CN106949686B - 高温储罐基础的自动控温冷却系统 - Google Patents

高温储罐基础的自动控温冷却系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高温储罐基础的自动控温冷却系统，包括冷却风管单元以及冷却温度自动控制单元；所述冷却风管单元包括对称相向设置的左向冷却风管子单元和右向冷却风管子单元；冷却温度自动控制单元包括总控制器以及多个温度测点。本发明提供的高温储罐基础的自动控温冷却系统具有以下优点：本发明提出在高温储罐基础混凝土层并排、双向布置冷却风管，抬高风管出口，通过烟囱效应，使得风自动流过冷却风管；同时在基础布置温度测点，连锁自动控制冷却风量，保证冷却效果。本系统对基础实现了可靠的冷却效果，延长混凝土基础的使用性能以及使用寿命；同时系统投资建设成本低、基本无运行成本。

Description

高温储罐基础的自动控温冷却系统
技术领域
本发明属于熔盐储热技术领域，具体涉及一种高温储罐基础的自动控温冷却系统。
背景技术
大规模商业化光热电站大部分配备储热系统，使得电站在没有光照条件下能够继续发电，延长电站发电小时数、增加电站经济效益。
目前，太阳能热发电的储热系统多采用双罐熔盐储热系统，该系统将热量储存于两台大容量、高温熔盐储罐中，熔盐储罐的工作温度均在～290℃以上，设计温度≥400℃。大体积、高温的条件下，对储罐基础提出了苛刻要求。高温储罐基础的设计方式，一般采用隔热层+混凝土层+天然地基的方式；高温储罐基础的隔热层主要阻隔热量从罐体向下层基础的传导。但在罐体温度较高的情况下，仍有大量热量通过隔热层传导到混凝土层，使得混凝土层温度达到100℃以上，超过了普通混凝土的合理使用温度，从而缩短了混凝土层的寿命，进而直接缩短了高温储罐的使用寿命，如何有效解决上述问题，具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种高温储罐基础的自动控温冷却系统，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种高温储罐基础的自动控温冷却系统，包括冷却风管单元以及冷却温度自动控制单元；
其中，所述冷却风管单元包括对称相向设置的左向冷却风管子单元和右向冷却风管子单元；所述左向冷却风管子单元包括左向冷却总管以及n个左向冷却支管；所述左向冷却总管位于高温储罐基础混凝土层外部的左侧；每个所述左向冷却支管包括第1水平支管、第1进口端管和第1出口端管；各个所述左向冷却支管的水平支管部分平行等间隔铺设于高温储罐基础混凝土层内的某个降温平面中；每个所述第1水平支管的进口端通过转向节与位于混凝土层外部右侧的第1进口端管的出口连通；并且，每个所述第1进口端管安装有第1支管调节风门；所述第1水平支管的左端通过转向节与位于混凝土层外部左侧的第1出口端管的进口端连通；各个所述左向冷却支管的第1出口端管的出口均连通到所述左向冷却总管；所述左向冷却总管的轴向中心向上连通有左向总引风管；在所述左向总引风管上安装有左向总调节风门；此外，左向总引风管的出口端高于各个左向冷却支管的进口端，以使冷却风在不借助外部机械动力的条件下，在风管内自然的从进口端流向出口端；
所述右向冷却风管子单元包括右向冷却总管以及n个右向冷却支管；所述右向冷却总管位于高温储罐基础混凝土层外部的右侧；每个所述右向冷却支管包括第2水平支管、第2进口端管和第2出口端管；各个所述右向冷却支管的水平支管部分平行等间隔铺设于与所述左向冷却支管共面的同一降温平面中，并且，所述右向冷却支管和所述左向冷却支管交错布置；每个所述第2水平支管的进口端通过转向节与位于混凝土层外部左侧的第2进口端管的出口连通；并且，每个所述第2进口端管安装有第2支管调节风门；所述第2水平支管的右端通过转向节与位于混凝土层外部的第2出口端管的进口端连通；各个所述右向冷却支管的第2出口端管的出口均连通到所述右向冷却总管；所述右向冷却总管的轴向中心向上连通有右向总引风管；在所述右向总引风管上安装有右向总调节风门；
