CN108846194B - 一种熔盐罐的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种熔盐罐的设计方法，属于光热电站设备领域，包括如下步骤：A、储热熔盐总量的计算；B、根据储热熔盐总量计算冷盐罐和热盐罐的容积，同时需要考虑冷盐罐和热盐罐损坏或检修因素；C、根据冷盐罐和热盐罐的容积确定冷盐罐和热盐罐的高度和直径，同时冷盐罐和热盐罐高度的确定需要考虑立式熔盐泵的方式及最长泵轴能力因素；D、考虑冷盐罐和热盐罐熔盐排空因素确定冷盐罐和热盐罐罐底形状，本发明能够准确的进行熔盐罐容积计算，准确购买熔盐数量，节省采购成本，进而进行罐本体设计，节省钢材造价，同时保证了ＥＰＣ承包方在投标阶段和项目执行阶段提供依据并做出准确的评估。

Description

一种熔盐罐的设计方法

技术领域

本发明涉及熔盐罐设计，属于光热电站设备领域。

背景技术

光热作为一种清洁的可再生能源具有重要的能源战略地位，但是国内与国外光热技术存在较大差距，且面临国外技术封锁。其中在储热系统熔盐计算方面没有相关的计算标准，更没有成熟的设计计算方法，造成了熔盐计算的不准确性，进而导致熔盐储罐容积计算的误差。熔盐计算的不准确性不仅影响光热电站的效益，性能不能保证，还影响了投资造价，对EPC的成本控制很难掌控。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种熔盐罐的设计方法，能够得出一个准确的储热系统熔盐总量，进而得出准确的熔盐储罐容积，节省熔盐采购成本及钢材造价，提高光热电站效益。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种熔盐罐的设计方法，包括如下步骤：

A、储热熔盐总量的计算；

B、根据储热熔盐总量计算冷盐罐和热盐罐的容积，同时需要考虑冷盐罐和热盐罐损坏或检修因素；

C、根据冷盐罐和热盐罐的容积确定冷盐罐和热盐罐的高度和直径，同时冷盐罐和热盐罐高度的确定需要考虑立式熔盐泵的方式及最长泵轴能力因素；

D、考虑冷盐罐和热盐罐熔盐排空因素确定冷盐罐和热盐罐罐底形状。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤A中储热熔盐总量为有效熔盐量、储罐中残留熔盐量和设备管道内熔盐量的总和。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述冷盐罐和热盐罐容积均不小于储热熔盐总量。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述冷盐罐和热盐罐的高度受限于熔盐泵的轴长度。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述冷盐罐和热盐罐罐底为具有一定斜度的底面，罐底设置有排放口。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述有效熔盐量M1＝Qt/Cp/(Th-Tc)，其中，M1为有效熔盐量，Qt为储热总容量，Th为热盐罐温度，Tc为冷盐罐温度，Cp为熔盐平均比热容。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

A、能够准确的计算储热熔盐总量，节约熔盐采购成本及满足储热系统储热能力的需求；

B、能够准确地计算熔盐储罐的容积，节省了钢材造价，保证了EPC承包方在投标阶段和项目执行阶段提供依据并做出准确的评估；

C、冷盐罐和热盐罐容积均不少于储热熔盐总量，充分考虑到了冷盐罐、热盐罐有一个损害或者检修时的需要；

D、冷盐罐和热盐罐罐底为锥形，使得熔盐能够完全从熔盐罐排空。

附图说明

图1是本发明原理框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

如图1所示，熔盐罐的设计方法，首先要先计算出储热熔盐总量，储热熔盐总量是有效熔盐量、储罐中残留熔盐量和设备管道内熔盐量三者的总和，有效熔盐量根据M1＝Qt/Cp/(Th-Tc)计算可得，其中，M1为有效熔盐量，Qt为储热总容量，根据全厂性能软件分析计算所得，Th为热盐罐温度，Tc为冷盐罐温度，Th和Tc根据设备运行条件已知，Cp为熔盐平均比热容，知道熔盐的平均温度即可查得，有效熔盐量根据具体项目要求进行计算，不同项目为不同的具体值；储罐中残留熔盐量是泵抽取熔盐时由于存在死角不会完全排净，会有一部分残留，对于某个项目来说，残留量为一固定值；设备管道内熔盐量是因为管道运行时充装占位用的容积，对于某个项目来说也为一固定值。不同项目中有效熔盐量、储罐中残留熔盐量和设备管道内熔盐量均为具体值，三者相加就会得到储热熔盐总量。

