CN110201608A - 一种高温熔盐初融系统和化盐方法 - Google Patents

Abstract

一种高温熔盐初融系统，包括熔盐槽、熔盐给料系统和高温熔盐炉。熔盐给料系统连接到熔盐槽的入料口，用于向熔盐槽供料。熔盐槽连接有熔盐循环泵、搅拌器、电加热器和排气管道，熔盐槽的内部设置有用于雷达液位计。高温熔盐炉的熔盐输入口连接熔盐输入管道，熔盐输入管道通过熔盐循环泵连接到熔盐槽，高温熔盐炉的熔盐输出口与熔盐输出管道连接，熔盐输出管道构造成既连接到熔盐用户也通过熔盐回流管道连接到熔盐槽，在高温熔盐炉的下部设置有燃烧器用于加热。本发明还提供使用高温熔盐初融系统进行化盐的方法。使用该高温熔盐初融系统能得到温度超过500℃的高温液态熔盐，化盐效率提高，有助于确保光热熔盐储热系统的安全性、连续性和稳定性。

Description

一种高温熔盐初融系统和化盐方法

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种高温熔盐初融系统以及使用该高温熔盐初融系统进行化盐的方法。

背景技术

作为重要的可再生能源之一，太阳能光热发电能够同时实现友好并网与有效调峰，有能力满足未来社会的电力需求，并有效减少温室气体的排放。与光伏发电相比，光热发电的电力输出更稳定，可以实现热能存储，是其他太阳能发电形式不可比拟的。在没有日照或日照不好的时候，太阳能光热也能正常的发电，替代火电成为电网基础负荷。

熔盐初融是光热电站熔盐储热系统进入调试运行之前的一道关键程序，熔盐加热后，由固态盐变为液态盐进入储热系统循环，并在整个电站寿命周期内保持液态。

现有的熔盐初融系统只能获得300℃～400℃的低温液态熔盐，然后将该液态熔盐输送至低温熔融盐储罐内，但是低温液态熔盐不能直接输往高温熔融盐储罐内，不能满足光热发电项目的需要。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高温熔盐初融系统，所述高温熔盐初融系统包括熔盐槽、熔盐给料系统和高温熔盐炉。所述熔盐给料系统连接到所述熔盐槽的入料口，用于向所述熔盐槽供料。所述熔盐槽连接有熔盐循环泵、对所述熔盐槽内的熔盐进行搅拌的搅拌器、对所述熔盐槽内的固体熔盐进行加热的电加热器以及排出所述熔盐槽内的废气的排气管道，所述熔盐槽的内部设置有用于监测所述熔盐槽内液位水平的雷达液位计。所述高温熔盐炉的熔盐输入口连接熔盐输入管道，所述熔盐输入管道通过所述熔盐循环泵连接到所述熔盐槽，所述高温熔盐炉的熔盐输出口与熔盐输出管道连接，所述熔盐输出管道构造成既连接到熔盐用户也通过熔盐回流管道连接到所述熔盐槽，在所述高温熔盐炉的下部设置有燃烧器用于对所述高温熔盐炉进行加热。

进一步地，所述熔盐输出管道设置有第一阀门和第三阀门，所述熔盐回流管道设置有第二阀门，所述第一阀门和所述第三阀门相互配合控制所述熔盐输出管道与所述用户的连通，所述第一阀门和所述第二阀门相互配合控制所述熔盐输出管道与所述熔盐回流管道的连通。

进一步地，在所述高温熔盐炉的输出口处设置有温度传感器，用于测量所述高温熔盐炉输出口处的熔盐的温度。

进一步地，所述高温熔盐初融系统还包括PLC控制柜，所述PLC控制柜配置成从所述雷达液位计接收液位数据以及从所述温度传感器接收温度数据，所述PLC控制柜基于所述液位数据控制所述熔盐循环泵，基于所述温度数据控制所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门及所述搅拌器。