因此，左向冷却支管自进口端向出口端形成向左流动的冷却风流，并且，由于冷却风在通过混凝土基础时被加热，温度逐渐升高，因此，左向冷却支管的上游温度低于下游温度；同时，右向冷却支管自进口端向出口端形成向右流动的冷却风流，并且，由于冷却风在通过混凝土基础时被加热，温度逐渐升高，因此，右向冷却支管的上游温度低于下游温度；而由于左向冷却支管和右向冷却支管平行交错布置，进而实现混凝土层在同一平面上的均匀冷却效果；
所述冷却温度自动控制单元包括总控制器以及多个温度测点；在高温储罐基础混凝土层的内部设置多个温度测点；各个所述温度测点的输出端连接到所述总控制器的输入端；各个所述总控制器的输出端分别与所述第1支管调节风门、第2支管调节风门、左向总调节风门和右向总调节风门连接。
优选的，所述左向冷却支管的进口、所述左向冷却总管上的所述左向总引风管的出口、所述右向冷却支管的进口、所述右向冷却总管上的所述右向总引风管的出口均为斜向下45°，并设置防护网。
优选的，所述温度测点设置于高温储罐基础混凝土层的内部且位于冷却支管的下方。
优选的，各个所述温度测点位于同一平面上，且在平面上呈圆形排列均匀布置。
本发明提供的高温储罐基础的自动控温冷却系统具有以下优点：
本发明提出在高温储罐基础混凝土层并排、双向布置冷却风管，抬高风管出口，通过烟囱效应，使得风自动流过冷却风管；同时在基础布置温度测点，连锁自动控制冷却风量，保证冷却效果。本系统对基础实现了可靠的冷却效果，延长混凝土基础的使用性能以及使用寿命；同时系统投资建设成本低、基本无运行成本。
附图说明
图1为本发明提供的高温储罐基础的自动控温冷却系统的右向冷却风管子单元的俯视布置示意图；
图2为本发明提供的左向冷却风管子单元和右向冷却风管子单元并排双向俯视布置示意图；
图3为本发明提供的右向冷却风管子单元的立面布置示意图；
图4为本发明提供的左向冷却风管子单元和右向冷却风管子单元并排双向立面布置示意图；
图5为本发明提供的温度测点布置示意图；
其中：
1-左向冷却总管；2-左向冷却支管；3-右向冷却总管；4-右向冷却支管；5-右向总调节风门；6-温度测点；7-高温储罐基础混凝土层；8-左向总出口；9-右向总出口；10-左向总进口；11-右向总进口；12-左向总调节风门。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
结合附图，本发明提供一种高温储罐基础的自动控温冷却系统，包括冷却风管单元以及冷却温度自动控制单元。下面对冷却风管单元以及冷却温度自动控制单元分别详细介绍：
(一)冷却风管单元
冷却风管单元包括对称相向设置的左向冷却风管子单元和右向冷却风管子单元。
左向冷却风管子单元包括左向冷却总管以及n个左向冷却支管；左向冷却总管位于高温储罐基础混凝土层外部的左侧；每个左向冷却支管包括第1水平支管、第1进口端管和第1出口端管；各个左向冷却支管的水平支管部分平行等间隔铺设于高温储罐基础混凝土层内的某个降温平面中；每个第1水平支管的进口端通过转向节与位于混凝土层外部右侧的第1进口端管的出口连通；并且，每个第1进口端管安装有第1支管调节风门；第1水平支管的左端通过转向节与位于混凝土层外部左侧的第1出口端管的进口端连通；各个左向冷却支管的第1出口端管的出口均连通到左向冷却总管；左向冷却总管的轴向中心向上连通有左向总引风管；在左向总引风管上安装有左向总调节风门；此外，左向总引风管的出口端高于各个左向冷却支管的进口端，以使冷却风在不借助外部机械动力的条件下，在风管内自然的从进口端流向出口端；
