CN111947120A - 用于加热熔盐的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于加热熔盐的装置和方法。所述装置包括：第一盐液箱，其设置有至少一个预加热器；第二盐液箱，其设置在比所述第一盐液箱更高的位置；至少一组熔盐电极，每组熔盐电极包括多个熔盐电极箱，所述多个熔盐电极箱设置在比第一盐液箱高并且比第二盐液箱低的位置；至少一组进电极绝缘管道；至少一组出电极绝缘管道；电源装置，所述电源装置的多相交流电的每一相电连接至多个熔盐电极箱中相应的一个熔盐电极箱；第一连接管道，其将第一盐液箱流体连通至第二盐液箱；熔盐循环泵，其设置在第一连接管道中；以及控制器，其电连接至预加热器、电源装置和熔盐循环泵，以控制预加热器的开启或关闭、电源装置的供电或断电以及熔盐循环泵的转速。

Description

用于加热熔盐的装置和方法

技术领域

本发明涉及熔盐加热领域，更具体地涉及使用电极加热熔盐的装置和方法。

背景技术

熔盐是一种流动性极好的传热和储热介质，具有蒸汽压低、适用温度范围宽、化学性质稳定、热容量大、不燃烧、廉价易制取等特点，在储热领域尤其是中高温储热领域有着广泛的应用前景。

目前熔盐电加热多是采用电热棒通过热传导的间接方式加热，电热丝的工作温度越高使用寿命越短，电热丝与外套管之间的绝缘越好传热就越差，所以不利于在熔盐的高温大功率电加热中应用。

电极式加热方法是电流直接通过熔盐产生热，熔盐自身就是发热体，不存在间接加热带来的问题，但由于熔盐具有很高的电导率，以往的电极加热技术手段都无法将电极表面的电流密度控制在一个合理的范围内，难以避免电极材料的腐蚀和熔盐电解。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增强对本发明的一般背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用电极加热熔盐的装置和方法。本发明能够成功解决在任意电压下的各种离子导体中实现电极低电流密度工作的技术的难题，不仅适用于熔盐电极式加热，也适用于其他具有流动性的离子导体的电极式加热，利用本发明可以设计制造适用于各种电压范围的各种功率大小的熔盐电加热设备。

为达到上述目的，本发明提供一种用于加热熔盐的装置，其包括：第一盐液箱，其内部设置有至少一个预加热器；第二盐液箱，其设置在比所述第一盐液箱更高的位置；至少一组熔盐电极，每组熔盐电极包括多个熔盐电极箱，所述多个熔盐电极箱设置在比第一盐液箱高并且比第二盐液箱低的位置；至少一组进电极绝缘管道，每组进电极绝缘管道中管道的数量与每组熔盐电极中多个熔盐电极箱的数量相同，所述进电极绝缘管道的第一端流体连通至所述第二盐液箱，所述进电极绝缘管道的第二端流体连通至多个熔盐电极箱中相应的一个熔盐电极箱，以使得熔盐能够流动通过所述进电极绝缘管道；至少一组出电极绝缘管道，每组出电极绝缘管道中管道的数量与每组熔盐电极中多个熔盐电极箱的数量相同，所述出电极绝缘管道的第一端流体连通至多个熔盐电极箱中相应的一个熔盐电极箱，所述出电极绝缘管道的第二端流体连通至所述第一盐液箱，以使得熔盐能够流动通过所述出电极绝缘管道；电源装置，其包括多相交流电并且多相交流电的相数与所述多个熔盐电极箱的数量相同，电源装置的多相交流电的每一相电连接至多个熔盐电极箱中相应的一个熔盐电极箱；第一连接管道，其将所述第一盐液箱流体连通至所述第二盐液箱；熔盐循环泵，其设置在所述第一连接管道中，并用于将第一盐液箱中的熔盐泵送到第二盐液箱；以及控制器，其电连接至所述预加热器、所述电源装置和所述熔盐循环泵，以控制预加热器的开启或关闭、电源装置的供电或断电以及熔盐循环泵的转速。

在上述的用于加热熔盐的装置中，每组熔盐电极的多个熔盐电极箱为三个，所述多相交流电为三相交流电，每组进电极绝缘管道包括三条进电极绝缘管道，每组出电极绝缘管道包括三条出电极绝缘管道。

在上述的用于加热熔盐的装置中，每组进电极绝缘管道中各个管道内流动的熔盐产生电阻值相同的第一电阻值电阻，每组出电极绝缘管道中各个管道内流动的熔盐产生电阻值相同的第二电阻值电阻。