进一步地，所述PLC控制柜配置成当所述温度数据低于预定温度数据时，开启所述第一阀门和所述第二阀门以便将熔盐输送入所述熔盐槽，同时开启搅拌器。

进一步地，所述PLC控制柜配置成当所述温度数据不低于预定温度数据时，打开所述第一阀门和所述第三阀门将熔盐输送给用户。

进一步地，所述高温熔盐初融系统还包括鼓风机、空预器、烟囱、天然气管道、烟气管道及空气管道。所述空气管道的一端与所述燃烧器的空气进口连接，另一端穿过所述空预器与所述鼓风机连接。所述天然气管道与所述燃烧器的天然气进口连接，在所述天然气管道上设置有天然气管道阀门。所述烟气管道的一端与所述高温熔盐炉的烟气出口连接，另一端穿过空预器与所述烟囱进口连接。

进一步地，所述高温熔盐炉、所述熔盐输入管道、所述熔盐输出管道和所述熔盐回流管道是用承受500℃以上高温的耐高温材料制成的。

本发明还提供一种使用上述高温熔盐初融系统进行化盐的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过所述熔盐给料系统将预定量的固态熔盐进料到所述熔盐槽中，启动所述电加热器对所述熔盐槽进行加热，使固态熔盐融化成具有第一温度的液态熔盐；

步骤2：所述熔盐槽中液态熔盐的液位达到预定液位后，开启熔盐循环泵，使得液态熔盐流入所述高温熔盐炉；

步骤3：启动所述燃烧器，对进入到所述高温熔盐炉中的液态熔盐进行加热，并通过所述温度传感器测量加热后的液态熔盐的温度；

步骤4：当所述温度传感器测得液态熔盐温度达到预定温度时，开启所述第一阀门和所述第三阀门，将达到所述预定温度的液态熔盐向用户输送；当所述温度传感器测得液态熔盐温度低于预定温度时，开启所述第一阀门和所述第二阀门，使得液态熔盐经由所述熔盐槽回流到所述高温熔盐炉中进行再次加热。

进一步地，在步骤4中，当所述温度传感器测得液态熔盐温度低于预定温度时，所述方法还包括以下步骤：

步骤5：开启所述搅拌器对所述熔盐槽中的液态熔盐进行混合；

步骤6：循环所述步骤1至步骤5，直至所述高温熔盐炉出口处的液态熔盐达到所述预定温度。

相比于以往的化盐系统，本发明所提供的高温熔盐初融系统采用耐高温合金材料制成，能够用于制备得到温度超过500℃的高温液态熔盐。同时采用快速循环法化盐，加热效率高，化盐速度快，从而使得化盐效率高。

利用PLC控制柜，能够保证进料和化盐的连续性，在系统设计方面，整个系统在极限情况下，熔盐槽的体积能够装下高温熔盐炉和管道内的熔盐，最终确保光热熔盐储热系统的安全性、连续性和稳定性。

附图说明

图1是本发明的高温熔盐初融系统的结构示意图。

其中，1---熔盐槽；18---熔盐给料系统；2---燃烧器；17---电加热器；4---鼓风机；5---空预器；7---烟囱；9---高温熔盐炉；16---搅拌器；14---熔盐循环泵；3---天然气管道；31---天然气管道阀门；15---熔盐输入管道；10---熔盐输出管道；101---第一阀门；111---第三阀门；12---回流管道；121---第二阀门；6---烟气管道；8---空气管道；13---排气管道；181---封闭式皮带输送机；182---筛网；183---料仓。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，本发明的高温熔盐初融系统主要包括熔盐槽1、熔盐给料系统18和高温熔盐炉9。

熔盐给料系统18与熔盐槽1的入料口连接，向熔盐槽1供应固态的熔盐原料。如图1所示，熔盐给料系统18包括封闭式皮带输送机181、料仓183以及筛网182。封闭式皮带输送机181的终端连接到熔盐槽1的入料口，封闭式皮带输送机181的始端与料仓183的出料口连接。筛网182安装在料仓183的入料口。固态熔盐通过筛网182破碎后落入料仓183，料仓183内的固态熔盐落到封闭式皮带输送机181上，最终输送至熔盐槽1中。