右向冷却风管子单元包括右向冷却总管以及n个右向冷却支管；右向冷却总管位于高温储罐基础混凝土层外部的右侧；每个右向冷却支管包括第2水平支管、第2进口端管和第2出口端管；各个右向冷却支管的水平支管部分平行等间隔铺设于与左向冷却支管共面的同一降温平面中，并且，右向冷却支管和左向冷却支管交错布置；每个第2水平支管的进口端通过转向节与位于混凝土层外部左侧的第2进口端管的出口连通；并且，每个第2进口端管安装有第2支管调节风门；第2水平支管的右端通过转向节与位于混凝土层外部的第2出口端管的进口端连通；各个右向冷却支管的第2出口端管的出口均连通到右向冷却总管；右向冷却总管的轴向中心向上连通有右向总引风管；在右向总引风管上安装有右向总调节风门。
因此，左向冷却支管自进口端向出口端形成向左流动的冷却风流，并且，由于冷却风在通过混凝土基础时被加热，温度逐渐升高，因此，左向冷却支管的上游温度低于下游温度；同时，右向冷却支管自进口端向出口端形成向右流动的冷却风流，并且，由于冷却风在通过混凝土基础时被加热，温度逐渐升高，因此，右向冷却支管的上游温度低于下游温度；而由于左向冷却支管和右向冷却支管平行交错布置，进而实现混凝土层在同一平面上的均匀冷却效果。
另外，为避免雨水及异物进入冷却风管，左向冷却支管的进口、左向冷却总管上的左向总引风管的出口、右向冷却支管的进口、右向冷却总管上的右向总引风管的出口均为斜向下45°，并设置防护网。
本发明提供的冷却风管单元，其主要创新点包括两个：
(1)冷却风管采用并排、平行的布置方式。
因冷却风在通过混凝土基础时被加热，温度逐渐升高，冷却风管的上游会比下游温度低，如图1所示，为单排布置示意图。为减少混凝土基础被冷却时温度冷却的不均匀性，避免因温度差异产生的应力，本发明在并排布置冷却风管的同时，设计相邻冷却管风流向不同方向的总管汇集，使得两管的冷却风流向相反，以实现混凝土基础在同一平面层的同等冷却效果，参考图2，即为冷却风管“并排、双向”布置形式。
(2)冷却风自然流通
本发明设计的罐底基础冷却风管，每根冷却风管的进口均相互独立；间隔的冷却风管在出口段汇集到总管，总管处设置调节风门。为实现冷却风在不借助风机等外部机械动力的条件下，在风管内流动。本发明将冷却风总管出口抬高，使得冷却系统的进口与出口处于不同的高度，依靠“烟囱”效应，作为冷却风自然流通的动力。如图3所示。
(二)冷却温度自动控制单元
冷却温度自动控制单元包括总控制器以及多个温度测点；在高温储罐基础混凝土层的内部设置多个温度测点；温度测点设置于高温储罐基础混凝土层的内部且位于冷却支管的下方，此外，各个温度测点位于同一平面上，且在平面上呈圆形排列均匀布置。各个温度测点的输出端连接到总控制器的输入端；各个总控制器的输出端分别与第1支管调节风门、第2支管调节风门、左向总调节风门和右向总调节风门连接。
因此，为实现对冷却效果的自动控制，通过设置在混凝土基础的温度测点，实时监测混凝土基础温度，通过温度连锁控制设置在两侧的冷却风总管的调节风门以及每个冷却支管的调节风节，调节风门开度，以实现冷却风流量的控制，从而达到预设的冷却效果，使得高温储罐基础混凝土层温度处于合理的范围内，同时更一步实现混凝土基础均匀冷却的效果。其中，总管调节风门作用为：整节整体冷却风流量，实现整体基础混凝土层温度的大致范围。支管调节风门作用为：由于混凝土同一平面的温度存在微小差异，通过调节每个支管调节风门的开度，可精密实现混凝土同一平面温度的均匀性，延长混凝土基础的使用寿命。
本发明提供的一种高温储罐基础的自动控温冷却系统，具有以下优点：
1、高温储罐基础冷却风管采用为“并排、双向”布置方式，保证整个基础同等冷却效果，有效减少基础被冷却时温度的不均匀性，避免因温度差异产生的应力；
2、各冷却风管进口均为相互的独立，只在出口进行汇集；同时为避免雨水及异物的进入冷却风管，风管进口、出口为斜向下45°，并设置防护网；
3、冷却风在系统中流动不需要借助风机等外部机械动力，而依靠风管进口与出口处于不同高度产生的“烟囱”效应；
4、温度测点位于储罐基础的冷却风管下方，在平面上采用多点、圆形均布的方式，实现了大型基础的温度参数均匀收集，并用以控制整体的冷却效果。
