CN112985139A - 一种熔盐恒温系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种熔盐恒温系统及其使用方法，包括熔盐罐、恒温工作盐槽和水换热系统，恒温工作盐槽内设有盐盐换热器，熔盐罐的出口与水换热系统连通，水换热系统的出口与盐盐换热器连通，盐盐换热器的出口与熔盐罐连通。本发明利用低温熔盐带走工作盐槽高温熔盐的热量，并将多余的热量转化成高温蒸汽，达到了工作熔盐恒温控制的目的，保证熔盐温度波动在±2℃之间，同时实现了余热回收利用。本发明安全可靠、结构简单、性能稳定、节能环保、成本低。通过在上水装置和汽包之间安装预加热器，提高进入汽包的水温，保证蒸发器的良好运行；同时能够有效减少汽包内水位波动，降低汽包上下壁温差，减少金属的交变应力，提高设备使用寿命。

Description

一种熔盐恒温系统及其使用方法

技术领域

本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种熔盐恒温系统及其使用方法。

背景技术

近年来随着经济的发展，线材的需求量急剧增长，高端线材的用量与日俱增。由于大跨度桥梁设计、土木工程施工技术、钢箱梁和桥梁缆索用钢丝等关键技术的发展，使得大型桥梁的建设取得了重大进展，悬索桥、斜拉桥均已突破千米跨度。随着跨度和车道数量的增加，国内外悬索桥的主缆钢丝已处于超高强度发展阶段，不断提高钢丝的抗拉强度成为桥梁缆索的发展趋势。

桥梁主缆钢丝的抗拉强度较长时间维持在1570MPa～1670MPa之间，近几年快速经过1770MPa和1860MPa级别，1960MPa～2000MPa级成为了目前世界桥梁主缆钢丝的发展方向，典型的工程应用有：虎门二桥Φ5.0mm1960MPa级热镀锌铝钢丝，武汉杨泗港长江大桥Φ6.2 mm 1960MPa级热镀锌铝钢丝，2019年投入使用的商合杭铁路大桥、沪通长江大桥等，均采用日本新日铁住金公司的1960MPa级热镀锌铝钢丝。据统计，2018年我国桥梁建设领域，使用1960MPa级钢丝用线材达240万吨，且需求量呈现出每年递增的趋势。

1960MPa级及以上的线材需要通过盐浴热处理完成，其对工作熔盐的温度恒定要求极高，最好控制在±2℃波动范围内。由于线材产量大，产生的热量巨大，传统的恒温系统设备庞大，结构复杂，且恒温精度差，难以满足要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种熔盐恒温系统，克服现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的另一个目的在于提供一种熔盐恒温系统的使用方法，可以控制恒温工作盐槽±2℃波动范围内，同时实现余热回收利用。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种熔盐恒温系统，包括熔盐罐、恒温工作盐槽和水换热系统，所述恒温工作盐槽内设有盐盐换热器，所述熔盐罐的出口与水换热系统连通，所述水换热系统的出口与盐盐换热器连通，所述盐盐换热器的出口与熔盐罐连通。

所述水换热系统包括蒸发器、上水装置和汽包，所述蒸发器和上水装置均与汽包连通，所述蒸发器与汽包之间装有汽水循环泵，所述汽包的出口连通热力管网；

所述熔盐罐的出口、蒸发器和盐盐换热器的进口之间通过伴热管道依次连通。

还包括控制系统，所述恒温工作盐槽内设有温度传感器一，所述熔盐罐与水换热系统之间管线上安装有熔盐泵，所述温度传感器一、熔盐泵和水换热系统均与控制系统电信号连接。

所述上水装置包括除氧器和给水泵，所述给水泵安装在除氧器和汽包之间，所述除氧器连通有饱和蒸汽管线和去离子水管线。

还包括预加热器，所述预加热器设于上水装置和汽包之间。

所述水换热系统的除氧器与汽包之间装有给水泵，所述汽包内装有液位传感器和温度传感器二，所述给水泵、液位传感器和温度传感器二均与控制系统电信号连接。

一种熔盐恒温系统的使用方法，高温线材进入恒温工作槽内，使恒温工作槽内温度升高，通过盐盐换热器内流动的熔盐进行热交换将热量带走，使恒温工作槽内温度恒定，热交换后的熔盐温度升高回到熔盐罐，之后熔盐再与水换热系统进行热交换，水吸热后在汽包内形成饱和蒸汽，对饱和蒸汽进行再利用，熔盐温度降低后再进入盐盐换热器，如此循环利用。

在熔盐恒温系统初始工作时，开启预加热器对通过上水装置加入汽包中的水进行预加热；正常工作后，采用汽包内的部分饱和蒸汽对由上水装置加入汽包中的水进行预加热，剩余的饱和蒸汽并入热力管网。