熔盐槽1连接有熔盐循环泵14、搅拌器16、电加热器17和排气管道13。

熔盐循环泵14用于驱动液态熔盐经由熔盐输入管道15、熔盐输出管道10和熔盐回流管道12在高温熔盐炉9与熔盐槽1之间循环流动。搅拌器16用于对熔盐槽1内的熔盐进行搅拌。电加热器17用于对熔盐槽1内的固体熔盐进行加热以使固态熔盐融化成液态熔盐。熔盐槽1内的废气经由排气管道13排出。熔盐槽1的内部还设置有用于监测熔盐槽1内液态熔盐液位水平的雷达液位计(未图示)。

高温熔盐炉9的熔盐输入口与熔盐输入管道15连接，熔盐输入管道15通过熔盐循环泵14与熔盐槽1连接。高温熔盐炉9的熔盐输出口与熔盐输出管道10连接，熔盐输出管道10一方面连接到熔盐用户，另一方面与熔盐回流管道12连接进而连接到熔盐槽1。在高温熔盐炉9的熔盐输出口处设置有温度传感器(未图示)，用于测量从高温熔盐炉9输出的液态熔盐的温度。

高温熔盐炉9的下部设置有燃烧器2，用于对高温熔盐炉9进行加热。燃烧器2可以是以天然气为燃料的燃烧器，通过将天然气管道3连接到燃烧器2的天然气进口来向燃烧器2供应天然气，通过将空气管道8的一端连接到燃烧器2的空气进口来向燃烧器2供应空气。空气管道8的另一端穿过空预器5与鼓风机4连接。天然气管道3上设置有天然气管道阀门31。

高温熔盐炉9还通过其烟气出口与烟气管道6的一端连接，烟气管道6的另一端穿过空预器5与烟囱7的进口连接。

熔盐输出管道10上设置有第一阀门101和第三阀门111，熔盐回流管道12上设置有第二阀门121，第一阀门101和第三阀门111相互配合控制熔盐输出管道10与熔盐用户的连通，第一阀门101和第二阀门121相互配合控制熔盐输出管道10与熔盐回流管道12的连通。

高温熔盐初融系统还包括PLC控制柜(未图示)。PLC控制柜配置成从雷达液位计接收液位数据并基于液位数据控制熔盐循环泵14，以及从温度传感器接收温度数据并基于温度数据控制第一阀门101、第二阀门121、第三阀门111和搅拌器16。

固体熔盐通过熔盐给料系统18进入到熔盐槽1之后，启动电加热器17对熔盐槽1中的固体熔盐进行加热使固态熔盐融化成液态熔盐。加热过程中所产生的气体杂质通过排气管道13排放出去，雷达液位计对熔盐槽1中液态熔盐的液位高度进行监测并将液位数据传送给PLC控制柜。

当熔盐槽1中液态熔盐的液位高度达到预定高度时，熔盐循环泵14开始工作，将熔盐槽1中的液态熔盐经由熔盐输入管道15输送到高温熔盐炉9。同时，打开天然气管道阀门31和启动鼓风机4向燃烧器2供应燃料和空气，并启动燃烧器2，对高温熔盐炉9中的液态熔盐进行进一步加热。经过加热后，高温熔盐炉9中液态熔盐的温度升高，也就是说，高温熔盐炉9中液态熔盐的温度要高于熔盐槽1中液态熔盐的温度。温度传感器对高温熔盐炉9出口处的液态熔盐的温度进行监测并将温度数据传送到PLC控制柜。

当温度传感器测得高温熔盐炉9出口处液态熔盐的温度低于预定温度时，PLC控制柜开启第一阀门101和第二阀门121，使得高温熔盐炉9中的液态熔盐经由熔盐输出管道10和熔盐回流管道12输送入熔盐槽1，这些液态熔盐可以对由熔盐给料系统18新输送到熔盐槽1中的固态熔盐起到加热作用，同时开启搅拌器16将熔盐槽1中的熔盐搅拌均匀。

