐储存罐2的温度时，第一三通阀A和第二三通阀B连通进入熔盐加热炉3的管道4；当从熔盐槽1中经熔盐泵11泵入管道4的熔盐温度达到或高于进入熔盐储存罐2的温度时，第一三通阀A和第二三通阀B连通进入熔盐储存罐2的管道4。可见，第一三通阀A和第二三通阀B的开启依靠熔盐的温度进行智能控制，熔盐经过多次循环加热后满足温度条件才能存入盐储存罐2，结构简单、经济智能，熔盐化盐与系统运行时的加热效果好。
其中，所述熔盐槽1的内部设置多孔隔板7。
使用多孔隔板7，能够降低融熔熔盐的流动速率，缓慢流动的融熔熔盐可以使熔盐的加热过程更彻底、均匀。
其中，所述熔盐槽1的内部设置搅拌器9。
搅拌器9主要用于搅拌固态的粉末状无机熔盐，多孔隔板7主要用于减缓融熔熔盐的流动速度以及防止未熔化熔盐进入熔盐泵11。
其中，所述第一三通阀A的第三端连接所述熔盐储存罐2。
其中，所述熔盐储存罐2的底部设置第一阀门C，所述第一阀门C的第一端连接所述熔盐储存罐2，所述第一阀门C的第二端连接所述熔盐槽1。
其中，所述熔盐槽1的底部设置第二阀门D，所述第二阀门D的第一端连接所述熔盐槽1。
其中，所述智能熔盐加热系统还包括排放池10，所述排放池10位于所述熔盐槽1的下方，所述第二阀门D的第二端连接所述排放池10；
所述智能熔盐加热系统还包括用于促使熔盐集中于所述第一阀门C位置处和所述第二阀门D位置处的导风系统，所述导风系统设置于所述智能熔盐加热系统的管道4。
在所述智能熔盐加热系统的管道4内安装导风系统，能够帮助熔盐更快的集中于所述第一阀门C位置处和所述第二阀门D位置处，以便熔盐的输出或导入。
其中，所述熔盐槽1内设置液位计5，所述液位计5设置于所述熔盐槽1的上表面。
液位计5设置于所述熔盐槽1的上表面，方便查看液位，且不需要把大部分的产品表面浸没于融熔熔盐中，可以延长液位计5的寿命。液位计5是为了防止熔盐过多，防止熔盐量超过界限
其中，所述熔盐槽1内设置温度计6，所述温度计6的上端位于所述熔盐槽1的上表面，所述温度计6的下端位于所述熔盐槽1的下表面。
温度计6贯穿整个熔盐槽1，可以方便的测试出融熔熔盐的温度。
其中，所述熔盐加热炉3的管道4连接有用于对管道4预热的燃烧器，所述燃烧器设置于所述熔盐加热炉3的上方。
设置用于对管道4预热的燃烧器，可以有效防止融熔熔盐流经管道4时发生凝固现象，延长整个智能熔盐加热系统的使用寿命。
燃烧器是为了对管道4进行预热，防止热熔盐进入管道4时遇冷凝固。
以下具体说明该智能熔盐加热系统的安装过程：
将熔盐加热炉3安装在最高处，熔盐加热炉3依靠第一三通阀A和第二三通阀B分别与熔盐槽1、熔盐储存罐2连成回路；熔盐储存罐2置于熔盐加热炉3与熔盐槽1之间，熔盐储存罐2依靠第一三通阀A和第二三通阀B分别与熔盐槽1、熔盐加热炉3连成回路；熔盐槽1置于熔盐储存罐2与排放池10之间，熔盐槽1与熔盐储存罐2经第一阀门C连接，熔盐槽1与排放池10经第二阀门D连接。熔盐槽1内设置加热器8、多孔隔板7、搅拌器9、熔盐泵11、液位计5和温度计6。
安装好的智能熔盐加热系统主要实现三个过程，分别为化盐过程、特殊环境下加热过程和卸盐过程。具体为：
化盐过程：
将粉末状无机熔盐倒入到熔盐槽1中，通过电加热器将固态熔盐加热至融熔状态，并开启搅拌器9，使融熔熔盐温度的分布更加均匀，再透过多孔隔板7，在熔盐槽1内形成融熔熔盐的均匀液位。当熔盐温度高于熔点50-80℃时，启动熔盐加热炉3顶部的燃烧器对熔盐加热炉3内的管道4加热，防止融熔熔盐流经管道4时发生凝固。管道4预热完成后，开启熔盐槽1中的熔盐泵11，将融熔熔盐经第一三通阀A送入熔盐加热炉3中进行进一步加热，加热一段时间后，将融熔熔盐经第二三通阀B继续回流至熔盐槽1加热，循环几次后，将熔盐加热炉3中温度已达要求的部分融熔熔盐经第二三通阀B送入熔盐储存罐2。部分融熔熔盐经第二三通阀B继续回流至熔盐槽1以加热新加入的固态熔盐。优选地，循环3次，基本就可以达到形成温度均匀的融熔熔盐的目的。
特殊环境下加热过程：
智能熔盐加热系统运行后，若遇到长时间的雨雪天气，使熔盐温度骤降，就需对熔盐储存罐2中的熔盐进行重新加热保温，以防止出现熔盐凝固的现象。一般的做法为打开第一阀门C，依靠重力作用，熔盐储存罐2中的熔盐经第一阀门C进入熔盐槽1，再开启电加热器及搅拌器9，当熔盐槽1内的熔盐的温度重新达到所需温度时，依靠熔盐泵11将熔盐经第一三通阀A重新送入熔盐储存罐2中。优选地，所述第一阀门C的水平位置低于所述熔盐储存罐2底面其他部分的水平位置，方便熔盐的排出和更换。优选地，连接所述第一阀门C的管道4与水平位置成3-8度的夹角。
