CN113945106A - 一种高电压熔盐加热器 - Google Patents

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Abstract

一种高电压熔盐加热器，该系统由壳体、液态熔盐入口、加热管、第一个隔板、第二隔板、绝缘涂层、第一电极、第二电极、液态熔盐出口组成，所述壳体、液态熔盐入口和液态熔盐出口的内侧壁面设置绝缘涂层，所述第一隔板和第二隔板的两侧设置绝缘涂层，所述加热管的内外避免设置绝缘涂层。所述高电压熔盐加热器可直接利用风电、光电等可再生能源或谷电的高压电能直接加热熔盐储存能量，在用能高峰时期用于加热熔盐，促进能量的有效储存和调节。本发明系统结构简单、加热面积大、热效率高、可直接利用电网高压电源、经济紧凑等优势，适合大规模电力系统削峰填谷推广应用。

Description

一种高电压熔盐加热器
技术领域
本发明属于熔盐加热器领域，特别是一种高电压熔盐加热器。
背景技术
发展可再生能源和提高能源利用率是当今社会实现“碳达峰碳中和”目标需要解决的重要课题。而风能、太阳能、潮汐能等可再生能源有着不稳定性的特征，存在着“弃风、弃光”等现象，如何有效提高可再生能源的能源利用是目前提高能源利用率、保护环境的重要举措之一。在现有可再生能源发电系统以及燃煤电厂调频调峰等领域，由于用户负荷变化导致系统能源利用不匹配以及系统全工况运行性能差等问题，熔盐储能技术是解决能源利用与用户负荷变化互补匹配的有效方式。而提高熔盐加热系统运行效率，降低系统成本，对我国“碳达峰碳中和”事业具有重要意义，也是增强熔盐储能系统应用领域的必然要求。
目前，电加热熔盐方式主要采用电阻加热方式，将电阻丝通过绝缘安装座安装在外钢管的内腔中，有效保证电阻丝与外钢管之间的绝缘，利用电阻丝产生的热量通过钢管的导热作用加热熔盐。但是，电阻式熔盐加热器的电压等级较小，对于大功率熔盐加热系统，需要极大的电加热器数量用于增大加热功率，导致熔盐加热器的体积和占地面积非常大，投资成本也比较高。因此，研发具有结构简单、运行可靠、加热效率高、经济实用等特征的熔盐加热器是改善熔盐储能系统性能、安全性、可靠性和经济性的重要技术途径。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的问题，提供一种适用于熔盐加热器等领域的一种高电压熔盐加热器，使其在可再生能源发电系统以及燃煤电厂等调频调峰运行中，灵活进行熔盐加热，有效分配能源利用。该系统不仅可以利用金属管道直接作为加热管，有效利用加热管管内和管外的换热面积，而且可以直接利用电网高压电源加热熔盐，相比传统电阻加热方式，不仅结构简单、加热性能好、经济实用，而且利用电源电压范围广。
本发明的技术方案如下：
一种高电压熔盐加热器，其特征在于：包括至少一个加热管、槽、板、棒或线，加热管、槽、板、棒或线两端加有电压；加热管、槽、板、棒或线与熔盐或其他流体接触处涂有绝缘且导热材料；熔盐或其他流体在外力的作用下从加热管、槽、板、棒或线的一端流向另一端；
所述一种高电压熔盐加热器，其特征在于：所述一种高电压熔盐加热器包括壳体、液态熔盐入口、加热管、第一个隔板、第二隔板、绝缘涂层、第一电极、第二电极和液态熔盐出口；第一个隔板和壳体形成有第一汇合腔，第二个隔板和壳体形成有第二汇合腔；所述第一电极和第二电极与壳体之间为绝缘密封关系； 所述第一个隔板上有加热管连接通道和熔盐流动通道；所述第二隔板上仅有加热管连接通道；所述壳体、液态熔盐入口和液态熔盐出口的内侧壁面设置有绝缘涂层，所述第一隔板和第二隔板的两侧壁面设置有绝缘涂层，所述加热管的内外壁面设置有绝缘涂层。所述壳体、液态熔盐入口、加热管、第一个隔板、第二隔板、和液态熔盐出口通过绝缘涂层构成一个绝缘的加热空间；
上述技术方案中，所述的高电压熔盐加热器不仅可以直接利用电网高压电源，也可以利用低压电源。
优选的，所述加热管、槽或板材料可以是不锈钢、碳钢、铜、铝、钛合金或石英中的一种、几种或特制导电陶瓷；所述导电陶瓷为陶瓷制备过程中原料中掺有增强其导电性的物料；所述导电性物料如碳纤维、纳米碳管、不锈钢微粒、金属微粒、稀有金属元素。