当温度传感器测得高温熔盐炉9出口处液态熔盐的温度达到预定温度时，PLC控制柜开启第一阀门101和第三阀门121，使得高温熔盐炉9中的液态熔盐经由熔盐输出管道10输送到熔盐用户(未图示)。

在高温熔盐炉9加热的过程中会形成烟气，这些烟气通过烟气管道6和烟囱7向外排放。排放过程中，烟气流经空预器5，空预器5通过散热片利用烟气中携带的热量在空气进入燃烧器2之前对空气进行预热，使得空气预热到一定的温度之后再通过鼓风机4和空气管道8输送到燃烧器2。

高温熔盐炉9、熔盐输入管道15、熔盐输出管道10和熔盐回流管道12均是由耐高温合金材料制成的，能够耐受超过500℃的高温，从而使得能够得到温度超过500℃的高温液态熔盐。耐高温合金材料的一个实例是F347H。

下文将对利用上述高温熔盐初融系统对固态熔盐进行化盐的方法进行描述。该方法包括：

步骤1：将预定量的固态熔盐经由熔盐给料系统18输送至熔盐槽1中，启动电加热器17对固态熔盐进行加热，使固态熔盐融化成液态熔盐；

步骤2：通过雷达液位计监测熔盐槽1内液态熔盐的液位高度，当熔盐槽1内的液态熔盐液位达到预定液位后，开启熔盐循环泵14，使得具有第一温度的液态熔盐通过熔盐输入管道15流入高温熔盐炉9；

步骤3：向燃烧器2提供燃料和空气并启动燃烧器2，对进入到高温熔盐炉9中的液态熔盐进行加热，使液态熔盐的温度升高，通过温度传感器监测高温熔盐炉9出口处液态熔盐的温度；

步骤4：当温度传感器测得液态熔盐的温度达到预定温度时，开启第一阀门101和第三阀门111，将达到预定温度的液态熔盐向用户输送；当温度传感器测得液态熔盐的温度低于预定温度时，开启第一阀门101和第二阀门121，使液态熔盐经由熔盐槽1回流到高温熔盐炉9中进行再次加热。

其中，在步骤4中，当温度传感器测得的温度低于预定温度时，该方法还包括：步骤5：开启搅拌器14对熔盐槽1中的液态熔盐进行混合；以及，步骤6：循环步骤1至步骤5，直至高温熔盐炉9出口处的液态熔盐达到预定温度。

在本发明的高温熔盐初融系统中，该系统采用耐高温合金材料制造高温熔盐炉、熔盐输入管道、熔盐输出管道以及熔盐回流管道，因此能够获得温度高于500℃的高温液态熔盐。并且该高温熔盐初融系统采用循环法进行化盐，并配有PLC控制柜，在保证连续进行熔盐给料和化盐的同时通过电加热器和燃烧器对固态熔盐进行分级加热，从而能够保证获得的液态熔盐的温度高于熔点，防止在熔盐输送的过程中熔盐凝固。

本发明的高温熔盐初融系统既能够满足大型熔盐储热系统运行前期的化盐需求，又能够用于储热系统运行过程中熔盐的补充，还能够用于储热系统的防凝工作，保证整个熔岩初热系统的安全性、连续性和稳定性。

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说，在不脱离本发明的前提下，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 (10)

1.一种高温熔盐初融系统，所述高温熔盐初融系统包括熔盐槽、熔盐给料系统和高温熔盐炉，其特征在于：

所述熔盐给料系统连接到所述熔盐槽的入料口，用于向所述熔盐槽供料；

所述熔盐槽连接有熔盐循环泵、对所述熔盐槽内的熔盐进行搅拌的搅拌器、对所述熔盐槽内的固体熔盐进行加热的电加热器和排出所述熔盐槽内的废气的排气管道，所述熔盐槽的内部设置有用于监测所述熔盐槽内液位水平的雷达液位计；