进一步地，所述第一电阻值和所述第二电阻值也相同。

在上述的用于加热熔盐的装置中，所述熔盐电极箱采用耐腐蚀、耐高温金属材料制成具有特定内表面积的容器，并具有进电极绝缘管道连接端口和出电极绝缘管道连接端口，所述进电极绝缘管道的第二端流体连通至相应的熔盐电极箱的进电极绝缘管道连接端口，所述出电极绝缘管道的第一端流体连通至相应的熔盐电极箱的出电极绝缘管道连接端口；并且熔盐电极箱外壁连接有导电铜排。

在上述的用于加热熔盐的装置中，所述进电极绝缘管道和所述出电极绝缘管道形成为“管”或者“槽”的形式；所述进电极绝缘管道与水平面呈特定夹角倾斜，每组进电极绝缘管道中的各个管道相对于水平面的夹角是相同的，每组进电极绝缘管道中的各个管道的长度是相同的，并且每组进电极绝缘管道中的各个管道的流通截面积是相同的，以保证每组进电极绝缘管道的各个管道的流量是相同的；所述出电极绝缘管道与水平面呈特定夹角倾斜，每组出电极绝缘管道中的各个管道相对于水平面的夹角是相同的，每组出电极绝缘管道中的各个管道的长度是相同的，并且每组出电极绝缘管道中的各个管道的流通截面积是相同的，以保证每组出电极绝缘管道的各个管道的流量是相同的。

根据本发明的用于加热熔盐的装置，其进一步设置有：熔盐储罐，其具有大于所述第一盐液箱的容积，所述熔盐储罐内部设置有多个预加热器；第二连接管道，其将所述第一盐液箱流体连通至所述熔盐储罐；熔盐返回泵，其设置在所述第二连接管道中，并用于将第一盐液箱中的熔盐泵送到熔盐储罐；第三连接管道，其将所述熔盐储罐流体连通至所述第二盐液箱；以及流量控制阀，其设置在所述第三连接管道中；其中，所述控制器进一步电连接至所述熔盐储罐中的多个预加热器、所述熔盐返回泵和所述流量控制阀，以控制熔盐储罐中的多个预加热器的开启或关闭、熔盐返回泵的转速以及流量控制阀的开度。

本发明进一步提供一种用于加热熔盐的方法，其使用根据上述的用于加热熔盐的装置，所述方法包括以下步骤：使用预加热器加热第一盐液箱中的盐，并将盐加热到能够流动的熔融状态；待盐处于能够流动的熔融状态后，关闭预加热器；使用熔盐循环泵将第一盐液箱中的熔盐泵送到第二盐液箱，并控制熔盐循环泵的转速，使得进入第二盐液箱中的熔盐的量多于从第二盐液箱中通过进电极绝缘管道流走的熔盐的量；待通过进电极绝缘管道流动的熔盐进入熔盐电极箱、并相应地通过出电极绝缘管道流动进入第一盐液箱后，开启电源装置以供电，从而加热熔盐；待第二盐液箱中的熔盐达到预定液位高度时，控制熔盐循环泵的转速，使得进入第二盐液箱中的熔盐的量等于从第二盐液箱中通过进电极绝缘管道流走的熔盐的量。

在上述方法中，当准备要结束加热时，控制熔盐循环泵的转速，使得进入第二盐液箱中的熔盐的量小于从第二盐液箱中通过进电极绝缘管道流走的熔盐的量。

本发明还提供一种用于加热熔盐的方法，其使用根据上述的用于加热熔盐的装置，所述方法包括以下步骤：使用预加热器加热第一盐液箱和/或熔盐储罐中的盐，并将盐加热到能够流动的熔融状态；待盐处于能够流动的熔融状态后，关闭预加热器；调节流量控制阀，使得熔盐储罐中的熔盐流入第二盐液箱，并控制流量控制阀的开度，使得进入第二盐液箱中的熔盐的量多于从第二盐液箱中通过进电极绝缘管道流走的熔盐的量；待通过进电极绝缘管道流动的熔盐进入熔盐电极箱、并相应地通过出电极绝缘管道流动进入第一盐液箱后，开启电源装置以供电，从而加热熔盐；使用熔盐返回泵将第一盐液箱中的熔盐泵送到熔盐储罐，并控制熔盐返回泵的转速，使得第一盐液箱中的熔盐保持一定液位高度；待第二盐液箱中的熔盐达到预定液位高度时，控制流量控制阀的开度，使得进入第二盐液箱中的熔盐的量等于从第二盐液箱中通过进电极绝缘管道流走的熔盐的量。

