CN110094711A - 一种熔盐储热电锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种熔盐储热电锅炉，和传统熔盐电蓄热系统相比，本技术中，不需要任何的高低温熔盐泵、熔盐阀及熔盐管路等辅助设施，把原有熔盐电蓄热技术由一套复杂的系统简单化，极大降低了初投资成本，为熔盐电蓄热普及化应用开启了一个全新的局面。该熔盐储热电锅炉不仅可以供汽、供暖，在结合了蒸汽型溴化锂制冷机组后，还能在夏天供冷，在冬天不仅能供暖，而且还能供热水，如果换热介质为空气的话，该熔盐储热电锅炉还可以提供热风，供工农业产品的烘干用。这样的设计大大提高了设备的利用率，节省了大量的初投资。

Description

一种熔盐储热电锅炉

技术领域

本发明公开了一种熔盐储热电锅炉，尤其涉及弃风弃光及谷电加热的熔盐储热电锅炉，属于熔盐蓄热技术领域。

背景技术

熔盐蓄热储能目前在我国是一项新技术，其用于储能的工艺流程还是基本沿用国外的熔盐应用方式，熔盐的加热储能、换热结构十分复杂；就用于熔盐储能采暖来说，国内几家公司采用高温熔盐罐、低温熔盐罐、熔盐泵循环、管道保温伴热、高温换热、低温换热、然后才可以向供暖管道提供热水。熔盐加热；由熔盐泵将低温熔盐液体、通过熔盐电加热器、循环至高温熔盐罐存储，换热使用时由熔盐泵把高温熔盐罐的熔盐液体抽出、通过熔盐/导热油交换器、再由导热油/水交换器加热水，然后提供给供暖用户使用，通过交换器降温的熔盐液体通过管道流回低温熔盐罐。由于二次换热、热效率不能充分利用，由于分离加热、管道输送、热量损失大，而且设备相当复杂、整个加热换热流程很难控制，高温熔盐液体循环对设备、管道、材料要求相当高而且存在安全隐患等缺点。而且整个循环系统必须进行伴热，一旦伴热系统停止、管道阀门温度低于熔盐凝固点时，熔盐液体即会凝固、造成整个循环系统报废，产生巨大的损失。而且由于伴热消耗能源，高温熔盐循环热量散失，造成熔盐蓄热储能系统效率低下，复杂的加热换热系统无异大大增加了基础投资成本。

现有技术中，熔盐蓄热因其具有良好的性价比，已经得到了广泛应用。目前常用的双罐熔盐蓄热中冷、热熔盐分别储存于不同的罐体，参与换热的熔盐温度恒定，有利于稳定输出发电用高品质蒸汽，但双罐设计成本较高、循环管路较多，因此其能量损失较多，熔盐易凝固造成系统高风险，不适用于小型供暖系统中。鉴于此，如何提供一种结构简单、成本低廉、热效率利用高、能移峰填谷，使用谷期电力进行工作的熔盐电蓄热锅炉是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体化的熔盐储热电锅炉，和传统熔盐电蓄热系统相比，本技术中，不需要任何的高低温熔盐泵、熔盐阀及熔盐管路，把原有熔盐电蓄热技术由一套复杂的系统简单化，极大降低了初投资成本，为熔盐电蓄热普及化应用开启了一个全新的局面。

该熔盐储热电锅炉不仅可以供汽、供暖，在结合了蒸汽型溴化锂制冷机组后，还能在夏天供冷，在冬天不仅能供暖，而且还能供热水，如果换热介质为空气的话，该熔盐电蓄热锅炉还可以提供热风，供工农业产品的烘干用。这样的设计大大提高了设备的利用率，节省了大量的初投资。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种熔盐储热电锅炉，包括熔盐换热器、熔盐单储罐、电加热器、熔盐、电源控制总成组成，其特征在于，该加热器和熔盐设置在所述的熔盐单储罐内；该加热器为高温电加热器，且和电源控制总成连接，其电加热段处于该熔盐的液位下；该熔盐换热器整体呈立式储罐状，设置在该熔盐单储罐的四周，其上设置有冷换热介质进口、热换热介质出口、热熔盐进口和冷熔盐出口，该冷熔盐出口整体呈管状设置在该熔盐换热器的底端中轴线上，直通该熔盐单储罐的底部，该熔盐单储罐的上部侧面上设置有若干处于熔盐液位以下的热熔盐出口，该热熔盐出口和该热熔盐进口连接；该熔盐换热器的中轴线上设置有转动轴套管和熔盐电动推送装置，该熔盐电动推送装置包含变频电机、转动轴和桨叶，该转动轴设置在该转动轴套管内，其上端连接该变频电机，其下端则连接该桨叶，该桨叶设置在所述的冷熔盐出口内且旋转时能形成推送力，以推送熔盐的流动。通常，换热腔内所走的换热介质为水或水汽混合介质，但该换热腔内的换热介质也可以是导热油或空气等，根据需要而定。

