CN112284163A - 一种利用蒸汽加热熔盐的换热器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用蒸汽加热熔盐的换热器，包括换热内管、外管连接槽、换热外管、外管连接管和熔盐排放管道；中空的换热内管由若干个垂直设置的U形管道串接而成；外管连接槽分别设置于每个U形管道的下方，与U形管道相对应；每个U形管道均包括两个直线管段以及连通两个直线管段下端口的弧形弯管段；弧形弯管段设置于对应的外管连接槽中，直线管段外部均套设有换热外管；对应于同一个U形管道的换热外管下部和外管连接槽上部连通；于相邻的U形管道之间，通过外管连接管连通相邻的换热外管。本发明的有益效果是：本发明由垂直设置的换热内管和换热外管组成，换热内管通蒸汽，换热外管通熔盐，换热效率高。

Description

一种利用蒸汽加热熔盐的换热器及方法
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及一种用于蒸汽加热的熔盐换热器。
背景技术
储热技术是以储热材料为媒介将太阳能光热、地热、工业余热、低品位废热等热能储存起来，在需要的时候释放，力图解决由于时间、空间或强度上的热能供给与需求间不匹配所带来的问题，最大限度地提高整个系统的能源利用率而逐渐发展起来的一种技术。常见的储能蓄热技术主要有蒸汽蓄热技术、熔盐蓄热技术、相变材料蓄热技术以及固体材料蓄热技术等。目前熔盐储热技术已成功应用在光热发电领域以及供暖领域。在光热发电领域，主要利用太阳能来加热熔盐储热；在供暖领域，主要利用谷电来加热熔盐储热。放热时，熔盐通过管壳式换热器加热给水，产生高温水或蒸汽，用来供暖或者发电。
申请号为CN201721190502.0的实用新型专利公开了一种蒸汽熔盐换热器，采用熔盐换热常用的管壳式换热器，在小型工况下，熔盐流速慢，换热效率低，难以满足换热要求。在壳体内部设有折流挡板，在停机时部分熔盐将受到阻挡，无法排出，导致阻塞。申请号为201810232294.9的发明专利公开了一种超临界水与熔融盐换热器装置，其中熔盐无法依靠重力全部排出，会有熔盐滞留在管道中，在设备停运后熔盐将会凝固导致管道阻塞。申请号为CN201811652797.8的发明专利公开了一种应用于小型熔盐储热系统的套管式换热器，其中熔盐通过较小倾斜角度自排，由于熔盐有一定的粘性，整个设备排空需要很长时间，增加了运行成本。熔盐走内管侧，万一熔盐发生凝固，难以加热融化，维护检修很不方便。换热器外管两端通过法兰固定在内管上，但由于内管和外管温度不一样，两管的膨胀量不一致，将产生应力，导致设备损坏。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种利用蒸汽加热熔盐的换热器及方法，换热器停机时能够及时排空熔盐防止凝固，并避免内外管膨胀程度不一致而产生损坏。
这种利用蒸汽加热熔盐的换热器，包括换热内管、外管连接槽、换热外管、外管连接管和熔盐排放管道；中空的换热内管由若干个垂直设置的U形管道串接而成；外管连接槽分别设置于每个U形管道的下方，与U形管道相对应；每个U形管道均包括两个直线管段以及连通两个直线管段下端口的弧形弯管段；弧形弯管段设置于对应的外管连接槽中，直线管段外部均套设有换热外管；对应于同一个U形管道的换热外管下部和外管连接槽上部连通；于相邻的U形管道之间，通过外管连接管连通相邻的换热外管；每个外管连接槽的下部分别与熔盐排放管道连通，熔盐排放管道上设置有熔盐排放阀。