通过上述的各个示例性实施方案，利用本发明的优点是：可以根据任意电源电压和加热功率设计绝缘管道和熔盐电极，组成适用的熔盐加热装置。本发明的电极式加热熔盐的装置和方法采用熔盐自身为发热体，无热传导损失，也没有电热丝干烧风险，唯一运动部件是熔盐循环泵，一旦泵停止运行加热也随之停止。最重要的是本发明成功解决了在任意工作电压下各种高电导率离子导体中实现电极低电流密度工作的技术难题。

附图说明

图1是根据本发明的一种示例性实施方案的用于加热熔盐的装置的示意图。

图2是根据本发明的另一种示例性实施方案的用于加热熔盐的装置的示意图。

图3A和图3B是本发明的用于加热熔盐的装置中的进电极绝缘管道和/或出电极绝缘管道的截面示意图。

图4A和图4B示出了根据本发明示例性实施方案的用于加热熔盐的装置中的熔盐电极箱的一个示例，其中图4B是图4A的截面示意图。

图4C和图4D示出了根据本发明示例性实施方案的用于加热熔盐的装置中的熔盐电极箱的另一个示例，其中图4D是图4C的侧视图。

图5是根据本发明的又一种示例性实施方案的用于加热熔盐的装置的示意图。

应当理解的是，附图并非按比例地绘制，而是展示了稍微简化后呈现的说明本发明的基本原理的各种特征。在本发明的附图中，相同的附图标记表示本发明的相同的或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细地参考本发明的各种实施方案，这些实施方案的示例显示在附图中并且描述如下。尽管将结合本发明的示例性实施方案来描述本发明，但是将理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方案。正相反，本发明旨在不但覆盖本发明的示例性实施方案，而且覆盖包括在如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围之内的各种替代形式、修改形式、等效形式以及其它实施方案。

下文中，本发明的各种示例性实施方案将参考附图更具体地描述。

图1示出了根据本发明的一种示例性实施方案的用于加热熔盐的装置100，其可以包括：

第一盐液箱10，其由耐高温、耐腐蚀材料制成并接地，第一盐液箱10内部设置有至少一个预加热器11；

第二盐液箱20，其由耐高温、耐腐蚀材料制成并接地，第二盐液箱20设置在比第一盐液箱10更高的位置；

至少一组熔盐电极30，每组熔盐电极30包括多个熔盐电极箱，所述多个熔盐电极箱设置在比第一盐液箱10高并且比第二盐液箱20低的位置；

至少一组进电极绝缘管道40，每组进电极绝缘管道中管道的数量与每组熔盐电极中多个熔盐电极箱的数量相同，进电极绝缘管道40的第一端(靠上的一端)流体连通至第二盐液箱20，进电极绝缘管道40的第二端(靠下的一端)流体连通至多个熔盐电极箱中相应的一个熔盐电极箱，以使得熔盐可以流动通过进电极绝缘管道40；

至少一组出电极绝缘管道50，每组出电极绝缘管道中管道的数量与每组熔盐电极中多个熔盐电极箱的数量相同，出电极绝缘管道50的第一端(靠上的一端)流体连通至多个熔盐电极箱中相应的一个熔盐电极箱，出电极绝缘管道50的第二端(靠下的一端)流体连通至第一盐液箱10，以使得熔盐可以流动通过出电极绝缘管道50；

电源装置60，其包括多相交流电并且多相交流电的相数与多个熔盐电极箱的数量相同，电源装置60的多相交流电的每一相电连接至多个熔盐电极箱中相应的一个熔盐电极箱；

第一连接管道12，其将第一盐液箱10流体连通至第二盐液箱20；

熔盐循环泵13，其设置在第一连接管道12中，并用于将第一盐液箱10中的熔盐泵送到第二盐液箱20；以及

控制器70，其电连接至所述预加热器11、所述电源装置60和所述熔盐循环泵13，以控制预加热器11的开启或关闭、电源装置60的供电或断电以及熔盐循环泵13的转速。

具体地，在本示例性实施方案中，每组熔盐电极30的多个熔盐电极箱为三个(在图1中分别使用附图标记31、32、33来表示)，所述多相交流电为三相交流电(使用L1、L2、L3来表示)，每组进电极绝缘管道40包括三条进电极绝缘管道(在图1中分别使用附图标记41、42、43来表示)，每组出电极绝缘管道50包括三条出电极绝缘管道(在图1中分别使用附图标记51、52、53来表示)。具体地，三相交流电的每一相L1、L2、L3分别电连接至三个熔盐电极箱31、32、33。本领域技术人员可以理解的是，三相交流电仅是示例，更多相或更少相的交流电也是可行的，例如两相交流电也是可行的。