在运行过程中，根据汽包内的温度和水位，通过上水装置对汽包进行上水。

通过上水装置对汽包加水前，对去离子水需进行除氧及加热。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种熔盐恒温系统，利用低温熔盐带走工作盐槽高温熔盐的热量，并将多余的热量转化成高温蒸汽，达到了工作熔盐恒温控制的目的，保证熔盐温度波动在±2℃之间，同时实现了余热回收利用。本发明安全可靠、结构简单、性能稳定、节能环保、成本低。

通过在上水装置和汽包之间安装预加热器，提高进入汽包的水温，保证蒸发器的良好运行；同时能够有效减少汽包内水位波动，降低汽包上下壁温差，减少金属的交变应力，提高设备使用寿命。

通过控制系统可以对温度进行实时监测，从而对熔盐、水及气水的流量进行实时调整，实现工作盐槽恒温，控制恒温精度高，线材质量稳定。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、恒温工作盐槽；2、盐盐换热器；3、除氧器；4、给水泵；5、蒸发器；6、熔盐罐；7、熔盐泵；8、汽水循环泵；9、预加热器；10、汽包。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种熔盐恒温系统，包括熔盐罐6、恒温工作盐槽1和水换热系统，所述恒温工作盐槽1内设有盐盐换热器2，所述熔盐罐6的出口与水换热系统连通，所述水换热系统的出口与盐盐换热器2连通，所述盐盐换热器2的出口与熔盐罐6连通。

在系统工作时，工作盐槽内熔盐温度为560℃，由于高温产品（一般900℃以上）直接进入恒温工作盐槽1，导致工作盐槽内熔盐温度迅速上升，通过在工作盐槽内布置盐盐换热器2，换热管内流动着低温熔盐（简称冷盐），管外为560℃高温熔盐，通过盐盐换热的方式将热量换出，出口热盐进入熔盐罐6，通过熔盐泵7送入水换热系统换热，出口冷盐（约400℃）回盐盐换热器2，水换热系统中水吸热后形成的饱和蒸汽并入厂房现有热力管网。

本发明采用间接换热的方式将盐槽中的热量及时带出，并将热量加热到饱和蒸汽进入热力管网，既实现了工作盐槽中熔盐的恒温的目的，又将热量回收利用。本系统安全可靠，结构简单，性能稳定，节能环保，实用效果好，投资成本低。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种熔盐恒温系统，所述水换热系统包括蒸发器5、上水装置和汽包10，所述蒸发器5和上水装置均与汽包10连通，所述蒸发器5与汽包10之间装有汽水循环泵8，所述汽包10的出口连通热力管网；

所述熔盐罐6的出口、蒸发器5和盐盐换热器2的进口之间通过伴热管道依次连通。

盐盐换热器2出口热盐（约500℃）进入熔盐罐6，通过熔盐罐6罐内的熔盐泵7送入蒸发器5换热，出口冷盐（约400℃）回盐盐换热器2。汽包10内的水通过汽水循环泵8送入蒸发器5与高温熔盐换热，得到汽水混合物（260℃，4.69MPa），经汽包10汽液分离后少部分进入预加热器9加热除氧水，绝大部分饱和蒸汽（约10.8t/h）并入厂房现有热力管网。

实施例3：

在实施例1或2的基础上，本实施例提供了一种熔盐恒温系统，还包括控制系统，所述恒温工作盐槽1内设有温度传感器一，所述熔盐罐6与水换热系统之间管线上安装有熔盐泵7，所述温度传感器一、熔盐泵7和水换热系统均与控制系统电信号连接。

输入各参数（如线材质量及温度、恒温工作盐槽1中熔盐质量及温度、冷盐温度、出口热盐温度、介质比热容、密度等），通过控制系统根据热交换公式计算得到冷盐的质量流量，该部分属于现有技术。控制系统实时监测温度传感器一的数值当恒温工作盐槽1的温度超过设定的误差范围时，则对冷盐的质量流量进行调整。同理，当蒸发器5出口的冷盐温度超过设定值后，可以调整汽水循环泵8的流量进行实现。

实施例4：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种熔盐恒温系统，所述上水装置包括除氧器3和给水泵4，所述给水泵4安装在除氧器3和汽包10之间，所述除氧器3连通有饱和蒸汽管线和去离子水管线。

将去离子水和0.9MPa饱和蒸汽分别通入除氧器3，在给去离子水除氧的同时将水温提升至158℃，然后启动加压泵、给水泵4和汽水循环泵8，将158℃的饱和水送至汽包10和蒸发器5，上水结束。

实施例5：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种熔盐恒温系统，还包括预加热器9，所述预加热器9设于上水装置和汽包10之间。

