CN114522958B - 一种高温液态熔盐快速冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温液态熔盐快速冷却方法。所述方法包括：对冷却介质进行预热；将高温液态熔盐倾倒于颗粒状冷却介质中；等待熔盐均匀渗透于颗粒状冷却介质间隙中；向含有固态熔盐的冷却介质中倾倒水溶液，冷却并溶解熔盐。本发明提供的方案能够对利用高温液态熔盐相关技术生产过程中产生的废弃熔盐进行快速冷却与溶解，有助于废弃熔盐的进一步资源化回收利用。

Description

一种高温液态熔盐快速冷却方法

技术领域

本发明涉及高温熔盐冷却回收领域，尤其涉及一种高温液态熔盐快速冷却方法。

背景技术

近些年来高温熔盐在多个领域已有广泛应用，然而在熔盐利用过程中难免会产生大量不符合使用标准的废盐。作为危险废弃物的混合废盐如何实现无害化、资源化利用已经成为相关行业日益关注的焦点。

在大多数高温液态熔盐应用技术中，熔盐一般作为加热或反应介质，其废盐中原始组分的占比仍然很大。这表明废盐经过处理后可以对其中的有效组分进行提纯回收，进而实现废盐的资源化利用。

对于混合废盐的提纯回收，现有主流技术主要以回收溶液中的含盐组分为主，专利CN202011519484.2介绍了一种利用高盐废水精制盐的工艺及系统，极大的提高了产品盐的回收率和纯度。对于高温液态熔盐而言，需将熔盐冷却并转化为溶液才便于进一步资源化利用。专利CN201720189393.4将高温熔盐直接投入水中冷却，再从水中捞出的方式进行回收，然而在冷却后整块熔盐仍需进一步的粉碎。专利CN201910086949.0公开了一种太阳能熔盐熔融造粒装置，其主要通过喷淋装置将熔盐转化为液滴，进而实现高温液态熔盐的冷却与分散，但是喷淋冷却装置需要配备熔盐泵、熔盐阀等装备，无疑极大地提高了熔盐冷却的成本。因此，亟需开发一种经济实用的熔盐冷却技术来解决上述问题。

发明内容

本发明提供了一种高温液态熔盐快速冷却方法，以助于高温液态熔盐相关技术应用过程中产生的废盐进行回收及资源化利用。

本发明实施例提供了一种高温液态熔盐的冷却方法，所述方法包括。

对颗粒状冷却介质进行预热。

将待冷却的高温液态熔盐均匀缓慢的倾倒在所述颗粒状冷却介质中，同时停止对所述颗粒状冷却介质的加热。

熔盐倾倒完毕后，等待所述高温液态熔盐均匀渗透于介质间隙中，最终冷却为具有较大比表面积的且均匀分布于冷却介质间隙中的固态熔盐。

向所述含有所述固态熔盐的所述冷却介质中直接倒入水溶液，使冷却于介质间隙中的所述固态熔盐迅速溶解于水中。

在一种可能的设计中，所述冷却介质的预热温度，还包括。

所述冷却介质需要预热的温度是依据待冷却熔盐在该工作温度下的比热容、待冷却熔盐所需冷却到的温度及其在该温度下的比热容、冷却介质在冷却前的比热容、冷却介质被熔盐加热后的比热容等条件计算得出的。