在上述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于：该熔盐换热器为立式管式熔盐换热器，包括壳体、上管箱、下管箱和换热管组成，其中轴线上设置有转动轴套管和熔盐电动推送装置，该转动轴套管贯穿该上管箱和下管箱，该换热管上端穿过上管板与上管箱连通，该换热管下端穿过下管板与下管箱连通，该壳体呈圆柱体容器状，其上端口和该上管板连接；该下管板的外径小于该壳体的内径，两者形成一定的可供熔盐流过的间隙；该壳体的上部侧面上设置有热熔盐进口，其底端中轴线上设置有冷熔盐出口，所述的桨叶设置在该冷熔盐出口内，该上管箱上开设有换热介质出口，该下管箱上开设有换热介质进口。

在上述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于：该熔盐换热器整体呈立式储罐状，其上部为换热腔，其下部为容器状壳体，其中轴线上设置有转动轴套管和熔盐电动推送装置，该转动轴套管贯穿该换热腔后直达该壳体的底部，该换热腔的底部设置有一上管板，该上管板和该壳体的上端口连接，若干热管贯穿该上管板，其中热管的散热段设置在该换热腔内，热管的吸热段设置在该壳体内，其中，冷换热介质进口设置在换热腔的下侧部，热换热介质出口设置在该换热腔的上部，热熔盐进口设置在壳体的上侧部，冷熔盐出口设置在该壳体的底部中轴线上，所述的桨叶设置在该冷熔盐出口内。

在上述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于：所述的熔盐单储罐包括罐体、罐盖，该罐盖上还开设有若干连通罐体的接口；该电加热器布置于该罐盖上并伸入至罐体内；该罐盖上表面设置有隔热保温层。通常，该罐盖上开设的若干贯通储罐内的接口可以作为常压出口或熔盐灌装口，或温度传感器的插口，或为熔盐液位计的插入口。

在上述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于：所述的熔盐电动推送装置包括变频电机、电机安装座、隔热联轴器、推力球轴承、推力球轴承安装座、耐高温隔热垫、固定安装底座、转动轴、深沟球轴承、桨叶；所述的转动轴套管的两端口内各设置有一个深沟球轴承，所述的转动轴设置在该转动轴套管内且通过该深沟球轴承形成转动配合；所述的推力球轴承安装在该推力球轴承安装座上，该电机安装座和推力球轴承安装座依次安装在所述的固定安装底座上且在推力球轴承安装座和固定安装底座之间设置有该耐高温隔热垫，该转动轴的上端穿过该推力球轴承后和所述的隔热联轴器连接，其下端则连接该桨叶，该桨叶处于所述的冷熔盐出口内且旋转时能形成向下的推送力，以推送熔盐的流动；该变频电机安装在所述的电机安装座上。

在上述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于：该热管的散热段或吸热段，或者散热段和吸热段上设置有导热翅片。

在上述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于：该换热管成列管状设置，且其上设置有若干折流板。

在上述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于：该热管成列管状设置，且其上设置有若干折流板。

在上述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于：该壳体的上端口设置有环状连接法兰，且该壳体通过所述的热熔盐进口和权利要求1中所述的热熔盐出口连为一体结构，该冷熔盐出口直通熔盐单储罐的底部内，该连接法兰和所述的上管板通过螺栓螺母连接。

在上述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于：在该熔盐换热器或熔盐单储罐内，或者，在该熔盐换热器和熔盐单储罐内分别设置有温度探头。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。附图仅提供参考和说明用，并非用来对本发明加以限制。