在除氧器3和汽包10之间设置预加热器9，将除氧器3出口的158℃给水加热至255℃后进入汽包10。预加热器9的设置能够提高进入汽包10的水温，保证蒸发器5的良好运行；同时能够有效减少汽包10内水位波动，降低汽包10上下壁温差，减少金属的交变应力，提高设备使用寿命。

实施例6：

在实施例3的基础上，本实施例提供了一种熔盐恒温系统，所述水换热系统的除氧器3与汽包10之间装有给水泵4，所述汽包10内装有液位传感器和温度传感器二，所述给水泵4、液位传感器和温度传感器二均与控制系统电信号连接。

给水泵4选用变频电机，根据汽包10内水位高低，通过控制系统启动给水泵4，对汽包10进行补水，当温度传感器二检测汽包10内温度低于设定的报警温度时，控制系统发送信号关闭给水泵4，停止补水。

实施例7：

本实施例提供了一种熔盐恒温系统，如图1所示，熔盐罐6、恒温工作盐槽1和水换热系统。其中，恒温工作盐槽1内设有盐盐换热器2，水换热系统包括蒸发器5、除氧器3、给水泵4、加压泵（图中未标出）、汽水循环泵8和汽包10，加压泵、除氧器3、给水泵4、预加热器9、汽包10、汽水循环泵8、蒸发器5依次通过管线连通，蒸发器5的出水口连通汽包10，汽包10内经过气液分离后，产生的饱和蒸汽一部分通过管线进入除氧器3对去离子水加热，剩余部分并入厂房现有热力管网。

熔盐罐6的热盐出口连通蒸发器5，与蒸发器5内的汽水进行热交换后，冷盐从蒸发器5排出进入盐盐换热器2，与恒温工作盐槽1内的熔盐进行热交换后，从盐盐换热器2流出进入熔盐罐6，进行循环利用。

在系统启动初期，需打开预加热器9对进入汽包10的水进行加热。在正常工作后，可关闭预加热器9，用汽包10产生的饱和蒸汽对除氧器3中的水进行加热。

实施例8：

本实施例提供了一种熔盐恒温系统的使用方法，高温线材进入恒温工作槽内，使恒温工作槽内温度升高，通过盐盐换热器2内流动的熔盐进行热交换将热量带走，使恒温工作槽内温度恒定，热交换后的熔盐温度升高回到熔盐罐6，之后熔盐再与水换热系统进行热交换，水吸热后在汽包10内形成饱和蒸汽，对饱和蒸汽进行再利用，熔盐温度降低后再进入盐盐换热器2，如此循环利用。

如图1所示，在系统工作时，工作盐槽内熔盐温度为560℃，由于高温产品（一般900℃以上）直接进入工作盐槽，导致盐槽内熔盐温度迅速上升，在工作盐槽内布置盐盐换热器2，换热管内流动着纯净的熔盐，管外为560℃高温熔盐，通过盐盐换热的方式将热量换出。盐盐换热器2出口热盐（约500℃）进入熔盐罐6，通过罐内的熔盐泵7送入蒸发器5换热，出口冷盐（约400℃）回盐盐换热器2。车间提供去离子水（0.3 Mpa，45℃）和饱和蒸汽（0.9Mpa，175.5℃），通过加压泵对去离子水升压，将升压后的去离子水和0.9MPa饱和蒸汽分别通入除氧器3，在给去离子水除氧的同时通过蒸汽加热将水温提升至158℃。

实施例9：

在实施例8的基础上，本实施例提供了一种熔盐恒温系统的使用方法，在熔盐恒温系统初始工作时，开启预加热器9对通过上水装置加入汽包10中的水进行预加热；正常工作后，采用汽包10内的部分饱和蒸汽对由上水装置加入汽包10中的水进行预加热，剩余的饱和蒸汽并入热力管网。

如图1所示，在除氧器3和汽包10之间设置汽水预加热器9，将除氧器3出口的158℃给水通过汽包10出口的饱和蒸汽加热至255℃后进入汽包10。汽包10内的水通过汽水循环泵8送入蒸发器5与高温熔盐换热，得到汽水混合物（260℃，4.69MPa），经汽包10汽液分离后少部分进入除氧器3器加热除氧水，绝大部分饱和蒸汽（约10.8t/h）并入厂房现有热力管网。

实施例10：

在实施例8的基础上，本实施例提供了一种熔盐恒温系统的使用方法，在运行过程中，根据汽包10内的温度和水位，通过上水装置对汽包10进行上水。

通过上水装置对汽包10加水前，对去离子水需进行除氧及加热。

给水泵4选用变频电机，系统运行中，根据汽包10内水位高低补水，当汽包10内温度低于设定的报警温度253℃时停止补水。

整个过程如下：

一、准备阶段

1）将去离子水和0.9MPa饱和蒸汽分别通入除氧器3，在给去离子水除氧的同时将水温提升至158℃。

2）启动加压泵、给水泵4和汽水循环泵8，将158℃的饱和水送至汽包10和蒸发器5，上水结束，关闭加压泵和给水泵4。

3）开启电加热器，使水在蒸发器5、预加热器9和汽包10之间形成闭式循环，待水温度加热到255℃时，启动熔盐罐6中的熔盐泵7，将高温熔盐送入蒸发器5换热后返回工作盐槽的盐盐换热器2中。