在图1所示的实施方案中，只示出了一组熔盐电极30，但是本领域技术人员可以理解的是，可以设置两组、三组或者更多组熔盐电极30，并且每组熔盐电极30包括多个熔盐电极箱(图示为每组熔盐电极30包括三个熔盐电极箱31、32、33)。相应地，以三相交流电为示例，在包括三组熔盐电极30的情况下，三相交流电的L1相分别电连接至每组熔盐电极30的第一熔盐电极箱31，三相交流电的L2相分别电连接至每组熔盐电极30的第二熔盐电极箱32，三相交流电的L3相分别电连接至每组熔盐电极30的第三熔盐电极箱33。进一步地，图1只示出了一组进电极绝缘管道40和一组出电极绝缘管道50，也就是说，对于一组熔盐电极30，设置了一组进电极绝缘管道40和一组出电极绝缘管道50。但本领域技术人员可以理解的是，根据需要，对于一组熔盐电极30可以设置两组或两组以上并列设置的进电极绝缘管道40以及两组或两组以上并列设置的出电极绝缘管道50。

具体地，在本示例性实施方案中，每组进电极绝缘管道40中各个管道内流动的熔盐产生电阻值相同的第一电阻值电阻，也就是说，各个进电极绝缘管道41、42、43内流动的熔盐产生的电阻值是彼此相同的。并且，每组出电极绝缘管道50中各个管道内流动的熔盐产生电阻值相同的第二电阻值电阻，也就是说，各个出电极绝缘管道51、52、53内流动的熔盐产生的电阻值是彼此相同的。

为了使得各个进电极绝缘管道41、42、43内流动的熔盐产生的电阻值彼此相同，所述进电极绝缘管道可以具有圆形、椭圆形、矩形、六边形或其他封闭形状的截面，每根绝缘管道是一根完整管道或者是由多段短管组合而成，每组进电极绝缘管道具有相同的流通截面积和相同的长度，从而保证每组进电极绝缘管道的各个管道内充满熔盐液体后具有相同的电阻值。进一步地，所述进电极绝缘管道竖直设置或者与水平面呈特定夹角倾斜设置，用以保证依靠重力流动的熔盐有足够的流量能将全部发热量带出。所述进电极绝缘管道竖直设置的实施方案可以如图1所示，而所述进电极绝缘管道与水平面呈特定夹角倾斜设置的实施方案可以如图2所示。在图2中，每组进电极绝缘管道中的各个管道相对于水平面的夹角是相同的，以确保每组进电极绝缘管道具有相同的流通截面积和相同的长度，从而保证每组进电极绝缘管道的各个管道内充满熔盐液体后具有相同的电阻值。

相似地，为了使得各个出电极绝缘管道51、52、53内流动的熔盐产生的电阻值彼此相同，所述出电极绝缘管道可以具有圆形、椭圆形、矩形、六边形或其他封闭形状的截面，每根绝缘管道是一根完整管道或者是由多段短管组合而成，每组出电极绝缘管道具有相同的流通截面积和相同的长度，从而保证每组出电极绝缘管道的各个管道内充满熔盐液体后具有相同的电阻值。进一步地，所述出电极绝缘管道竖直设置或者与水平面呈特定夹角倾斜设置，用以保证依靠重力流动的熔盐有足够的流量能将全部发热量带出。所述出电极绝缘管道竖直设置的实施方案可以如图1所示，而所述出电极绝缘管道与水平面呈特定夹角倾斜设置的实施方案可以如图2所示。在图2中，每组出电极绝缘管道中的各个管道相对于水平面的夹角是相同的，以确保每组出电极绝缘管道具有相同的流通截面积和相同的长度，从而保证每组出电极绝缘管道的各个管道内充满熔盐液体后具有相同的电阻值。

优选地，在图2所示的实施方案中，每组进电极绝缘管道中的各个管道相对于水平面的夹角与每组出电极绝缘管道中的各个管道相对于水平面的夹角也是相同的。

进一步地，如图3A和图3B所示，进电极绝缘管道40和/或出电极绝缘管道50也可以不具有封闭形状的截面，而是形成“槽”的形式，并具体地形成绝缘管槽。所述绝缘管槽具有截面为半圆形的底部或倒梯形的底部，或者为其他形状的敞开形式的截面。同样地，每个绝缘管槽是一个完整管槽或者是由多段短槽搭接而成，每组进电极绝缘管槽具有相同的流通截面积和相同的长度，使得进电极绝缘管槽内熔盐流动时具有相同的电阻值，每组出电极绝缘管槽具有相同的流通截面积和相同的长度，使得出电极绝缘管槽内熔盐流动时具有相同的电阻值。