作为优选：于相邻的两个U形管道之间，通过内管弯头连通相邻的两个直线管段的上端口，并且直线管段的上端口与内管弯头通过焊接连通。
作为优选：换热外管、外管连接槽、外管连接管、熔盐排放管道以及熔盐排放阀上均设有电伴热部件；换热外管、外管连接槽与换热内管之间形成熔盐流道。
作为优选：外管连接管呈倾斜布置，外管连接管的流入端口高于外管连接管的流出端口。
作为优选：将换热内管的一末端所在的直线管段作为入口管段，并将入口管段的上端口作为热蒸汽入口；将换热内管的另一末端所在的直线管段作为出口管段，并将出口管段的上端口作为冷蒸汽出口。
作为优选：入口管段外部套设的换热外管上部设有熔盐出口；出口管段外部套设的换热外管上部设有熔盐入口。
作为优选：还包括若干个端盖，每个直线管段的上端口以及每个换热外管的上端口均与对应的一个端盖焊接；换热内管的直线管段上端和换热外管上端通过端盖焊接相互固定。
作为优选：每个端盖的中间均设有开孔，开孔的直径与直线管段的直径相同，且开孔与对应的直线管段的位置在垂直方向上重叠。
作为优选：换热外管与外管连接槽通过焊接连通，换热外管与外管连接管通过焊接连通。
这种利用蒸汽加热熔盐的换热器的操作方法，包括以下步骤：
S1、启动时：使熔盐排放阀处于关闭状态；打开电伴热部件，将换热外管、外管连接管和外管连接槽加热至熔盐熔点之上；然后从热蒸汽入口通入蒸汽一段时间，将换热内管和内管弯头加热至熔盐熔点之上；最后关闭电伴热部件，从熔盐入口处通入熔盐，开始进行正常换热；
S2、停机时：先打开电伴热部件，将熔盐排放管道和熔盐排放阀加热至熔盐熔点之上；然后停止熔盐输送，保持蒸汽输送，打开熔盐排放阀，熔盐将依靠自身重力作用，经由熔盐排放管道排出；熔盐完成排放后，停止蒸汽输送，关闭电伴热部件和熔盐排放阀。
本发明的有益效果是：
(1)本发明由垂直设置的换热内管和换热外管组成，换热内管通蒸汽，换热外管通熔盐，换热效率高。
(2)本发明设置了外管连接槽，不仅可以混合熔盐使熔盐温度均匀，换热器停机时，熔盐排空速度快，残留少，防止熔盐凝固导致熔盐流道堵塞。
(3)本发明的换热内管和换热外管一端可自由膨胀，不容易产生应力损坏。
附图说明
图1为利用蒸汽加热熔盐的换热器结构示意图。
附图标记说明：1-熔盐入口；2-冷蒸汽出口；3-熔盐出口；4-热蒸汽入口；5-换热外管；6-换热内管；7-端盖；8-内管弯头；9-外管连接管；10-外管连接槽；11-熔盐排放阀；12-熔盐排放管道；13-电伴热部件。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例一
如图1所示，本发明提供一种利用蒸汽加热熔盐的换热器，包括换热内管6、外管连接槽10、换热外管5、外管连接管9、熔盐排放管道12；中空的换热内管6由两个垂直设置的U形管道串接而成，换热内管6作为水介质流道；外管连接槽10分别设置于每个U形管道的下方，与U形管道相对应；每个U形管道均包括两个直线管段以及连通两个直线管段下端口的弧形弯管段；弧形弯管段设置于对应的外管连接槽10中，直线管段外部均套设有换热外管5；对应于同一个U形管道的换热外管5与外管连接槽10的上部连通；于相邻的U形管道之间，通过一外管连接管9连通相邻的换热外管5；每个外管连接槽10的下部分别与一对应的熔盐排放管道12连通，熔盐排放管道12上设置有熔盐排放阀11。
本发明的工作原理是：换热器正常运行时，熔盐排放阀11处于关闭状态；换热器停机时，打开熔盐排放阀11，熔盐流道中的熔盐可以通过自身重力，经由熔盐排放管道12快速排空。