优选的，所述绝缘涂层材料可以是陶瓷、硅酸盐类、磷酸盐类、氟树脂、杂环聚合物或有机硅绝缘耐高温材料中的一种或几种。
上述技术方案中，所述高电压熔盐加热器可以单独使用，也可以串联使用和或并联使用。
本发明的上述技术方案中，所述第一电极通过电缆与高压电源相连接，与第一个隔板可以是一体式结构，也可以通过导线连接。
所述第二电极通过电缆与高压电源相连接，与第二个隔板可以是一体式结构，也可以通过导线连接。
一种高电压熔盐加热器，其原理为加热管、槽、板、棒或线有电阻，在两端的电压作用下有电流流过，加热管、槽、板、棒或线在电压和电流作用下生成热量，所生成的热量将对从加热管、槽、板、棒或线的一端流向另一端的熔盐加热。
与传统的熔盐电加热器相比较，传统的熔盐电加热器主要采用电阻加热方式，将电阻丝通过绝缘安装座安装在外钢管的内腔中，有效保证电阻丝与外钢管之间的绝缘，利用电阻丝产生的热量通过钢管的导热作用加热熔盐。电阻式熔盐加热器的电压等级较小，对于大功率熔盐加热系统，需要极大的电加热器数量用于增大加热功率，导致熔盐加热器的体积和占地面积非常大，投资成本也比较高。
本发明与现有技术相比，具有如下优点及突出性的技术效果：
Figure 276789DEST_PATH_IMAGE001
电源电压适用范围广，结构紧凑，体积与占地面积小，经济性高，投资少。
Figure 23160DEST_PATH_IMAGE002
加热管管内、管外加热面积高效利用，热流密度高，加热效率好；
Figure 285514DEST_PATH_IMAGE003
加热管电极直接加热，启动快，运行维护便捷。
④加热系统内部涂层绝缘设计，安全可靠。
附图说明
图1是本发明提供的一种高电压熔盐加热器实施例的原理、结构示意图。
图中：1—壳体；2—第一汇合腔；3—第一个隔板；4—第一电极；5—加热管；6—液态熔盐入口；7—第二电极；8—第二隔板；9—第二汇合腔；10—液态熔盐出口；11—绝缘涂层；12—电缆；13—高压电源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
图1为一种高电压熔盐加热器的原理及结构示意图，包括壳体1、液态熔盐入口6、加热管5、第一个隔板3、第二隔板8、绝缘涂层11、第一电极4、第二电极7和液态熔盐出口10；所述第一个隔板3和壳体1形成有第一汇合腔2，第二个隔板8和壳体1形成有第二汇合腔9；所述第一电极4和第二电极7与壳体1之间为绝缘密封关系； 所述第一个隔板3上有加热管5连接通道和熔盐流动通道；所述第二隔板上仅有加热管5连接通道；所述壳体1、液态熔盐入口6和液态熔盐出口10的内侧壁面设置有绝缘涂层11，所述第一隔板3和第二隔板8的两侧壁面设置有绝缘涂层，所述加热管5的内外壁面设置有绝缘涂层。所述壳体1、液态熔盐入口6、加热管5、第一个隔板3、第二隔板8、和液态熔盐出口10通过绝缘涂层11构成一个绝缘的加热空间；
所述的高电压熔盐加热器不仅可以直接利用电网高压电源13，也可以利用低压电源。所述加热管、槽、板、棒或线的材料可以是不锈钢、碳钢、铜、铝、钛合金或石英中的一种、几种或特制导电陶瓷；所述导电陶瓷为陶瓷制备过程中原料中掺有增强其导电性的物料；所述导电性物料如碳纤维、纳米碳管、不锈钢微粒、金属微粒、稀有金属元素。所述绝缘涂层11材料可以是陶瓷、硅酸盐类、磷酸盐类、氟树脂、杂环聚合物或有机硅绝缘耐高温材料中的一种或几种。所述高电压熔盐加热器可以单独使用，也可以串联使用和并联使用。所述第一电极4通过电缆12与高压电源13相连接，与第一个隔板3可以是一体式结构，也可以通过导线连接。
所述第二电极7通过电缆12与高压电源13相连接，与第二个隔板8可以是一体式结构，也可以通过导线连接。
所述的高电压熔盐加热器，低温液态熔盐从液态熔盐入口6进入高电压熔盐加热器壳体1内，经过加热管5的加热作用，在绝缘涂层11表面换热后经第一个隔板3流动通道进入第一汇合腔2，液态熔盐汇合后经第一个隔板3进入加热管5内部，在加热管5加热作用下，在加热管5内部绝缘涂层11表面换热后形成高温液态熔盐，经第二个隔板8通道进入第二汇合腔9，在第二汇合腔9汇合后经过液态熔盐出口10输送出高温熔盐液体。