在优选实施方案中，上述的第一电阻值和第二电阻值也相同。也就是说，各个进电极绝缘管道41、42、43内流动的熔盐产生的电阻值与各个出电极绝缘管道51、52、53内流动的熔盐产生的电阻值也是彼此相同的。

在本发明的示例性实施方案中，熔盐电极箱31、32、33为采用耐腐蚀、耐高温金属材料制成的具有特定内表面积的容器，并具有进电极绝缘管道连接端口和出电极绝缘管道连接端口，所述进电极绝缘管道的第二端流体连通至相应的熔盐电极箱的进电极绝缘管道连接端口，所述出电极绝缘管道的第一端流体连通至相应的熔盐电极箱的出电极绝缘管道连接端口。进一步地，熔盐电极箱内部可以设有隔板或者导管与出电极绝缘管道连接端口形成虹吸流道，以保证在熔盐流动时熔盐电极箱内部保持一定的液位高度从而保证电极与熔盐有足够的接触面积，并且在停止加热时熔盐电极箱内部基本无熔盐滞留或者只有很少量的熔盐滞留，进一步地，熔盐电极箱外壁连接有导电铜排。

具体地，如图4A和图4B所示，其示出了根据本发明示例性实施方案的用于加热熔盐的装置中的熔盐电极箱的一个示例。图4A和图4B所示的熔盐电极箱具有进电极绝缘管道连接端口34和出电极绝缘管道连接端口35，进电极绝缘管道40的第二端(靠下的一端)流体连通至熔盐电极箱的进电极绝缘管道连接端口34，出电极绝缘管道50的第一端(靠上的一端)流体连通至熔盐电极箱的出电极绝缘管道连接端口35。在图4A和图4B所示的实施方案中，熔盐电极箱内部设有隔板36，其与进电极绝缘管道连接端口34和出电极绝缘管道连接端口35形成流道，以保证在熔盐流动时熔盐电极箱内部保持一定的液位高度从而保证电极与熔盐有足够的接触面积，并且在停止加热时熔盐电极箱内部基本无熔盐滞留或者只有很少量的熔盐滞留。进一步地，在图4A和图4B中并没有示出熔盐电极箱外壁上连接的导电铜排，导电铜排属于本领域技术人员知晓的惯用设计，因此未图示。

进一步地，如图4C和图4D所示，其示出了根据本发明示例性实施方案的用于加热熔盐的装置中的熔盐电极箱的另一个示例。图4C所示的熔盐电极箱为具有特定内表面积的容器，并具有进电极绝缘管道连接端口34和出电极绝缘管道连接端口35。在图4C所示的实施方案中，熔盐电极箱内部并没有设置隔板，其依靠自身的容积保证在熔盐流动时熔盐电极箱内部保持一定的液位高度从而保证电极与熔盐有足够的接触面积，并且在停止加热时熔盐电极箱内部基本无熔盐滞留。

下面，具体描述使用上述的用于加热熔盐的装置来加热熔盐的方法，所述方法包括以下步骤：使用预加热器11加热第一盐液箱10中的盐，并将盐加热到能够流动的熔融状态；待盐处于能够流动的熔融状态后，关闭预加热器11；使用熔盐循环泵13将第一盐液箱10中的熔盐泵送到第二盐液箱20，并控制熔盐循环泵13的转速，使得进入第二盐液箱20中的熔盐的量多于从第二盐液箱20中通过进电极绝缘管道40流走的熔盐的量；待通过进电极绝缘管道40流动的熔盐进入熔盐电极箱、并相应地通过出电极绝缘管道50流动进入第一盐液箱10后，开启电源装置60以供电，从而加热熔盐；待第二盐液箱20中的熔盐达到预定液位高度时，控制熔盐循环泵13的转速，使得进入第二盐液箱20中的熔盐的量等于从第二盐液箱20中通过进电极绝缘管道40流走的熔盐的量。

通过上述的加热熔盐的方法，熔盐从第一盐液箱10泵送到第二盐液箱20，然后第二盐液箱20中的熔盐通过重力经由进电极绝缘管道40流入熔盐电极箱，接着，熔盐电极箱中的熔盐通过重力经由出电极绝缘管道50流入第一盐液箱10，以此形成循环。在上述循环的同时，开启电源装置60以供电，从而使熔盐被加热。

本发明以三相交流电为例，使用电极加热熔盐，相当于使用了三相交流电的星形接法。星形接法，接不接零线，电流都会在相线之间流转，假如三相负载相同，三相电流的矢量和为零，从而中性线电流为零。因此，只要保证电极之间相平衡，即流过电极的熔盐流量、流速相同，电极大小相同，电极就可以加热熔盐。