卸盐过程：
在出现突发情况，智能熔盐加热系统停止运转时，需将熔盐加热炉3中的熔盐依靠重力经第二三通阀B送入熔盐储存罐2中，熔盐储存罐2中的熔盐再经第一阀门C进入熔盐槽1，此时开启用于排放的第二阀门D，熔盐在重力作用下经第二阀门D自排放入排放池10。优选地，所述第二阀门D的水平位置低于所述熔盐槽1底面其他部分的水平位置，方便熔盐的排出和更换。优选地，连接所述第二阀门D的管道4与水平位置成3-8度的夹角。
综上，本发明实施例提供的智能熔盐加热系统，是一种全新的光热发电储能、熔盐、化盐和卸盐的系统，既能解决熔盐化盐和系统运行的加热均匀的问题，又可以同时解决智能熔盐加热系统在突发状况和长时间雨雪天气期间，熔盐排放和熔盐劣化后的更换问题，避免了智能熔盐加热系统的熔盐长时间使用、搁置、结晶、凝固等现象的发生。
本发明实施例提供的智能熔盐加热系统，由上而下分别为熔盐加热炉3—熔盐储存罐2—熔盐槽1—排放池10，对熔盐槽1内的熔盐加热化盐采用熔盐槽1—熔盐加热炉3的循环加热方式，加热效率高。该智能熔盐加热系统是一种自排放系统，其依靠重力在系统瘫痪时，将系统中的熔盐排放至排放池10，保护该智能熔盐加热系统，节约能源、操作简单。温度传感器及智能阀门的使用，确保了熔盐加热的智能化，实现了熔盐加热过程的全自动化。该智能熔盐加热系统的布局合理，在卸盐过程中不需要使用熔盐泵11，完全依靠重力卸盐。在智能熔盐加热系统的管道4内安装导风系统，还能帮助熔盐更快的集中于阀门位置。
本发明实施例提供了一种结构简单、经济智能的智能熔盐加热系统，熔盐化盐与系统运行时的加热效果好。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种智能熔盐加热系统，其特征在于：包括熔盐槽、加热器、第一三通阀、熔盐加热炉、第二三通阀、熔盐泵和熔盐储存罐，所述熔盐加热炉、熔盐储存罐和熔盐槽按照从上至下的顺序依次设置，所述第一三通阀的第一端连接熔盐加热炉，第一三通阀的第二端连接熔盐槽，所述第二三通阀的第一端连接熔盐加热炉，第二三通阀的第二端连接熔盐槽，第二三通阀的第三端连接熔盐储存罐，所述加热器和熔盐泵设置于所述熔盐槽的内部；启动加热器，当通过所述熔盐泵流经所述第一三通阀和所述第二三通阀的熔盐的温度低于进入所述熔盐储存罐的温度时，通过所述第一三通阀将熔盐送入熔盐加热炉；当通过所述熔盐泵流经所述第一三通阀和所述第二三通阀的熔盐的温度不低于进入所述熔盐储存罐的温度时，通过所述第二三通阀将熔盐送入熔盐储存罐。
2.根据权利要求1所述的智能熔盐加热系统，其特征在于，所述熔盐槽的内部设置多孔隔板。
3.根据权利要求2所述的智能熔盐加热系统，其特征在于，所述熔盐槽的内部设置搅拌器。
4.根据权利要求1所述的智能熔盐加热系统，其特征在于，所述第一三通阀的第三端连接所述熔盐储存罐。
5.根据权利要求4所述的智能熔盐加热系统，其特征在于，所述熔盐储存罐的底部设置第一阀门，所述第一阀门的第一端连接所述熔盐储存罐，所述第一阀门的第二端连接所述熔盐槽。
6.根据权利要求5所述的智能熔盐加热系统，其特征在于，所述熔盐槽的底部设置第二阀门，所述第二阀门的第一端连接所述熔盐槽。
7.根据权利要求6所述的智能熔盐加热系统，其特征在于，所述智能熔盐加热系统还包括排放池，所述排放池位于所述熔盐槽的下方，所述第二阀门的第二端连接所述排放池；
所述智能熔盐加热系统还包括用于促使熔盐集中于所述第一阀门位置处和所述第二阀门位置处的导风系统，所述导风系统设置于所述智能熔盐加热系统的管道。
8.根据权利要求1所述的智能熔盐加热系统，其特征在于，所述熔盐槽内设置液位计，所述液位计设置于所述熔盐槽的上表面。
9.根据权利要求1所述的智能熔盐加热系统，其特征在于，所述熔盐槽内设置温度计，所述温度计的上端位于所述熔盐槽的上表面，所述温度计的下端位于所述熔盐槽的下表面。
10.根据权利要求1所述的智能熔盐加热系统，其特征在于，所述熔盐加热炉的管道连接有用于对管道预热的燃烧器，所述燃烧器设置于所述熔盐加热炉的上方。
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