在本发明中，换热内管6和换热外管5均垂直布置，使得熔盐可以利用自身重力快速排除，防止未被排除的熔盐在停机时凝固导致熔盐流道不通畅。
外管连接槽10可以将熔盐进行混合，使得熔盐温度更加均匀。
进一步的，于相邻的两个U形管道之间，通过一内管弯头8连通相邻的两个直线管段的上端口。
进一步的，换热外管5、外管连接槽10、外管连接管9、熔盐排放管道12以及熔盐排放阀11上均设有电伴热部件13。在换热器启动前，打开电伴热部件13，将换热器加热升温至熔盐熔点之上，防止换热器启动后熔盐凝固。换热外管5、外管连接槽10与换热内管6之间形成熔盐流道，即使熔盐在熔盐流道发生凝固现象，也可以通过打开电伴热部件13来加热融化熔盐，维护检修方便。
进一步的，外管连接管9具有预定的倾斜角度，外管连接管9的流入端口高于外管连接管9的流出端口。
进一步的，将换热内管6的一末端所在的直线管段作为入口管段，并将入口管段的上端口作为热蒸汽入口4；将换热内管6的另一末端所在的直线管段作为出口管段，并将出口管段的上端口作为冷蒸汽出口2。
进一步的，入口管段外部套设的换热外管5的上部设有熔盐出口3；出口管段外部套设的换热外管5上部设有熔盐入口1。
进一步的，还包括多个端盖7；每个直线管段的上端口以及每个换热外管5的上端口均与对应的一个端盖7焊接。换热内管6的直线管段上端和换热外管5上端通过端盖7焊接相互固定。而直线管段下端或者弧形弯管段不与换热外管5下端相互固定，下端可以自由膨胀，避免换热内管6和换热外管5因为温度不一致导致膨胀程度不一致产生应力而引起换热器损坏。
进一步的，每个端盖7的中间均设有开孔，开孔的直径与直线管段的直径相同，且开孔与对应的直线管段的位置在垂直方向上重叠。
进一步的，换热外管5与外管连接槽10通过焊接方式连通，换热外管5与外管连接管9通过焊接方式连通，保证熔盐的流通。
进一步的，直线管段的上端口与内管弯头8通过焊接方式连通。
实施例二
所述利用蒸汽加热熔盐的换热器的操作方法，包括以下步骤：
S1、启动时：确保熔盐排放阀11关闭状态；打开电伴热部件13，将换热外管5、外管连接管9和外管连接槽10加热至熔盐熔点之上，防止熔盐凝固在这些部件内侧；然后从热蒸汽入口4通入蒸汽一段时间，将换热内管6和内管弯头8加热至熔盐熔点之上，防止熔盐凝固在这些部件外侧；最后关闭电伴热部件13，从熔盐入口1处通入熔盐，开始进行正常换热。
S2、停机时：先打开电伴热部件13，将熔盐排放管道12和熔盐排放阀11加热至熔盐熔点之上；然后停止熔盐输送，保持蒸汽输送，打开熔盐排放阀11，换热器内熔盐将依靠自身重力作用，经由熔盐排放管道12快速排出；熔盐完成排放后，停止蒸汽输送，关闭电伴热部件13和熔盐排放阀11。
该操作方法可以确保换热器在运行过程中，尤其是启停阶段，熔盐所接触的各表面均高于熔盐熔点温度，从而从根本上避免了熔盐在换热外管内侧、换热内管外侧以及各连接处的凝固，保证了换热器的高效换热效率以及使用寿命；而且在停机时熔盐排空迅速，可以节省时间和节约运行成本。

Claims (10)

1.一种利用蒸汽加热熔盐的换热器，其特征在于：包括换热内管(6)、外管连接槽(10)、换热外管(5)、外管连接管(9)和熔盐排放管道(12)；中空的换热内管(6)由若干个垂直设置的U形管道串接而成；外管连接槽(10)分别设置于每个U形管道的下方，与U形管道相对应；每个U形管道均包括两个直线管段以及连通两个直线管段下端口的弧形弯管段；弧形弯管段设置于对应的外管连接槽(10)中，直线管段外部均套设有换热外管(5)；对应于同一个U形管道的换热外管(5)下部和外管连接槽(10)上部连通；于相邻的U形管道之间，通过外管连接管(9)连通相邻的换热外管(5)；每个外管连接槽(10)的下部分别与熔盐排放管道(12)连通，熔盐排放管道(12)上设置有熔盐排放阀(11)。