在本发明的示例性实施方案中，通过预加热器11加热时，可以将盐加热到200-275℃以使盐处于可以流动的熔融状态，从而能够形成上述循环；进一步地，开启电源装置60后，可以将熔盐加热到300-600℃，甚至最高到800℃。

在本发明的优选实施方案中，熔盐电极30连接三相交流电，熔盐在上述循环的过程中被加热，被加热后的高温熔盐流入第一盐液箱，熔盐被熔盐循环泵从第一盐液箱输送至高位而流入第二盐液箱不断循环，熔盐在循环过程中同时将热量带出。

通过本发明被加热的熔盐可以应用于：通过换热器，提供不同温度下工业用的高温蒸汽，可以直接给电厂汽轮机提供高温蒸汽，也可以给酿酒、制药、矿业等提供不同温度的蒸汽。进一步地，本发明可以利用电厂调峰的电力，将电转换成热量储存起来或者使用。本发明也可以直接利用废弃的清洁能源产生的电力直接转化成热量储存或者直接使用。

在本发明的示例性实施方案中，在熔盐循环泵13停止后，在重力作用下第二盐液箱20、进电极绝缘管道40、熔盐电极箱以及出电极绝缘管道50内的熔盐全部、或者基本全部回落到第一盐液箱10中，加热也随之停止。具体地，本发明的熔盐电极箱具有容器形状，熔盐电极箱内部设有隔板或者导管与出电极绝缘管道连接端口35形成虹吸流道，在加热时确保电极内部有足够的液位高度从而保证电极与熔盐有足够的接触面积，停止加热时又能在虹吸作用下使熔盐全部或者基本全部从电极中流出以防止冻结。在某些实施方案中，在熔盐电极箱内部或许会有少量的熔盐滞留，但只要不影响再次使用时熔盐的流动就不会有不良影响，再次使用时热的熔盐会将滞留冻结的熔盐融化，从而使其保持流动。

在本发明的示例性实施方案中，根据上述的用于加热熔盐的方法，当准备要结束加热时，可以控制熔盐循环泵13的转速，使得进入第二盐液箱20中的熔盐的量小于从第二盐液箱20中通过进电极绝缘管道40流走的熔盐的量。这样，第二盐液箱20中的液位高度可以逐渐降低，并且当降低到一定高度时再结束加热，从而进一步提高效果，并且更易于防止熔盐冻结。

进一步地，如图5所示，其显示了根据本发明的又一种示例性实施方案的用于加热熔盐的装置的示意图。

在根据本发明的又一种示例性实施方案的用于加热熔盐的装置中，其进一步设置有：

熔盐储罐80，其具有大于第一盐液箱10的容积，所述熔盐储罐80内部设置有多个预加热器(未图示)；

第二连接管道81，其将第一盐液箱10流体连通至熔盐储罐80；

熔盐返回泵82，其设置在第二连接管道81中，并用于将第一盐液箱10中的熔盐泵送到熔盐储罐80；

第三连接管道83，其将熔盐储罐80流体连通至第二盐液箱20；以及

流量控制阀84，其设置在第三连接管道83中；

其中，控制器70进一步电连接至熔盐储罐80中的多个预加热器、熔盐返回泵82和流量控制阀84，以控制熔盐储罐中的多个预加热器的开启或关闭、熔盐返回泵82的转速以及流量控制阀84的开度。

具体地，在图5所示的实施方案中，并没有具体绘示控制器70与熔盐储罐80中的多个预加热器、熔盐返回泵82和流量控制阀84的连接方式，但是参考图1所示的实施方案，本领域技术人员可以清楚地知晓控制器70与熔盐储罐80中的多个预加热器、熔盐返回泵82和流量控制阀84的连接方式，因此没有在图5中绘示。

进一步地，在图5所示的实施方案中，并没有绘示出图1中所示出的第一连接管道12和熔盐循环泵13，但是本领域技术人员可以理解的是，图5所示的实施方案中可以是具有第一连接管道12和熔盐循环泵13的。