熔盐储罐分为冷盐储罐和热盐储罐，考虑到有一个熔盐储罐损坏或者检修时一个熔盐储罐必须充装所有熔盐量，每个熔盐储罐的容积就要根据储热熔盐总量来计算，而不是分量，即冷盐罐和热盐罐容积均不小于储热熔盐总量；考虑到立式熔盐泵的方式及最长泵轴能力，由于熔盐储罐的高度受限于熔盐泵最长泵轴长度，根据现有熔盐泵最长泵轴长度即可确定熔盐储罐的高度一般为14m，知道熔盐储罐的容积和高度，即可求出他的直径；另外为了熔盐的完全排净，熔盐储罐的底部会设计成倒具有一定斜度的底面，具有一定斜度的底面的容积量也要考虑到熔盐储罐的容积计算中，该容积量为一固定值，根据储热熔盐总量值，考虑冷、热盐罐损坏或检修因素、立式熔盐泵的方式及最长泵轴能力因素及熔盐排空因素就会得出一个比较准确的熔盐储罐容积值，进而进行罐本体的设计。

根据某光热投标项目中，进行盐罐尺寸计算，详细过程如下：

1、有效熔盐量M1

储热总容量：Qt＝1352MWht(根据全厂性能软件分析计算)

热盐罐温度：Th＝555℃

冷盐罐温度：Tc＝298℃

熔盐平均比热容：Cp＝1516KJ/Kg℃

有效熔盐量M1＝Qt/Cp/(Th-Tc)＝12492428Kg

2、储罐中残留熔盐量M2

2.1冷盐罐残留熔盐量

冷盐罐残留液位：Hhc＝0.95m

冷盐罐内径:Rc＝28.48m(需多次输入迭代计算，满足最终值与计算值相同)

冷盐罐罐底设计坡度：P＝1.5％

冷盐罐坡度体积：Vp＝S*h/3＝45.4m³

冷盐罐残留熔盐量:Mc＝1064000Kg

2.2热盐罐残留熔盐量

热盐罐残留液位：Hhc＝0.8m

热盐罐内径:Rh＝28.48m(需多次输入迭代计算，满足最终值与计算值相同)

热盐罐罐底设计坡度：P＝1.5％

热盐罐坡度体积：Vp＝S*h/3＝45.4m³(熔盐排空考虑)

热盐罐残留熔盐量:Mh＝806460Kg

储罐中残留熔盐量＝冷盐罐残留熔盐量+热盐罐残留熔盐量＝1870460Kg(罐损害或者一个检修时考虑)

储罐中残留的熔盐量M2＝冷盐罐残留熔盐量+热盐罐残留熔盐量＝2934460Kg

3、设备管道内熔盐量M3

3.1管道熔盐量

管道内径mm	管道长度m	熔盐量Kg
				289	120	14959.88615	m<sub>1</sub>
363	550	108175.0978	m<sub>2</sub>
				398	550	118856.6633	m<sub>3</sub>
254.46	180	16648.43763	m<sub>4</sub>

管道熔盐量＝m₁+m₂+m₃+m₄＝258640Kg

3.2设备内熔盐量

设备熔盐量＝m'₁+m'₂+m'₃+m'₄＝203331Kg

设备管道内熔盐量M3＝管道熔盐量+设备熔盐量＝461971Kg

5、储热熔盐总量计算

M＝M1+M2+M3＝15888859Kg

6、冷、热盐罐尺寸计算

熔盐密度：ρ＝1740Kg/m³

全厂实际需要熔盐体积:V1＝M/ρ＝9131.5m³

罐总体积(考虑坡度)：V＝V1+Vp＝9176.9m³

罐设计直段高度：H＝14m(根据熔盐泵轴长度定)

储罐直段安全余量：Ha＝0.5m

罐设计直径:R＝[4*V/π*(H-Ha)]^0.5＝29.43m迭代计算，满足最终值与计算值相同)

最终罐设计直径：29.43m,高度14m。

Claims (6)

1.一种熔盐罐的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、储热熔盐总量的计算；

B、根据储热熔盐总量计算冷盐罐和热盐罐的容积，同时需要考虑冷盐罐和热盐罐损坏或检修因素；

C、根据冷盐罐和热盐罐的容积确定冷盐罐和热盐罐的高度和直径，同时冷盐罐和热盐罐高度的确定需要考虑立式熔盐泵的方式及最长泵轴能力因素；

D、考虑冷盐罐和热盐罐熔盐排空因素确定冷盐罐和热盐罐罐底形状。

2.根据权利要求1所述的一种熔盐罐的设计方法，其特征在于：所述步骤A中储热熔盐总量为有效熔盐量、储罐中残留熔盐量和设备管道内熔盐量的总和。

3.根据权利要求1所述的一种熔盐罐的设计方法，其特征在于：所述冷盐罐和热盐罐容积均不小于储热熔盐总量。

4.根据权利要求1所述的一种熔盐罐的设计方法，其特征在于：所述冷盐罐和热盐罐的高度受限于熔盐泵的轴长度。

5.根据权利要求1所述的一种熔盐罐的设计方法，其特征在于：所述冷盐罐和热盐罐罐底为具有斜度的底面，罐底设置有排放口。

6.根据权利要求2所述的一种熔盐罐的设计方法，其特征在于：所述有效熔盐量M1=Qt/Cp/(Th-Tc)，其中，M1为有效熔盐量，Qt为储热总容量，Th为热盐罐温度，Tc为冷盐罐温度，Cp为熔盐平均比热容。

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