CN108413795A - 一种高低温熔融盐单罐储热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高低温熔融盐单罐储热装置，所述高低温熔融盐单罐储热装置包括：空心的罐体，所述罐体顶部设有高温熔融盐进出机构，所述罐体底部设有低温熔融盐进出机构；第一隔板，所述第一隔板可移动地设置在罐体内，所述第一隔板上设有若干个第一通孔；第二隔板，所述第二隔板可移动地设置在罐体，并位于第一隔板下方，所述第二隔板与第一隔板之间设有斜温层，所述第二隔板上设有若干个第二通孔，第二通孔、斜温层和第一通孔依次连通。本发明采用单罐结构，大大节约了成本，在蓄热与放热过程中，能够保持稳定，并且减少了低温熔融盐换热导致的热量损失。

Description

一种高低温熔融盐单罐储热装置

技术领域

本发明涉及光热发电储热技术领域，具体涉及一种高低温熔融盐单罐储热装置。

背景技术

在新能源利用中，太阳能热发电，通常叫做聚光式太阳能发电，是当下极具发展前景的新能源形式之一。其通过聚集太阳辐射获得热能，将热能转化成高温蒸汽，蒸汽驱动汽轮机发电。按照集热的形式可以划分为槽式发电、塔式发电和碟式发电。目前来看，槽式电站数量最多，是全球内技术与成本都比较成熟的类型，数量约是运营与在建总数的80％，塔式电站占比超过11％，碟式电站最少，占比不足9％。太阳热能的集热效率，不仅仅在于集热器的转换效率，还在于整套系统传热环节中的传热效率，可靠的系统设计与优良的设备性能可以极大的提升太阳能热利用效率，减少能源浪费，提高能力密度。

新兴能源现在成为部分国家新增能源的主体成分，目前绝大多数发达国家与经济体已经着手或已经制订了支持能源科技创新的相关规划，为摆脱能源危机，各国都寄希望于在接下来新的一轮能源行业技术革命中充分获得主动权。

现有的储热装置分为双罐储热装置和单罐储热装置，双罐储热装置成本高，单位体积储热量小，而单罐储热装置的斜温层分布不明显。

发明内容

本发明为了解决上述问题，从而提供一种成本低、换热效率高的高低温熔融盐单罐储热装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高低温熔融盐单罐储热装置，所述高低温熔融盐单罐储热装置包括：

空心的罐体，所述罐体顶部设有高温熔融盐进出机构，所述罐体底部设有低温熔融盐进出机构；

第一隔板，所述第一隔板可移动地设置在罐体内，所述第一隔板上设有若干个第一通孔；

第二隔板，所述第二隔板可移动地设置在罐体，并位于第一隔板下方，所述第二隔板与第一隔板之间设有多孔填充材料构成的斜温层，所述第二隔板上设有若干个第二通孔，第二通孔、斜温层和第一通孔依次连通。

在本发明的一个优选实施例中，所述高温熔融盐进出机构包括高温熔融盐进出液管和第一均流板，所述高温熔融盐进出液管安插在罐体的顶部，所述第一均流板设置在高温熔融盐进出液管底部，并与高温熔融盐进出液管连通，所述低温熔融盐进出机构包括低温熔融盐进出液管和第二均流板，所述低温熔融盐进出液管安插在罐体的底部，所述第二均流板设置在低温熔融盐进出液管的顶端，并与低温熔融盐进出液管连通。

在本发明的一个优选实施例中，所述第一隔板为不锈钢隔板。

在本发明的一个优选实施例中，所述第二隔板为高温陶瓷隔板。

在本发明的一个优选实施例中，所述斜温层由多孔介质填充材料填充在第一隔板与第二隔板之间形成。

在本发明的一个优选实施例中，多孔介质填充材料由2:1的石英岩与硅质粗砂构成，多孔介质填充材料组成的斜温层，随着可移动隔板上下移动实现高低温熔融盐进出口处温度保持稳定。