下面，具体描述使用图5所示的用于加热熔盐的装置来加热熔盐的方法，所述方法包括以下步骤：使用预加热器加热第一盐液箱10和/或熔盐储罐80中的盐，并将盐加热到能够流动的熔融状态；待盐处于能够流动的熔融状态后，关闭预加热器；调节流量控制阀84，使得熔盐储罐80中的熔盐流入第二盐液箱20，并控制流量控制阀84的开度，使得进入第二盐液箱20中的熔盐的量多于从第二盐液箱20中通过进电极绝缘管道40流走的熔盐的量；待通过进电极绝缘管道40流动的熔盐进入熔盐电极箱、并相应地通过出电极绝缘管道50流动进入第一盐液箱10后，开启电源装置60以供电，从而加热熔盐；使用熔盐返回泵82将第一盐液箱10中的熔盐泵送到熔盐储罐80，并控制熔盐返回泵82的转速，使得第一盐液箱10中的熔盐保持一定液位高度；待第二盐液箱20中的熔盐达到预定液位高度时，控制流量控制阀84的开度，使得进入第二盐液箱20中的熔盐的量等于从第二盐液箱20中通过进电极绝缘管道40流走的熔盐的量。

通过上述的各个示例性实施方案，利用本发明的优点是：可以根据任意电源电压和加热功率设计绝缘管道和熔盐电极，组成适用的熔盐加热装置。本发明的电极式加热熔盐的装置和方法采用熔盐自身为发热体，无热传导损失，也没有电热丝干烧风险，唯一运动部件是熔盐泵(包括熔盐循环泵和/或熔盐返回泵)，一旦泵停止运行加热也随之停止。最重要的是本发明成功解决了在任意工作电压下各种高电导率离子导体中实现电极低电流密度工作的技术难题。

最后，为了更清楚地说明本发明，申请人结合示例说明如下。本发明绝缘管的大小设计，是将流经绝缘管的熔盐看作是一个圆柱形电阻，其阻值为R＝ρ*L/S，这里R就是圆柱形电阻阻值，ρ是熔盐电导率，L是绝缘管长度，S是绝缘管横截面内径面积，当L/s达到一定数值时，可以使流经绝缘管熔盐的电阻很大，因此通过绝缘管后，熔盐电流就很小了。

前面的对本发明具体的示例性实施方案所呈现的描述出于说明和描述的目的。它们并非旨在穷举，或者将本发明限制为公开的精确的形式，且显然的是，根据以上教导，可以进行很多修改和变化。示例性实施方案的选择和描述是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使得本领域技术人员能够制造并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同替代形式和修改形式。本发明的范围旨在通过所附权利要求及其等效形式来限定。

Claims (10)

1.一种用于加热熔盐的装置，其特征在于，包括：

第一盐液箱，其内部设置有至少一个预加热器；

第二盐液箱，其设置在比所述第一盐液箱更高的位置；

至少一组熔盐电极，每组熔盐电极包括多个熔盐电极箱，所述多个熔盐电极箱设置在比第一盐液箱高并且比第二盐液箱低的位置；

至少一组进电极绝缘管道，每组进电极绝缘管道中管道的数量与每组熔盐电极中多个熔盐电极箱的数量相同，所述进电极绝缘管道的第一端流体连通至所述第二盐液箱，所述进电极绝缘管道的第二端流体连通至多个熔盐电极箱中相应的一个熔盐电极箱，以使得熔盐能够流动通过所述进电极绝缘管道；

至少一组出电极绝缘管道，每组出电极绝缘管道中管道的数量与每组熔盐电极中多个熔盐电极箱的数量相同，所述出电极绝缘管道的第一端流体连通至多个熔盐电极箱中相应的一个熔盐电极箱，所述出电极绝缘管道的第二端流体连通至所述第一盐液箱，以使得熔盐能够流动通过所述出电极绝缘管道；

电源装置，其包括多相交流电并且多相交流电的相数与所述多个熔盐电极箱的数量相同，电源装置的多相交流电的每一相电连接至多个熔盐电极箱中相应的一个熔盐电极箱；

第一连接管道，其将所述第一盐液箱流体连通至所述第二盐液箱；

熔盐循环泵，其设置在所述第一连接管道中，并用于将第一盐液箱中的熔盐泵送到第二盐液箱；以及

控制器，其电连接至所述预加热器、所述电源装置和所述熔盐循环泵，以控制预加热器的开启或关闭、电源装置的供电或断电以及熔盐循环泵的转速。

2.根据权利要求1所述的用于加热熔盐的装置，其中，每组熔盐电极的多个熔盐电极箱为三个，所述多相交流电为三相交流电，每组进电极绝缘管道包括三条进电极绝缘管道，每组出电极绝缘管道包括三条出电极绝缘管道。

3.根据权利要求1所述的用于加热熔盐的装置，其中，每组进电极绝缘管道中各个管道内流动的熔盐产生电阻值相同的第一电阻值电阻，每组出电极绝缘管道中各个管道内流动的熔盐产生电阻值相同的第二电阻值电阻。