在一种可能的设计中，所述需要冷却的熔盐，还包括。

将所述高温熔盐种类包含氟化物、氯化物、溴化物、硫酸盐、硝酸盐等熔点在150℃-1000 ℃范围内的单一或多元混合熔盐。

在一种可能的设计中，所述需高温液态熔盐可以是应用于多种不同熔盐热处理所产生的废盐，还包括。

基于熔融碳酸盐气化生物质产生的废碳酸盐、太阳能塔式发电蓄热硝酸盐和亚硝酸盐、垃圾焚烧飞灰熔盐热处理循环多次循环使用的废盐等。

在一种可能的设计中，所述颗粒状冷却介质主要为呈粒状且耐高温的硬质颗粒，包括。

所述颗粒状冷却介质可以为石英砂、碎石、陶粒等以含二氧化硅、氧化铝的为主要成分的颗粒。

所述颗粒状冷却介质也可以为垃圾焚烧炉渣、煤渣等呈颗粒状的无机固体废弃物。

鉴于液态熔盐表面张力较大，所述冷却介质平均粒径不小于0.5 cm。

在一种可能的设计中，将所述高温液态熔盐倾倒于所述冷却介质过程中可对冷却介质进行搅拌，还包括。

在所述液态高温熔盐向所述冷却介质倾倒过程中，可通过旋转、翻拌、推动等方式使液态熔盐均匀的分布在所述介质间隙。

在一种可能的设计中，用于溶解并进一步冷却熔盐的所述水溶液可以是多种含有不同浓度盐分、有机物的水溶液，还包括。

将所述水溶液倾倒入所述固态熔盐与所述冷却介质中时，所述水溶液可以是自来水、厂区内初步处理的循环中水、RO膜浓缩浓水、有机废盐水以及用于所述冷却废盐进一步提纯的盐水等水溶液。

由上述方案可知，本发明提供的处理方法通过先将冷却介质进行预热，然后将待冷却高温熔盐倾倒于冷却介质中，接着待高温熔盐逐渐冷却并均匀分布于冷却介质间隙，最后将水溶液直接倾倒于初步冷却的固态熔盐中进一步冷却并溶解熔盐，如此可以实现对高温液态熔盐的迅速冷却，同时可以对用于冷却高温熔盐的进行无害化处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以基于这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一个实施例提供的高温液态熔盐快速冷却流程示意图。

图2 为本发明另一个实施例提供的高温液态熔盐快速冷却流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一个实施例提供的高温液态熔盐冷却方法流程示意图。请参阅图1，该熔盐冷却方法适用于高温液态熔盐应用领域，其中高温液态熔盐包括熔融碳酸盐气化生物质产生的废碳酸盐、太阳能塔式发电蓄热硝酸盐和亚硝酸盐、垃圾焚烧飞灰熔盐热处理循环多次循环使用的废盐。

该处理方法包括。

步骤101，将冷却介质预热至熔盐熔点附近。

在本步骤中，由于熔盐在冷却介质中的渗透分散效果取决于熔盐由液体转化为固体相变过程的快慢，同时熔盐发生相变的主要温度区间一般发生于熔盐熔点附近，因此为了使熔盐在冷却过程中具有更大的表面积，需要对冷却介质进行预热，进而实现熔盐在冷却介质渗透的过程中冷却为固体的目的。

在一种实施方式中，步骤101中的温度可以进行如下设置。

太阳能盐（Solar Salt，熔点220 ℃）是一种常用于光伏热发电系统的蓄热介质，其工作温度一般不高于550 ℃，本实施例中以该种熔盐为例，依据熔盐及冷却介质的比热容与工作温度可以对冷却介质预热温度进行粗略计算。

本实施例中取太阳能盐的工作温度为538 ℃（538 ℃比热容为1535 J/Kg•℃，220℃比热容为1450 J/Kg•℃），若采用2 Kg碎氧化铝陶瓷（比热容840J/Kg•℃）对1 Kg太阳能盐进行冷却，要将熔盐冷却至熔点，需要将所述碎氧化铝陶瓷预热至274 ℃。

步骤102，将高温液态熔盐倾倒于冷却介质中。

在本步骤中，由于高温液态熔盐会在冷却过程中发生相变，因此需要在开始倾倒熔盐的同时关闭对冷却介质的预热。

在一些实施方式中，步骤102可以包括如下步骤。

在熔盐在冷却介质间隙中流动和逐渐冷却的过程中，为了使熔盐在冷却介质中分布的更为均匀，可以通过翻拌冷却介质的方式使熔盐更为均匀的冷却于冷却介质中。

步骤103，等待熔盐缓慢渗透于冷却介质间隙中。

在本步骤中，由于高温液态熔盐中的能量向冷却介质的转移并不是瞬间完成的，因此为了保证熔盐更好的分散效果，需要等待一段时间使待冷却的熔盐完全转化为固态。

在一些实施方式中，步骤103可以包括如下步骤。

针对于一些应用场景而言，若立即将冷却后的熔盐转化为溶液是难以就地进行处理的，如光热发电厂往往位于荒漠当中，其应用场景中并不存在相应的废盐处理处置条件。因此，在该步骤中可采用硬度相对较高的球型冷却介质，通过在冷却过程中不断翻拌的方式使冷却为固态的熔盐在冷却介质中进行破碎和研磨，最终被初步破碎的固态熔盐可运往相应具有处理处置能力的地点。