Claims (10)

1.一种高电压熔盐加热器，其特征在于：包括至少一个加热管、槽、板、棒或线，加热管、槽、板、棒或线两端加有电压；加热管、槽、板、棒或线与熔盐或其他流体接触处涂有绝缘且导热材料；熔盐或其他流体在外力的作用下从加热管、槽、板、棒或线的一端流向另一端。
2.根据权利要求1所述的一种高电压熔盐加热器，其特征在于：包括壳体（1）、液态熔盐入口（6）、加热管（5）、第一个隔板（3）、第二隔板（8）、绝缘涂层（11）、第一电极（4）、第二电极（7）和液态熔盐出口（10）；第一个隔板（3）和壳体（1）形成有第一汇合腔（2），第二个隔板（8）和壳体（1）形成有第二汇合腔（9）；所述第一电极（4）和第二电极（7）与壳体（1）之间为绝缘密封关系； 所述第一个隔板（3）上有加热管（5）连接通道和熔盐流动通道；所述第二隔板上仅有加热管（5）连接通道；所述壳体（1）、液态熔盐入口（6）和液态熔盐出口（10）的内侧壁面设置有绝缘涂层（11），所述第一隔板（3）和第二隔板（8）的两侧壁面设置有绝缘涂层，所述加热管（5）的内外壁面设置有绝缘涂层；
所述壳体（1）、液态熔盐入口（6）、加热管（5）、第一个隔板（3）、第二隔板（8）、和液态熔盐出口（10）通过绝缘涂层（11）构成一个绝缘的加热空间。
3.根据权利要求1或2所述的一种高电压熔盐加热器，其特征在于：其原理为加热管、槽、板、棒或线有电阻，在两端的电压作用下有电流流过，加热管、槽、板、棒或线在电压和电流作用下生成热量，所生成的热量将对从加热管、槽、板、棒或线一端流向另一端的熔盐加热。
4.按照权利要求1或2所述的一种高电压熔盐加热器，其特征在于：所述的高电压熔盐加热系统不仅可以直接利用电网高压电源，也可以利用低压电源。
5.根据权利要求1或2所述的一种高电压熔盐加热器，其特征在于：所述加热管、槽、板、棒或线的材料可以是不锈钢、碳钢、铜、铝、钛合金或石英中的一种、几种或特制导电陶瓷；所述导电陶瓷为陶瓷制备过程中原料中掺有增强其导电性的物料；所述导电性物料如碳纤维、纳米碳管、不锈钢微粒、金属微粒、稀有金属元素。
6.根据权利要求1或2所述的一种高电压熔盐加热器，其特征在于：所述绝缘涂层材料可以是陶瓷、硅酸盐类、磷酸盐类、氟树脂、杂环聚合物或有机硅绝缘耐高温材料中的一种或几种。
7.根据权利要求1或2所述的一种高电压熔盐加热器，其特征在于：所述高电压熔盐加热器可以单独使用，也可以串联使用和或并联使用。
8.根据权利要求1或2所述的一种高电压熔盐加热器，其特征在于：所述第一电极通过电缆与高压电源相连接，与第一个隔板可以是一体式结构，也可以通过导线连接。
9.根据权利要求1或2所述的一种高电压熔盐加热器，其特征在于：所述第二电极通过电缆与高压电源相连接，与第二个隔板可以是一体式结构，也可以通过导线连接。
10.根据权利要求1或2所述的一种高电压熔盐加热器，其特征在于：所述的高电压熔盐加热器，低温液态熔盐从液态熔盐入口(6)进入高电压熔盐加热器壳体(1)内，经过加热管(5)的加热作用，在绝缘涂层(11)表面换热后经第一个隔板(3)流动通道进入第一汇合腔(2)，液态熔盐汇合后经第一个隔板(3)进入加热管(5)内部，在加热管(5)加热作用下，在加热管(5)内部绝缘涂层(11)表面换热后形成高温液态熔盐，经第二个隔板(8)通道进入第二汇合腔(9)，在第二汇合腔(9)汇合后经过液态熔盐出口(10)输送出高温熔盐液体。
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