图1是本发明提供的一种熔盐储热电锅炉的结构示意图；

图2是本发明提供的一种熔盐单储罐的结构示意图；

图3是本发明提供的一种熔盐换热器剥离壳体后的结构示意图；

图4是本发明提供的另一种熔盐换热器剥离壳体后结构示意图；

图5是本发明提供的另一种熔盐电动推送装置的结构示意图；

图6是本发明提供的图3中标示的A局部放大图。

图中：熔盐换热器1、熔盐单储罐2、电加热器3、熔盐4、电源控制总成5、熔盐电动推送装置6、变频电机6a、电机安装座6b、隔热联轴器6c、推力球轴承6d、推力球轴承安装座6e、耐高温隔热垫6f、固定安装底座6g、长轴6i、深沟球轴承6j、桨叶6k、温度探头7、汽水分离器8、除沫器9、换热腔10、冷介质进口10a、热介质出口10b、壳体11、热熔盐进口11a、冷熔盐出口管11b、连接法兰11c、上管箱12、上管板12a、下管箱13、下管板13a、换热管14、热管15、散热段15a、吸热段15b、导热翅片15c、转动轴套管16、折流板17、罐体20、罐盖21、接口22。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1：

如图1、图2、图3、图5和图6所示，一种熔盐储热电锅炉，包括熔盐换热器1、熔盐单储罐2、电加热器3、熔盐4、电源控制总成5组成，该电加热器3的加热段伸入该熔盐单储罐2内，且处于该熔盐4的液位下（图1和图2中储罐上部的虚线标示），且和该电源控制总成5连接。虽然，在图上没有画出熔盐换热器1外保温层，但实际应用中，是有外保温层的。

该熔盐换热器1整体呈立式储罐状，设置在该熔盐单储罐2的四周，其上设置有冷换热介质进口10a、热换热介质出口10b、热熔盐进口11a和冷熔盐出口11b，该冷熔盐出口11b整体呈管状设置在该熔盐换热器1的底端中轴线上，直通该熔盐单储罐2的底部内，该熔盐单储罐2的上部侧面上设置有若干处于熔盐液位以下的热熔盐出口2a，该热熔盐出口2a和该热熔盐进口11a连接；该熔盐换热器1的中轴线上设置有转动轴套管16和熔盐电动推送装置6，该熔盐电动推送装置6包含变频电机6a、转动轴6i和桨叶6k，该转动轴6i设置在该转动轴套管16内，其上端连接该变频电机6a，其下端则连接该桨叶6k，该桨叶6k设置在冷熔盐出口11b内且旋转时能形成推送力，以推送熔盐4的流动。通常，换热腔内所走的换热介质为水或水汽混合介质，但该换热腔内的换热介质也可以是导热油或空气等，根据需要而定。

本实施例中，该熔盐换热器1为立式管式熔盐换热器，包括壳体11、上管箱12、下管箱13和换热管14组成，其中轴线上设置有转动轴套管16和熔盐电动推送装置6，该转动轴套管16贯穿该上管箱12和下管箱13，该换热管14上端穿过上管板12a与上管箱12连通，该换热管14下端穿过下管板13a与下管箱13连通，该壳体11呈圆柱体容器状，其上端口和该上管板12a连接；该下管板13a的外径小于该壳体11的内径，两者形成一定的可供熔盐流过的间隙；该壳体11的上部侧面上设置有热熔盐进口11a，其底端中轴线上设置有冷熔盐出口11b，桨叶6k设置在该冷熔盐出口11b内，该上管箱12上开设有换热介质出口10b，该下管箱13上开设有换热介质进口10a，且换热介质进口10a和换热介质出口10b均从该熔盐换热器1的顶部伸出。

本实施例中，该壳体11的上端口设置有一环状连接法兰11c，且该壳体11通过热熔盐进口11a和热熔盐出口2a焊接为一体结构，管状的冷熔盐出口11b直通熔盐单储罐2的底部内且和熔盐单储罐2焊接成一体，该连接法兰11c和上管板12a通过螺栓螺母连接。

本实施例中，该熔盐单储罐2包括罐体20、罐盖21，该罐盖21上还开设有若干连通罐体的接口22；该电加热器4布置于该罐盖21上并伸入至罐体20内，该电加热器4的加热段处于该熔盐5的液位下；该罐盖21上表面设置有隔热保温层。通常，该罐盖上开设的若干贯通储罐内的接口22可以作为常压出口或熔盐灌装口，或温度传感器的插口，或为熔盐液位计的插入口。

本实施例中，该熔盐电动推送装置6包括变频电机6a、电机安装座6b、隔热联轴器6c、推力球轴承6d、推力球轴承安装座6e、耐高温隔热垫6f、固定安装底座6g、转动轴6i、深沟球轴承6j、桨叶6k；转动轴套管16的两端口内各设置有一个深沟球轴承6j，转动轴6i设置在该转动轴套管16内且通过该深沟球轴承6j形成转动配合；推力球轴承6d安装在该推力球轴承安装座6e上，该电机安装座6b和推力球轴承安装座6e依次安装在所述的固定安装底座6g上且在推力球轴承安装座6e和固定安装底座6g之间设置有该耐高温隔热垫6f，该转动轴6i的上端穿过该推力球轴承6d后和所述的隔热联轴器6c连接，其下端则连接该桨叶6k，该桨叶6k处于所述的冷熔盐出口11b内且旋转时能形成向下的推送力，以推送熔盐的流动；该变频电机6a安装在电机安装座6b上。