4.根据权利要求3所述的用于加热熔盐的装置，其中，所述第一电阻值和所述第二电阻值也相同。

5.根据权利要求1所述的用于加热熔盐的装置，其中，所述熔盐电极箱采用耐腐蚀、耐高温金属材料制成具有特定内表面积的容器，并具有进电极绝缘管道连接端口和出电极绝缘管道连接端口，所述进电极绝缘管道的第二端流体连通至相应的熔盐电极箱的进电极绝缘管道连接端口，所述出电极绝缘管道的第一端流体连通至相应的熔盐电极箱的出电极绝缘管道连接端口；并且熔盐电极箱外壁连接有导电铜排。

6.根据权利要求3所述的用于加热熔盐的装置，其中，所述进电极绝缘管道和所述出电极绝缘管道形成为“管”或者“槽”的形式；

所述进电极绝缘管道与水平面呈特定夹角倾斜，每组进电极绝缘管道中的各个管道相对于水平面的夹角是相同的，每组进电极绝缘管道中的各个管道的长度是相同的，并且每组进电极绝缘管道中的各个管道的流通截面积是相同的，以保证每组进电极绝缘管道的各个管道的流量是相同的；

所述出电极绝缘管道与水平面呈特定夹角倾斜，每组出电极绝缘管道中的各个管道相对于水平面的夹角是相同的，每组出电极绝缘管道中的各个管道的长度是相同的，并且每组出电极绝缘管道中的各个管道的流通截面积是相同的，以保证每组出电极绝缘管道的各个管道的流量是相同的。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的用于加热熔盐的装置，其进一步设置有：

熔盐储罐，其具有大于所述第一盐液箱的容积，所述熔盐储罐内部设置有多个预加热器；

第二连接管道，其将所述第一盐液箱流体连通至所述熔盐储罐；

熔盐返回泵，其设置在所述第二连接管道中，并用于将第一盐液箱中的熔盐泵送到熔盐储罐；

第三连接管道，其将所述熔盐储罐流体连通至所述第二盐液箱；以及

流量控制阀，其设置在所述第三连接管道中；

其中，所述控制器进一步电连接至所述熔盐储罐中的多个预加热器、所述熔盐返回泵和所述流量控制阀，以控制熔盐储罐中的多个预加热器的开启或关闭、熔盐返回泵的转速以及流量控制阀的开度。

8.一种用于加热熔盐的方法，其使用根据权利要求1-6中任意一项所述的用于加热熔盐的装置，所述方法包括以下步骤：

使用预加热器加热第一盐液箱中的盐，并将盐加热到能够流动的熔融状态；

待盐处于能够流动的熔融状态后，关闭预加热器；

使用熔盐循环泵将第一盐液箱中的熔盐泵送到第二盐液箱，并控制熔盐循环泵的转速，使得进入第二盐液箱中的熔盐的量多于从第二盐液箱中通过进电极绝缘管道流走的熔盐的量；

待通过进电极绝缘管道流动的熔盐进入熔盐电极箱、并相应地通过出电极绝缘管道流动进入第一盐液箱后，开启电源装置以供电，从而加热熔盐；

待第二盐液箱中的熔盐达到预定液位高度时，控制熔盐循环泵的转速，使得进入第二盐液箱中的熔盐的量等于从第二盐液箱中通过进电极绝缘管道流走的熔盐的量。

9.根据权利要求8所述的用于加热熔盐的方法，当准备要结束加热时，控制熔盐循环泵的转速，使得进入第二盐液箱中的熔盐的量小于从第二盐液箱中通过进电极绝缘管道流走的熔盐的量。

10.一种用于加热熔盐的方法，其使用根据权利要求7所述的用于加热熔盐的装置，所述方法包括以下步骤：

使用预加热器加热第一盐液箱和/或熔盐储罐中的盐，并将盐加热到能够流动的熔融状态；

待盐处于能够流动的熔融状态后，关闭预加热器；

调节流量控制阀，使得熔盐储罐中的熔盐流入第二盐液箱，并控制流量控制阀的开度，使得进入第二盐液箱中的熔盐的量多于从第二盐液箱中通过进电极绝缘管道流走的熔盐的量；

待通过进电极绝缘管道流动的熔盐进入熔盐电极箱、并相应地通过出电极绝缘管道流动进入第一盐液箱后，开启电源装置以供电，从而加热熔盐；

使用熔盐返回泵将第一盐液箱中的熔盐泵送到熔盐储罐，并控制熔盐返回泵的转速，使得第一盐液箱中的熔盐保持一定液位高度；

待第二盐液箱中的熔盐达到预定液位高度时，控制流量控制阀的开度，使得进入第二盐液箱中的熔盐的量等于从第二盐液箱中通过进电极绝缘管道流走的熔盐的量。

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