CN111812969A - 一种溶解氧控制装置及溶解氧控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溶解氧控制装置，包括装置壳体，所述装置壳体上设置有第一开孔作为氧化物储罐的安装位，所述氧化物储罐的一端插入所述安装位而可插拔地安装于所述装置壳体，所述氧化物储罐内设置有若干固体氧化物，所述氧化物储罐侧壁上设置有若干个第二开孔。以及一种包括所述溶解氧控制装置的溶解氧控制系统。本发明的溶解氧控制装置，使得管路工作流体中的含氧量得到有效调控，减弱工作流体对管道与储罐的腐蚀作用，高效防控管道与储罐的高温脆裂风险，提高工作流体输运管道与储罐的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于溶解氧控制技术领域，具体涉及一种溶解氧控制装置及溶解氧控制系统。
背景技术
太阳能塔式光热发电技术已处于第三代技术的研发阶段，且技术要点之一是提高储换热系统的工作流体温度，要求最高温度达到700℃以上。相比于传统的太阳盐，液态金属由于其具备较高的热容量以及较低的流动粘度，受到了太阳能光热发电领域的关注。
目前，采用液态金属作为工作流体，替换传统太阳盐，需要解决的一个关键技术问题是高温腐蚀。通过调节和控制液态金属中的溶解氧浓度，使得结构材料表面形成致密的保护性氧化膜，阻止或减缓结构材料的进一步溶解腐蚀，是目前的重点研究方向之一。因此，有必要提供一种溶解氧控制装置，以适用于太阳能塔式光热发电系统的液态金属储换热管路。
发明内容
本发明提供一种溶解氧控制装置及系统，使得管路工作流体中的含氧量得到有效调控，减弱工作流体对管道与储罐的腐蚀作用，高效防控管道与储罐的高温脆裂风险，提高工作流体输运管道与储罐的使用寿命。
本发明的技术方案如下：
一种溶解氧控制装置，包括装置壳体，所述装置壳体上设置有若干个第一开孔作为氧化物储罐的安装位，所述氧化物储罐的一端插入所述安装位而可插拔地安装于所述装置壳体，若干所述氧化物储罐依次设置于所述装置壳体，所述氧化物储罐内设置有若干固体氧化物，所述氧化物储罐侧壁上设置有若干个第二开孔。
优选的，还包括半导体制冷制热系统，所述半导体制冷制热系统设置于所述装置壳体的外侧壁。
优选的，所述半导体制冷制热系统包括若干半导体片、电源，所述半导体片串联连接，并与所述电源相连，通过调节电源处的电流流向，实现制冷或者制热调控。
优选的，还包括风道系统，所述风道系统包括风机、风道，所述半导体片设置于所述风道内，所述风机对所述半导体片进行冷却。
优选的，所述氧化物储罐的顶部设置为开口，所述开口处设置有封盖。
优选的，所述氧化物储罐为顶部开孔的圆柱形管，所述第二开孔为圆形孔，每个圆形孔尺寸一致；所述氧化物储罐中的固体氧化物为球形。
优选的，所述氧化物储罐的侧壁孔径为顶部孔径的1/6至1/3，固体氧化物直径为所述氧化物储罐的顶部孔径的2/3至4/5。
优选的，沿着流体流动方向，各所述氧化物储罐各侧壁孔径逐渐增大。
优选的，所述氧化物储罐内固体氧化物颗粒单列设置。
本发明还提供一种溶解氧控制系统，所述溶解氧控制系统包括如上任一项所述的溶解氧控制装置。
优选的，所述溶解氧控制装置设置于溶解氧控制系统的主管道的附加支路管道或所述溶解氧控制装置与所述溶解氧控制系统的主管道并联设置。
优选的，所述溶解氧控制装置所在管路的前端和/或后端设置有控制阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一，本发明的氧化物储罐采用插拔设置，可以实现固体氧化物的更新，便于检修；其次，固体氧化物采用氧化物储罐的方式设置，相较于直接堆积，可以保证固体氧化物之间不发生大面积的粘连，避免参与氧化还原反应的固体氧化物量减少，提高氧控效率；在氧化物储罐侧壁上设置第二开孔，确保氧化物与流体接触；固体氧化物置于氧化物储罐中，相较于固体氧化物直接堆积，对流体的流动干扰更小；
第二，本发明采用半导体制冷制热技术，可对溶解氧控制装置内工作流体实现快速的加热或者冷却处理，响应速度快，提升整个系统中工作流体的含氧量调控速率；尤为重要的是，实现了大温度的调控，该方式可以实现溶解氧装置内温度下调，实现工作流体中的氧经过还原反应进入固体氧化物中，从而在出现工作流体中氧过剩情况下，实现溶解氧的削减；