所述高温熔盐炉的熔盐输入口连接熔盐输入管道，所述熔盐输入管道通过所述熔盐循环泵连接到所述熔盐槽，所述高温熔盐炉的熔盐输出口与熔盐输出管道连接，所述熔盐输出管道构造成既连接到熔盐用户也通过熔盐回流管道连接到所述熔盐槽，在所述高温熔盐炉的下部设置有燃烧器用于对所述高温熔盐炉进行加热。

2.根据权利要求1所述的高温熔盐初融系统，其特征在于：

所述熔盐输出管道设置有第一阀门和第三阀门，所述熔盐回流管道设置有第二阀门，所述第一阀门和所述第三阀门相互配合控制所述熔盐输出管道与所述熔盐用户的连通，所述第一阀门和所述第二阀门相互配合控制所述熔盐输出管道与所述熔盐回流管道的连通。

3.根据权利要求1或2所述的高温熔盐初融系统，其特征在于：

在所述高温熔盐炉的输出口处设置有温度传感器，用于测量所述高温熔盐炉输出口处的熔盐的温度。

4.根据权利要求3所述的高温熔盐初融系统，其特征在于：

所述高温熔盐初融系统还包括PLC控制柜，所述PLC控制柜配置成从所述雷达液位计接收液位数据以及从所述温度传感器接收温度数据，所述PLC控制柜基于所述液位数据控制所述熔盐循环泵，基于所述温度数据控制所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门及所述搅拌器。

5.根据权利要求4所述的高温熔盐初融系统，其特征在于：

所述PLC控制柜配置成当所述温度数据低于预定温度数据时，开启所述第一阀门和所述第二阀门以便将熔盐输送入所述熔盐槽，同时开启搅拌器。

6.根据权利要求4所述的高温熔盐初融系统，其特征在于：

所述PLC控制柜配置成当所述温度数据不低于预定温度数据时，打开所述第一阀门和所述第三阀门将熔盐输送给用户。

7.根据权利要求1所述的高温熔盐初融系统，其特征在于：

所述高温熔盐初融系统还包括鼓风机、空预器、烟囱、天然气管道、烟气管道及空气管道；

所述空气管道的一端与所述燃烧器的空气进口连接，另一端穿过所述空预器与所述鼓风机连接；

所述天然气管道与所述燃烧器的天然气进口连接，在所述天然气管道上设置有天然气管道阀门；

所述烟气管道的一端与所述高温熔盐炉的烟气出口连接，另一端穿过空预器与所述烟囱进口连接。

8.根据权利要求1所述的高温熔盐初融系统，其特征在于：

所述高温熔盐炉、所述熔盐输入管道、所述熔盐输出管道和所述熔盐回流管道是用承受500℃以上高温的耐高温材料制成的。

9.一种使用权利要求1-8中任一项所述的高温熔盐初融系统进行化盐的方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过所述熔盐给料系统将预定量的固态熔盐进料到所述熔盐槽中，启动所述电加热器对所述熔盐槽进行加热，使固态熔盐融化成具有第一温度的液态熔盐；

步骤2：所述熔盐槽中液态熔盐的液位达到预定液位后，开启熔盐循环泵，使得液态熔盐流入所述高温熔盐炉；

步骤3：启动所述燃烧器，对进入到所述高温熔盐炉中的液态熔盐进行加热，并通过所述温度传感器测量加热后的液态熔盐的温度；

步骤4：当所述温度传感器测得液态熔盐温度达到预定温度时，开启所述第一阀门和所述第三阀门，将达到所述预定温度的液态熔盐向用户输送；当所述温度传感器测得液态熔盐温度低于预定温度时，开启所述第一阀门和所述第二阀门，使得液态熔盐经由所述熔盐槽回流到所述高温熔盐炉中进行再次加热。

10.根据权利要求9所述的进行化盐的方法，其特征在于：

在步骤4中，当所述温度传感器测得液态熔盐温度低于预定温度时，所述方法还包括：

步骤5：开启所述搅拌器对所述熔盐槽中的液态熔盐进行混合；

步骤6：循环所述步骤1至步骤5，直至所述高温熔盐炉出口处的液态熔盐达到所述预定温度。