步骤104，向含有固态熔盐的冷却介质中直接倾倒水溶液冷却熔盐。

在本步骤中，为了使熔盐温度迅速降低，同时利用熔盐自身的温度提高其在水溶液中的溶解度。对于一些工作温度较高的熔盐，其较高的温度可以作为分解有机废水、RO浓水中有机物的热源，进而实现熔盐冷却过程中热能的利用。

在一些实施方式中，步骤104可以包括如下步骤。

当水溶液倾倒于含有熔盐的冷却介质时，熔盐较高的温度会导致部分水溶液的大量蒸发，因此在倾倒水溶液时需要对产生的大量热蒸汽进行收集，避免水蒸气对设备的腐蚀与水分及热量的损失。

图2为本发明一个实施例提供的飞灰的处理方法的流程示意图。请参阅图2，下面对本发明实施例提供的高温液态熔盐快读冷却方法完整流程进行描述。其中，该完整流程涵盖了不同熔盐生产情景下所需的高温液态熔盐冷却步骤。

步骤201，对用于冷却液态熔盐的冷却介质进行预热。

步骤202，将高温液态熔盐倾倒于预热完成的冷却介质中。

步骤203，停止对冷却介质的加热，并在倾倒熔盐的同时对冷却介质进行翻拌。

步骤2041，熔盐倾倒完毕即停止对冷却介质的翻拌，等待液态熔盐均匀渗透于冷却介质间隙。

步骤2042，熔盐倾倒完毕后继续翻拌冷却介质，利用冷却介质间的相互摩擦和碰撞使冷却后的固态熔盐进一步破碎。

步骤205，向含有熔盐的冷却介质中倾倒水溶液。

步骤206，对倾倒水溶液过程中产生的热蒸汽进行收集。

步骤207，对已经溶解熔盐的水溶液进行沉淀过滤，去除盐溶液中的不溶性物质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高温液态熔盐冷却方法，所述方法包括：

根据待冷却熔盐和颗粒状冷却介质在不同温度下的比热容计算出颗粒状冷却介质所需的预热温度，对颗粒状冷却介质进行预热；

将高温液态熔盐倾倒于所述颗粒状冷却介质中，在此过程中，倾倒所述高温液态熔盐的同时停止对所述颗粒状冷却介质的加热；倾倒所述高温液态熔盐的同时翻拌所述颗粒状冷却介质，使所述熔盐在所述颗粒状冷却介质中分布的更为均匀；

等待熔盐均匀渗透于所述颗粒状冷却介质间隙中，在此过程中，当所述高温液态熔盐倾倒完毕后，需要静置等待所述熔盐在所述颗粒状冷却介质中继续凝固；在所述高温液态熔盐完全凝固后，继续翻拌所述颗粒状冷却介质，使固态熔盐破碎；

向含有固态熔盐的所述颗粒状冷却介质中倾倒水溶液，冷却并溶解熔盐。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向含有固态熔盐的颗粒状冷却介质中倾倒水溶液，还包括：

对倾倒过程中产生的大量水蒸气进行回收；

对倾倒后溶解熔盐产生的盐溶液中的不溶物进行去除。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，被冷却的高温液态熔盐的熔盐种类能够是多样的，还包括：

所述高温液态熔盐能够是熔点在200 ℃-1000 ℃范围内的单一或多元混合熔盐；

所述颗粒状冷却介质能够是以含二氧化硅、氧化铝的为主要成分的颗粒；也能够是呈颗粒状的无机固体废弃物。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向含有熔盐的颗粒状冷却介质中倾倒的溶液能够是多种含有不同浓度盐分、有机物的水溶液，还包括：

所述水溶液能够是自来水、厂区内初步处理的循环中水、RO膜浓缩浓水、有机废盐水以及用于所述冷却熔盐提纯的盐水。

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