本实施例中，该换热管14成列管状设置，且其上设置有若干折流板17。

本实施例中，在该熔盐换热器1和熔盐单储罐2内分别设置有温度探头7。

实施例2：

如图4所示，该熔盐换热器1为立式管式熔盐换热器，包括壳体11、上管箱12、下管箱13和换热管14组成，其中轴线上设置有转动轴套管16和熔盐电动推送装置6，该转动轴套管16贯穿该上管箱12和下管箱13，该换热管14上端穿过上管板12a与上管箱12连通，该换热管14下端穿过下管板13a与下管箱13连通，该壳体11呈圆柱体容器状，其上端口和该上管板12a连接；该下管板13a的外径小于该壳体11的内径，两者形成一定的可供熔盐流过的间隙；该壳体11的上部侧面上设置有热熔盐进口11a，其底端中轴线上设置有冷熔盐出口11b，桨叶6k设置在该冷熔盐出口11b内，该上管箱12上开设有换热介质出口10b，该下管箱13上开设有换热介质进口10a，且换热介质进口10a和换热介质出口10b均从该熔盐换热器1的顶部伸出。

本实施例中，该壳体11的上端口设置有一环状连接法兰11c，且该壳体11通过热熔盐进口11a和热熔盐出口2a焊接为一体结构，管状的冷熔盐出口11b直通熔盐单储罐2的底部内且和熔盐单储罐2焊接成一体，该连接法兰11c和上管板12a通过螺栓螺母连接。

本实施例中，该热管15的散热段15a上设置有导热翅片15c。该热管15成列管状设置，且其上设置有若干折流板17。

其他的参照实施例1，在此不再一一赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了熔盐换热器、熔盐单储罐、电加热器、熔盐、电源控制总成、熔盐电动推送装置、变频电机、电机安装座、隔热联轴器、推力球轴承、推力球轴承安装座、耐高温隔热垫、固定安装底座、长轴、深沟球轴承、桨叶、温度探头、汽水分离器、除沫器、换热腔、冷介质进口、热介质出口、壳体、热熔盐进口、冷熔盐出口、连接法兰、上管箱、上管板、下管箱、下管板、换热管、热管、散热段、吸热段、导热翅片、转动轴套管、折流板、罐体、罐盖、接口等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。本技术中以熔盐作为蓄热材料，但并不局限于熔盐一种蓄热材料，使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种熔盐储热电锅炉，包括熔盐换热器（1）、熔盐单储罐（2）、电加热器（3）、熔盐（4）、电源控制总成（5）组成，其特征在于，该加热器（3）和熔盐（4）设置在所述的熔盐单储罐（2）内；该加热器（3）为高温电加热器，且和电源控制总成（5）连接，其电加热段处于该熔盐（4）的液位下；该熔盐换热器（1）整体呈立式储罐状，设置在该熔盐单储罐（2）的四周，其上设置有冷换热介质进口（10a）、热换热介质出口（10b）、热熔盐进口（11a）和冷熔盐出口（11b），该冷熔盐出口（11b）整体呈管状设置在该熔盐换热器（1）的底端中轴线上，直通该熔盐单储罐（2）的底部内，该熔盐单储罐（2）的上部侧面上设置有若干处于熔盐液位以下的热熔盐出口（2a），该热熔盐出口（2a）和该热熔盐进口（11a）连接；该熔盐换热器（1）的中轴线上设置有转动轴套管（16）和熔盐电动推送装置（6），该熔盐电动推送装置（6）包含变频电机（6a）、转动轴（6i）和桨叶（6k），该转动轴（6i）设置在该转动轴套管（16）内，其上端连接该变频电机（6a），其下端则连接该桨叶（6k），该桨叶（6k）设置在所述的冷熔盐出口（11b）内且旋转时能形成推送力，以推送熔盐（4）的流动。