2.根据权利要求1所述的利用蒸汽加热熔盐的换热器，其特征在于：于相邻的两个U形管道之间，通过内管弯头(8)连通相邻的两个直线管段的上端口，并且直线管段的上端口与内管弯头(8)通过焊接连通。
3.根据权利要求1所述的利用蒸汽加热熔盐的换热器，其特征在于：换热外管(5)、外管连接槽(10)、外管连接管(9)、熔盐排放管道(12)以及熔盐排放阀(11)上均设有电伴热部件(13)；换热外管(5)、外管连接槽(10)与换热内管(6)之间形成熔盐流道。
4.根据权利要求1所述的利用蒸汽加热熔盐的换热器，其特征在于：外管连接管(9)呈倾斜布置，外管连接管(9)的流入端口高于外管连接管(9)的流出端口。
5.根据权利要求1所述的利用蒸汽加热熔盐的换热器，其特征在于：将换热内管(6)的一末端所在的直线管段作为入口管段，并将入口管段的上端口作为热蒸汽入口(4)；将换热内管(6)的另一末端所在的直线管段作为出口管段，并将出口管段的上端口作为冷蒸汽出口(2)。
6.根据权利要求5所述的利用蒸汽加热熔盐的换热器，其特征在于：入口管段外部套设的换热外管(5)上部设有熔盐出口(3)；出口管段外部套设的换热外管(5)上部设有熔盐入口(1)。
7.根据权利要求1所述的利用蒸汽加热熔盐的换热器，其特征在于：还包括若干个端盖(7)，每个直线管段的上端口以及每个换热外管(5)的上端口均与对应的一个端盖(7)焊接；换热内管(6)的直线管段上端和换热外管(5)上端通过端盖(7)焊接相互固定。
8.根据权利要求7所述的利用蒸汽加热熔盐的换热器，其特征在于：每个端盖(7)的中间均设有开孔，开孔的直径与直线管段的直径相同，且开孔与对应的直线管段的位置在垂直方向上重叠。
9.根据权利要求1所述的利用蒸汽加热熔盐的换热器，其特征在于：换热外管(5)与外管连接槽(10)通过焊接连通，换热外管(5)与外管连接管(9)通过焊接连通。
10.一种如权利要求1所述的利用蒸汽加热熔盐的换热器的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、启动时：使熔盐排放阀(11)处于关闭状态；打开电伴热部件(13)，将换热外管(5)、外管连接管(9)和外管连接槽(10)加热至熔盐熔点之上；然后从热蒸汽入口(4)通入蒸汽一段时间，将换热内管(6)和内管弯头(8)加热至熔盐熔点之上；最后关闭电伴热部件(13)，从熔盐入口(1)处通入熔盐，开始进行正常换热；
S2、停机时：先打开电伴热部件(13)，将熔盐排放管道(12)和熔盐排放阀(11)加热至熔盐熔点之上；然后停止熔盐输送，保持蒸汽输送，打开熔盐排放阀(11)，熔盐将依靠自身重力作用，经由熔盐排放管道(12)排出；熔盐完成排放后，停止蒸汽输送，关闭电伴热部件(13)和熔盐排放阀(11)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114251534A (zh) * 2021-12-30 2022-03-29 上海电气电站环保工程有限公司 一种能耗自调节的氨气伴热运输装置
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