在本发明的一个优选实施例中，第一隔板与第二隔板之间设有若干个不锈钢无缝钢管，每个不锈钢无缝钢管嵌入在隔板中，一端与高低温熔融盐空腔连接，另一端与斜温层连通。

本发明的有益效果是：

本发明采用单罐结构，大大节约了成本，在蓄热与放热过程中，能够保持稳定，并且减少了低温熔融盐换热导致的热量损失。

第一隔板、第二隔板由不同导热系数材质组成，设有若干个不锈钢无缝钢管，使熔融盐均匀恒温进入填充材料，使斜温层温度分布均匀稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为第一隔板与第二隔板之间的配合示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1和图2，本发明提供的高低温熔融盐单罐储热装置，其包括空心的罐体100、第一隔板200和第二隔板300。

罐体100，其为密封立式结构，在其顶部设有高温熔融盐进出机构，所述罐体100底部设有低温熔融盐进出机构，高温熔融盐可通过高温熔融盐进出机构在罐体100顶部进出，低温熔融盐可通过低温熔融盐进出机构在罐体100底部进出。

高温熔融盐进出机构包括高温熔融盐进出液管410和第一均流板420，高温熔融盐进出液管410安插在罐体100的顶部，高温熔融盐通过高温熔融盐进出液管410进出。

第一均流板420设置在高温熔融盐进出液管410底部，具体与罐体100焊接固定，第一均流板420与高温熔融盐进出液管410连通，第一均流板420是便于高温熔融盐通过高温熔融盐进出液管410注入与流出时，平面尺寸上分布更均匀，利于温度分布。

低温熔融盐进出机构包括低温熔融盐进出液管430和第二均流板440，低温熔融盐进出液管430安插在罐体100的底部，低温熔融盐通过低温熔融盐进出液管430进出。

第二均流板440设置在低温熔融盐进出液管430顶部，具体与罐体100焊接固定，第二均流板440与低温熔融盐进出液管430连通，第二均流板440是便于低温熔融盐通过低温熔融盐进出液管430注入与流出时，平面尺寸上分布更均匀，利于温度分布。

第一隔板200，其可移动地设置在罐体100内，具体可通过在罐体100内臂上设置滑槽，而第一隔板200两端设有与滑槽对应配合的滑轮。

第一隔板200位于罐体100的上方，其与第一均流板420之间可形成高温熔融盐腔体，在第一隔板200上设有若干个第一通孔210，第一隔板200上方的高温熔融盐可通过第一通孔210流到第一隔板200下方。

第二隔板300，其可移动地设置在罐体100内，其位于第一隔板200下方，与第一隔板200对称设置，其具体也可通过在第二隔板300两端设有与滑槽对应配合的滑轮。

第二隔板300与第二均流板440之间可形成低温熔融盐腔体，在第二隔板300上设有若干个第二通孔310，并且每个第二通孔310与一个第一通孔210连通，这样低温熔融盐腔体与高温熔融盐腔体通过第一隔板200和第二隔板300可相互连通，当罐体100填充满熔融盐时，当通过高温熔融盐进出机构或低温熔融盐进出机构抽取熔融盐时，第一隔板200和第二隔板300可向上移动或向下移动，当再填充补满熔融盐时，第一隔板200和第二隔板300又会沿着相反方向移动。

在第一隔板200与第二隔板300之间设有斜温层500，斜温层500由多孔介质填充材料填充在第一隔板200与第二隔板300之间形成，其依靠液态熔融盐的显热与固态多孔介质的显热来蓄热,斜温层500可随着可移动隔板上下移动实现高低温熔融盐进出口处温度保持稳定的目的。

本申请中的第一隔板200与第二隔板300相当于板式换热器，第一隔板200与第二隔板300承担了高低温熔融盐流通、及与多孔蓄热介质换热的功能。

第一隔板200具体为不锈钢隔板，而第二隔板300具体为高温陶瓷隔板，由于高温陶瓷材料具有良好的隔热性，使在填充材料与低温熔融盐区形成一个较明显的温度梯度，减少了低温熔融盐换热导致的热量损失。