2.根据权利要求1所述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于，该熔盐换热器（1）为立式管式熔盐换热器，包括壳体（11）、上管箱（12）、下管箱（13）和换热管（14）组成，其中轴线上设置有转动轴套管（16）和熔盐电动推送装置（6），该转动轴套管（16）贯穿该上管箱（12）和下管箱（13），该换热管（14）上端穿过上管板（12a）与上管箱（12）连通，该换热管（14）下端穿过下管板（13a）与下管箱（13）连通，该壳体（11）呈圆柱体容器状，其上端口和该上管板（12a）连接；该下管板（13a）的外径小于该壳体（11）的内径，两者形成一定的可供熔盐流过的间隙；该壳体（11）的上部侧面上设置有热熔盐进口（11a），其底端中轴线上设置有冷熔盐出口（11b），所述的桨叶（6k）设置在该冷熔盐出口（11b）内，该上管箱（12）上开设有换热介质出口（10b），该下管箱（13）上开设有换热介质进口（10a）。

3.根据权利要求1所述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于，该熔盐换热器（1）整体呈立式储罐状，其上部为换热腔（10），其下部为容器状壳体（11），其中轴线上设置有转动轴套管（16）和熔盐电动推送装置（6），该转动轴套管（16）贯穿该换热腔（10）后直达该壳体（11）的底部，该换热腔（10）的底部设置有一上管板（12a），该上管板（12a）和该壳体（11）的上端口连接，若干热管（15）贯穿该上管板（12a），其中热管（15）的散热段（15a）设置在该换热腔（10）内，热管（15）的吸热段（15b）设置在该壳体（11）内，其中，冷换热介质进口（10a）设置在换热腔（10）的下侧部，热换热介质出口（10b）设置在该换热腔（10）的上部，热熔盐进口（11a）设置在壳体（11）的上侧部，冷熔盐出口（11b）设置在该壳体（11）的底部中轴线上，所述的桨叶（6k）设置在该冷熔盐出口（11b）内。

4.根据权利要求1所述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于，所述的熔盐单储罐（2）包括罐体(20)、罐盖(21)，该罐盖（21）上还开设有若干连通罐体的接口（22）；该电加热器(3)布置于该罐盖(21)上并伸入至罐体(20)内；该罐盖（21）上表面设置有隔热保温层。

5.根据权利要求1所述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于，所述的熔盐电动推送装置（6）包括变频电机（6a）、电机安装座（6b）、隔热联轴器（6c）、推力球轴承（6d）、推力球轴承安装座（6e）、耐高温隔热垫（6f）、固定安装底座（6g）、转动轴（6i）、深沟球轴承（6j）、桨叶（6k）；所述的转动轴套管（16）的两端口内各设置有一个深沟球轴承（6j），所述的转动轴（6i）设置在该转动轴套管（16）内且通过该深沟球轴承（6j）形成转动配合；所述的推力球轴承（6d）安装在该推力球轴承安装座（6e）上，该电机安装座（6b）和推力球轴承安装座（6e）依次安装在所述的固定安装底座（6g）上且在推力球轴承安装座（6e）和固定安装底座（6g）之间设置有该耐高温隔热垫（6f），该转动轴（6i）的上端穿过该推力球轴承（6d）后和所述的隔热联轴器（6c）连接，其下端则连接该桨叶（6k），该桨叶（6k）处于所述的冷熔盐出口（11b）内且旋转时能形成向下的推送力，以推送熔盐的流动；该变频电机（6a）安装在所述的电机安装座（6b）上。

6.根据权利要求3所述的一种熔盐电蓄热锅炉，其特征在于，该热管（15）的散热段（15a）或吸热段（15b），或者散热段（15a）和吸热段（15b）上设置有导热翅片（15c）。

7.根据权利要求2所述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于，该换热管（14）成列管状设置，且其上设置有若干折流板（17）。

8.根据权利要求3所述的一种二次熔盐储热电锅炉，其特征在于，该热管（15）成列管状设置，且其上设置有若干折流板（17）。

9.根据权利要求2或3所述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于，该壳体（11）的上端口设置有环状连接法兰（11c），且该壳体（11）通过所述的热熔盐进口（11a）和权利要求1中所述的热熔盐出口（2a）连为一体结构，该冷熔盐出口（11b）直通权利要求1中所述的熔盐单储罐（2）的底部内，该连接法兰（11c）和所述的上管板（12a）通过螺栓螺母连接。

10.根据权利要求1所述的一种熔盐储热电锅炉，其特征在于，在该熔盐换热器（1）或熔盐单储罐（2）内，或者，在该熔盐换热器（1）和熔盐单储罐（2）内分别设置有温度探头（7）。