4）系统运行中，给水泵4选用变频电机，根据汽包10内水位高低补水，当汽包10内温度低于设定的报警温度253℃时停止补水。

5）除氧器3和汽包10之间设置汽水预加热器9，将除氧器3出口的158℃给水加热至255℃后进入汽包10，热源为汽包10出口的饱和蒸汽。预加热器9的设置能够提高进入汽包10的水温，保证蒸发器5的良好运行；同时能够有效减少汽包10内水位波动，降低汽包10上下壁温差，减少金属的交变应力，提高设备使用寿命。

二、工作阶段

1）工作盐槽内熔盐温度为560℃，由于高温线材直接进入工作盐槽，导致工作盐槽熔盐温度升高。在工作盐槽内布置的盐盐换热器2流动着通过熔盐罐6内的熔盐泵7送入的低温熔盐（400℃），通过盐盐换热的方式将热量带走。盐盐换热器2出口热盐（约500℃）进入熔盐罐6，通过罐内的熔盐泵7送入蒸发器5换热，换热后的熔盐（约400℃）回到盐盐换热器2中继续循环利用。

2）汽包10内的水通过汽水循环泵8送入蒸发器5与高温熔盐换热，得到汽水混合物（260℃，4.69MPa），经汽包10汽液分离后少部分进入预加热器9加热除氧水，绝大部分饱和蒸汽（约10.8t/h）并入厂房现有热力管网。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种熔盐恒温系统，其特征在于：包括熔盐罐、恒温工作盐槽和水换热系统，所述恒温工作盐槽内设有盐盐换热器，所述熔盐罐的出口与水换热系统连通，所述水换热系统的出口与盐盐换热器连通，所述盐盐换热器的出口与熔盐罐连通。

2.根据权利要求1所述的一种熔盐恒温系统，其特征在于：所述水换热系统包括蒸发器、上水装置和汽包，所述蒸发器和上水装置均与汽包连通，所述蒸发器与汽包之间装有汽水循环泵，所述汽包的出口连通热力管网；

所述熔盐罐的出口、蒸发器和盐盐换热器的进口之间通过伴热管道依次连通。

3.根据权利要求1所述的一种熔盐恒温系统，其特征在于：还包括控制系统，所述恒温工作盐槽内设有温度传感器一，所述熔盐罐与水换热系统之间管线上安装有熔盐泵，所述温度传感器一、熔盐泵和水换热系统均与控制系统电信号连接。

4.根据权利要求2所述的一种熔盐恒温系统，其特征在于：所述上水装置包括除氧器和给水泵，所述给水泵安装在除氧器和汽包之间，所述除氧器连通有饱和蒸汽管线和去离子水管线。

5.根据权利要求2所述的一种熔盐恒温系统，其特征在于：还包括预加热器，所述预加热器设于上水装置和汽包之间。

6.根据权利要求3所述的一种熔盐恒温系统，其特征在于：所述水换热系统的除氧器与汽包之间装有给水泵，所述汽包内装有液位传感器和温度传感器二，

所述给水泵、液位传感器和温度传感器二均与控制系统电信号连接。

7.根据权利要求5所述一种熔盐恒温系统的使用方法，其特征在于：高温线材进入恒温工作槽内，使恒温工作槽内温度升高，通过盐盐换热器内流动的熔盐进行热交换将热量带走，使恒温工作槽内温度恒定，热交换后的熔盐温度升高回到熔盐罐，之后熔盐再与水换热系统进行热交换，水吸热后在汽包内形成饱和蒸汽，对饱和蒸汽进行再利用，熔盐温度降低后再进入盐盐换热器，如此循环利用。

8.根据权利要求7所述一种熔盐恒温系统的使用方法，其特征在于：在熔盐恒温系统初始工作时，开启预加热器对通过上水装置加入汽包中的水进行预加热；正常工作后，采用汽包内的部分饱和蒸汽对由上水装置加入汽包中的水进行预加热，剩余的饱和蒸汽并入热力管网。

9.根据权利要求7所述一种熔盐恒温系统的使用方法，其特征在于：在运行过程中，根据汽包内的温度和水位，通过上水装置对汽包进行上水。

10.根据权利要求7所述一种熔盐恒温系统的使用方法，其特征在于：通过上水装置对汽包加水前，对去离子水需进行除氧及加热。

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