多孔介质填充材料由2:1的石英岩与硅质粗砂构成，这样使得斜温层500具有良好的相容性与长期稳定性，温度分层更均匀，温差更小，在蓄热与放热过程中，能够保持稳定。

第一通孔210与第二通孔310之间的连通具体通过在第一隔板200与第二隔板300之间设有若干个不锈钢无缝钢管600，不锈钢无缝钢管600规格为φ20mm，每个不锈钢无缝钢管600可穿过多孔介质填充材料，每个不锈钢无缝钢管600一端与一个第一通孔210连通，另一端与一个第二通孔310连通，这样既能便于第一隔板200与第二隔板300之间的连通，又提高了第一隔板200与第二隔板300之间的支撑强度。

另外，在罐体100内均匀分布有若干个热电偶，通过这些热电偶可同时监测罐体100内高低温熔融盐温度和填充材料温度。

本申请的具体工作原理如下：

本申请利用罐体100中间的储热介质的密度与温度的关系，形成一定的温度分层，当高温熔融盐液在罐体100的顶部由高温熔融盐进出液管410被高温泵抽出时，经过光热系统的换热器冷却后，由罐体100底部的低温熔融盐进出液管430再进入罐体100内时，熔融盐经由第一隔板200、第二隔板300和多孔介质填充材料换热，在罐体100的中间形成一个温度梯度均匀的自然分层，即斜温层500；

同样的，当低温熔融盐液在罐体100的底部由低温熔融盐进出液管430被低温泵抽出，经过相应换热器加热后，由罐体100顶部的高温熔融盐进出液管410再进入罐体100内时，同样会在罐体100的中间形成一个温度梯度均匀的自然分层；

温度分层其效果类似冷热隔离装置，能使得斜温层500以上熔融盐液保持高温，斜温层500以下熔融盐液保持低温；

而由多孔介质填料形成的斜温层500可随着熔融盐液减少，进行上下移动，这样可保证抽出的熔融盐液能够保持恒温，当斜温层500到达罐体100的顶部或底部时，抽出的熔融盐液的温度会发生显著变化，此时蓄热量全部释放完毕。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种高低温熔融盐单罐储热装置，其特征在于，所述高低温熔融盐单罐储热装置包括：

空心的罐体，所述罐体顶部设有高温熔融盐进出机构，所述罐体底部设有低温熔融盐进出机构；

第一隔板，所述第一隔板可移动地设置在罐体内，所述第一隔板上设有若干个第一通孔；

第二隔板，所述第二隔板可移动地设置在罐体，并位于第一隔板下方，所述第二隔板与第一隔板之间设有多孔填充材料构成的斜温层，所述第二隔板上设有若干个第二通孔，第二通孔、斜温层和第一通孔依次连通。

2.根据权利要求1所述的一种高低温熔融盐单罐储热装置，其特征在于，所述高温熔融盐进出机构包括高温熔融盐进出液管和第一均流板，所述高温熔融盐进出液管安插在罐体的顶部，所述第一均流板设置在高温熔融盐进出液管底部，并与高温熔融盐进出液管连通，所述低温熔融盐进出机构包括低温熔融盐进出液管和第二均流板，所述低温熔融盐进出液管安插在罐体的底部，所述第二均流板设置在低温熔融盐进出液管的顶端，并与低温熔融盐进出液管连通。

3.根据权利要求1所述的一种高低温熔融盐单罐储热装置，其特征在于，所述第一隔板为不锈钢隔板。

4.根据权利要求1所述的一种高低温熔融盐单罐储热装置，其特征在于，所述第二隔板为高温陶瓷隔板。

5.根据权利要求1所述的一种高低温熔融盐单罐储热装置，其特征在于，所述斜温层由多孔介质填充材料填充在第一隔板与第二隔板之间形成。

6.根据权利要求1所述的一种高低温熔融盐单罐储热装置，其特征在于，多孔介质填充材料由2:1的石英岩与硅质粗砂构成，多孔介质填充材料组成的斜温层，随着可移动隔板上下移动实现高低温熔融盐进出口处温度保持稳定。

7.根据权利要求5所述的一种高低温熔融盐单罐储热装置，其特征在于，第一隔板与第二隔板之间设有若干个不锈钢无缝钢管，每个不锈钢无缝钢管嵌入在隔板中，一端与高低温熔融盐空腔连接，另一端与斜温层连通。