所以，本发明提出在高温储罐基础混凝土层并排、双向布置冷却风管，抬高风管出口，通过烟囱效应，使得风自动流过冷却风管；同时在基础布置温度测点，连锁自动控制冷却风量，保证冷却效果。本系统对基础实现了可靠的冷却效果，延长混凝土基础的使用性能以及使用寿命；同时系统投资建设成本低、基本无运行成本。
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 (4)

1.一种高温储罐基础的自动控温冷却系统，其特征在于，包括冷却风管单元以及冷却温度自动控制单元；
其中，所述冷却风管单元包括对称相向设置的左向冷却风管子单元和右向冷却风管子单元；所述左向冷却风管子单元包括左向冷却总管以及n个左向冷却支管；所述左向冷却总管位于高温储罐基础混凝土层外部的左侧；每个所述左向冷却支管包括第1水平支管、第1进口端管和第1出口端管；各个所述左向冷却支管的水平支管部分平行等间隔铺设于高温储罐基础混凝土层内的某个降温平面中；每个所述第1水平支管的进口端通过转向节与位于混凝土层外部右侧的第1进口端管的出口连通；并且，每个所述第1进口端管安装有第1支管调节风门；所述第1水平支管的左端通过转向节与位于混凝土层外部左侧的第1出口端管的进口端连通；各个所述左向冷却支管的第1出口端管的出口均连通到所述左向冷却总管；所述左向冷却总管的轴向中心向上连通有左向总引风管；在所述左向总引风管上安装有左向总调节风门；此外，左向总引风管的出口端高于各个左向冷却支管的进口端，以使冷却风在不借助外部机械动力的条件下，在风管内自然的从进口端流向出口端；
所述右向冷却风管子单元包括右向冷却总管以及n个右向冷却支管；所述右向冷却总管位于高温储罐基础混凝土层外部的右侧；每个所述右向冷却支管包括第2水平支管、第2进口端管和第2出口端管；各个所述右向冷却支管的水平支管部分平行等间隔铺设于与所述左向冷却支管共面的同一降温平面中，并且，所述右向冷却支管和所述左向冷却支管交错布置；每个所述第2水平支管的进口端通过转向节与位于混凝土层外部左侧的第2进口端管的出口连通；并且，每个所述第2进口端管安装有第2支管调节风门；所述第2水平支管的右端通过转向节与位于混凝土层外部的第2出口端管的进口端连通；各个所述右向冷却支管的第2出口端管的出口均连通到所述右向冷却总管；所述右向冷却总管的轴向中心向上连通有右向总引风管；在所述右向总引风管上安装有右向总调节风门；
因此，左向冷却支管自进口端向出口端形成向左流动的冷却风流，并且，由于冷却风在通过混凝土基础时被加热，温度逐渐升高，因此，左向冷却支管的上游温度低于下游温度；同时，右向冷却支管自进口端向出口端形成向右流动的冷却风流，并且，由于冷却风在通过混凝土基础时被加热，温度逐渐升高，因此，右向冷却支管的上游温度低于下游温度；而由于左向冷却支管和右向冷却支管平行交错布置，进而实现混凝土层在同一平面上的均匀冷却效果；
所述冷却温度自动控制单元包括总控制器以及多个温度测点；在高温储罐基础混凝土层的内部设置多个温度测点；各个所述温度测点的输出端连接到所述总控制器的输入端；所述总控制器的各个输出端分别与所述第1支管调节风门、第2支管调节风门、左向总调节风门和右向总调节风门连接。
2.根据权利要求1所述的高温储罐基础的自动控温冷却系统，其特征在于，所述左向冷却支管的进口、所述左向冷却总管上的所述左向总引风管的出口、所述右向冷却支管的进口、所述右向冷却总管上的所述右向总引风管的出口均为斜向下45°，并设置防护网。
3.根据权利要求1所述的高温储罐基础的自动控温冷却系统，其特征在于，所述温度测点设置于高温储罐基础混凝土层的内部且位于冷却支管的下方。
4.根据权利要求3所述的高温储罐基础的自动控温冷却系统，其特征在于，各个所述温度测点位于同一平面上，且在平面上呈圆形排列均匀布置。
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