第三，本发明固体氧化物储罐的顶部孔径和侧壁孔径的设置比率，可以保证固体氧化物在发生溶解或者吸附氧后发生体积变化时，依然可以处于氧化物储罐中，避免出现固体氧化物外漏进入流体或者体积过于膨胀堵塞流道的现象；此外，氧化物储罐侧壁开孔直径随着顺流方向依次增大，可以有效减少流动阻力，保证流经溶解氧控制装置的流体压降不至于过大；
第四，本发明溶解氧控制装置可以实现对工作流体的控氧，应用时，采用主流管道旁通支路，在支路管道安装溶解氧控制装置，通过支路管道的阀门控制，可以实现对流经溶解氧控制装置的工作流体流量控制；此外，该安装方式，不会对主流管道内工作流体的流动产生干扰，也便于设备维护。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为溶解氧控制装置的系统安装位置示意图；
图2为溶解氧控制装置的结构示意图；
图3为氧化物储罐示意图；
图4为依据来流方向的固体氧化物储罐排布示意图；
图5为装置壳体示意图；
图中标记：1-主流管道，2-旁路管道，3-阀门，4-溶解氧控制装置，5-阀门，6-封盖，7-氧化物储罐，8-装置壳体，9-固体氧化物，10-半导体片，11-风机，12-电源，13-电线，14-工作流体流道，15-风道；16-第一开孔；17-第二开孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
为了更好的说明本发明，下方结合附图对本发明进行详细的描述。
实施例1
一种溶解氧控制装置，参见图2，包括装置壳体8，所述装置壳体8上设置有若干个第一开孔16作为氧化物储罐7的安装位，所述氧化物储罐7的一端插入所述安装位而可插拔地安装于所述装置壳体8，若干所述氧化物储罐依次设置于所述装置壳体，所述氧化物储罐7内设置有若干固体氧化物9，所述氧化物储罐7侧壁上设置有若干个第二开孔17。
本实施例的氧化物储罐7采用插拔设置，可以实现固体氧化物9的更新，便于检修；其次，固体氧化物9采用氧化物储罐7的方式设置，相较于直接堆积，可以保证固体氧化物9之间不发生大面积的粘连，避免参与氧化还原反应的固体氧化物量减少，提高氧控效率；在氧化物储罐7侧壁上设置第二开孔，确保固体氧化物与流体接触；固体氧化物9置于氧化物储罐中，相较于固体氧化物直接堆积，对流体的流动干扰更小；
为了方便插拔以及防止流体从第一开孔与氧化物储罐的连接处流出，可以将第一开孔16设置于所述装置壳体8的上部。第一开孔16的形状、大小设置为与氧化物储罐7的外侧壁匹配，方便氧化物储罐7的拔插；第二孔的形状、大小设置为方便流体进入氧化物储罐7、以及将固体氧化物9保持在氧化物储罐7内一段时间即可。
实施例2
请参照图2所示，本发明固态氧控装置的较佳实施例，包括封盖6、氧化物储罐7、装置壳体8、固体氧化物9、半导体片10、风机11、电源12、电线13。氧化物储罐7垂直布置在装置壳体8，并用封盖6对氧化物储罐7上端面进行密封。固体氧化物9均匀布置于氧化物储罐7中。半导体片10均匀布置在装置壳体8底部。风机11布置在风冷流道15中，在半导体片10风冷侧为制热状态时，风机11进行运行。电源12与半导体片10相连接，通过对电源12电流流向的调整，控制半导体片10对载热介质流道进行加热或者冷却。值得指出的是，采用半导体制冷制热技术，可对溶解氧装置内工作流体实现快速的加热或者冷却处理，响应速度快，提升整个系统中工作流体的含氧量调控速率。尤为重要的是，实现了大温度的调控，该方式可以实现溶解氧装置内温度下调，实现工作流体中的氧经过还原反应进入固体氧化物中，从而在出现工作流体中氧过剩情况下，实现溶解氧的削减。
具体地，氧化物储罐7为上端开孔的圆柱形管，在氧化物储罐管壁中设有多个圆形孔，使得载热介质进入氧化物储罐7中，与固体氧化物9进行氧化还原反应，对溶解氧进行含量调控。氧化物储罐7垂直插入装置壳体8中，且氧化物储罐7上端高于装置壳体8上部端面。值得指出的是，氧化物储罐7采用插拔设置，并为单列存放固体氧化物。该方式可以实现固体氧化物的更新，便于检修；其次，单列固体氧化物存放，可以保证固体氧化物之间不发生大面积的粘连，避免参与氧化还原反应的固体氧化物量减少，提高氧控效率。
参见图5、结合图2，A1、A2线为装置壳体8在安装氧化物储罐7处内壁水平标线，B1、B2线为装置壳体8的出入口处内壁水平标线，可以看到，B1、B2线间距离是大于A1、A2线间距离，如此设置，能够减弱装置壳体8的出入口流速变化对装置壳体8内流场的影响。
从装置壳体8外壁向外延伸一段形成风道入口，C线为风道入口内壁处水平标线，D线为装置壳体8外壁处水平标线，C线与D线处形成有一段距离可用于设置半导体，进一步设置使得风道入口与半导体底面呈直线状，使得风能够直线通过，减小风阻。
实施例3
请参见图3所示，本发明较佳实施例的氧化物储罐2，以其中的一个为例，上端开孔、侧壁圆孔直径一致，具体的：氧化物储罐上端开孔直径d0大于氧化物储罐侧壁圆孔直径d的3倍，且小于6d。氧化物储罐7中的固体氧化物初始直径控制在上端开孔直径d0的2/3至4/5之间。值得指出的是，氧化物储罐的顶部孔径和侧壁孔径的设置比率，可以保证固体氧化物在发生溶解或者吸附氧后发生体积变化时，依然可以处于氧化物储罐中，避免出现固体氧化物外漏进入流体或者体积过于膨胀堵塞流道的现象。
实施例4
请参见图4所示，本发明较佳实施例的氧化物储罐7排列布局，依据来流方向，氧化物储罐7等间距排布并且侧壁圆孔孔径依次增大，以A为基数，B为A的1.2倍，C为B的1.2倍，D为C的1.2倍。值得指出的是，氧化物储罐侧壁孔径随着顺流方向依次增大，可以有效减少流动阻力，保证流经溶解氧控制装置的流体压降不至于过大。
实施例5
本实施例提供一种溶解氧控制系统，所述溶解氧控制系统包括如上任一实施例所述的溶解氧控制装置，溶解氧控制系统包括但不限于塔式光热发电站吸储热管路。
请参照图1所示，本发明溶解氧控制装置应用的较佳实施例，包括主流管道1、旁路管道2、阀门3和5、溶解氧控制装置4。旁路管道2与主流管道1相连。溶解氧控制装置4、和阀门3、5均位于旁路管道2中，且阀门3和5分别位于溶解氧控制装置4两侧。通过阀门3和5的开度调控，调节旁路管道2中的工作流体流量。值得指出的是，通过旁路管道的阀门控制，可以实现对流经溶解氧控制装置的工作流体流量控制；此外，该安装方式，不会对主流管道内载热介质的流动产生干扰，也便于设备维护。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (12)
1.一种溶解氧控制装置，其特征在于，包括装置壳体，所述装置壳体上设置有若干个第一开孔作为氧化物储罐的安装位，所述氧化物储罐的一端插入所述安装位而可插拔地安装于所述装置壳体，若干所述氧化物储罐依次设置于所述装置壳体，所述氧化物储罐内设置有若干固体氧化物，所述氧化物储罐侧壁上设置有若干个第二开孔。
2.根据权利要求1所述的溶解氧控制装置，其特征在于，还包括半导体制冷制热系统，所述半导体制冷制热系统设置于所述装置壳体的外侧壁。
3.根据权利要求2所述的溶解氧控制装置，其特征在于，所述半导体制冷制热系统包括若干半导体片、电源，所述半导体片串联连接，并与所述电源相连，通过调节电源处的电流流向，实现制冷或者制热调控。
4.根据权利要求3所述的溶解氧控制装置，其特征在于，还包括风道系统，所述风道系统包括风机、风道，所述半导体片设置于所述风道内，所述风机对所述半导体片进行冷却。
5.根据权利要求1所述的溶解氧控制装置，其特征在于，所述氧化物储罐的顶部设置为开口，所述开口处设置有封盖。
6.根据权利要求1所述的溶解氧控制装置，其特征在于，所述氧化物储罐为顶部开孔的圆柱形管，所述第二开孔为圆形孔，每个圆形孔尺寸一致；所述氧化物储罐中的固体氧化物为球形。
7.根据权利要求6所述的溶解氧控制装置，其特征在于，所述氧化物储罐的侧壁孔径为顶部孔径的1/6至1/3，固体氧化物直径为所述氧化物储罐的顶部孔径的2/3至4/5。
8.根据权利要求1所述的溶解氧控制装置，其特征在于，沿着流体流动方向，各所述氧化物储罐的侧壁孔径逐渐增大。
9.根据权利要求1所述的溶解氧控制装置，其特征在于，所述氧化物储罐内固体氧化物颗粒单列设置。
10.一种溶解氧控制系统，其特征在于，所述溶解氧控制系统包括如权利要求1-8任一项所述的溶解氧控制装置。
11.根据权利要求10所述的溶解氧控制系统，其特征在于，所述溶解氧控制装置设置于所述溶解氧控制系统的主管道的附加支路管道或所述溶解氧控制装置与所述溶解氧控制系统的主管道并联设置。
12.根据权利要求11所述的溶解氧控制系统，其特征在于，所述溶解氧控制装置所在管路的前端和/或后端设置有控制阀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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