CN114739006B - 熔盐共晶炉及用于发电的熔盐共晶炉化盐储能调峰系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及熔盐共晶炉及用于发电的熔盐共晶炉化盐储能调峰系统，其中熔盐共晶炉包括保温罐体；所述保温罐体上设有固态盐进料口、熔盐溢流口、熔盐循环装置、搅拌装置、浸没式电加热装置和导流板；保温罐体的内部从上至下依次包括熔盐初融区、熔盐共晶区和熔盐高温区；熔盐循环装置包括第一熔盐泵、熔盐泵接口、熔盐回流喷头；熔盐泵接口固定设置在保温罐体上，第一熔盐泵安装在熔盐泵接口上，第一熔盐泵的熔盐泵液下轴伸入保温罐体内部且位于熔盐共晶区；保温罐体的熔盐高温区设有浸没式电加热装置。本发明基于熔盐共晶炉形成的系统能够储存消纳周边光伏电站或风电站的富裕电能，调节新能源发电的间歇性和不稳定性，大大提高电站的整体发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及发电技术领域，熔盐共晶炉及用于发电的熔盐共晶炉化盐储能调峰系统。
背景技术
光热光伏发电或者风能发电系统中储能是关键且必不可少的一个重要环节。传统的光热发电是将熔盐储热系统集合在内，把富裕的热量储存在熔盐内，需要时进行释放热量产生高温高压过热蒸汽推动汽轮机发电。传统的光伏电站或风能电站的不稳定性以及电网的冲击性等原因，弃风弃电情况很严重。现光伏电站或风能电站耦合光热电站的储热岛，而利用熔盐储能的技术则直接利用电力通过熔盐电加热器对熔盐加热后存储，在需要时通过熔盐放热，由汽轮机将其重新转变为电能，这使得利用富余电能的电网级储能成为一种可能。
储热介质熔盐通常采用太阳盐由NaNO3和KNO3按照6：4混合形成。采用本发明的粉碎输送单元严格按照各种成分盐的比例充分混合。各种单盐达到各自的熔化温度后混合成形共晶体。常规的化盐炉没有共晶区，不能充分共晶会影响熔盐的物性参数。同时单盐原料中含有各种杂质，常规的化盐炉无排污功能，杂质长期参与储热放热会缩短熔盐的使用寿命。采用本发明的熔盐共晶炉能够使2种或多种单盐充分共晶形成共晶体，并且具体沉淀区进行定时的排污功能，能够使系统中的熔融盐物性参数稳定，使用寿命延长。传统化盐燃料为天然气。光热电站需要的总熔盐量是万吨级的，每万吨熔盐化盐需要的天然气燃料费约150万元。现本发明的化盐储能调峰系统耦合光伏电站或风能电站的储能岛中的熔盐电加热器，充分利用现有的电能进行初始的化盐，大大节省了初始化盐的燃料费。常规化盐炉的出盐温度波动很大，使熔盐罐注盐温度波动大，使罐本体受热应力热疲劳加重，影响熔盐罐体使用寿命。本发明的熔盐共晶炉为立式，炉内进行熔盐大流量循环供热提供熔盐共晶热量，使化盐出温更平稳。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种熔盐效率高，有利于储能调峰的熔盐共晶炉。
实现本发明第一个目的的技术方案是：本发明中熔盐共晶炉，包括保温罐体；所述保温罐体上设有固态盐进料口、熔盐溢流口；同时还包括熔盐循环装置、搅拌装置、浸没式电加热装置和导流板；所述保温罐体的内部从上至下依次包括熔盐初融区、熔盐共晶区和熔盐高温区；所述熔盐循环装置包括第一熔盐泵、熔盐泵接口、熔盐回流喷头；所述熔盐泵接口固定设置在保温罐体上，第一熔盐泵安装在熔盐泵接口上，第一熔盐泵的熔盐泵液下轴伸入保温罐体内部且位于熔盐共晶区；所述熔盐回流喷头固定设置在保温罐体上；熔盐回流喷头的喷射口位于保温罐体内部，且用于对准固态盐进料口的落料处；所述保温罐体的熔盐高温区设有至少一个浸没式电加热装置；所述导流板固定设置在保温罐体内，且与保温罐体的内壁形成从保温罐体的最上端延伸至熔盐高温区的溢流通道；所述熔盐溢流口与溢流通道相通；所述搅拌装置包括转动设置在保温罐体内的搅拌叶片组，以及用于驱动搅拌叶片组转动的驱动装置。
进一步，上述搅拌叶片组包括与驱动装置的驱动端传动连接的竖轴；所述竖轴上从上至下依次设有第一叶片组、第二叶片组和第三叶片组；所述第一叶片组位于熔盐初融区的上部；所述第二叶片组位于熔盐共晶区的上部；所述第三叶片组位于熔盐共晶区与熔盐高温区的交界处；所述第一叶片组和第二叶片组均为下压式搅拌桨叶；所述第三叶片组为周向搅拌式桨叶。
进一步，上述第一叶片组下压式搅拌桨叶与竖轴呈75°夹角；第二叶片组的下压式搅拌桨叶与竖轴呈45°夹角；第三叶片组的周向搅拌式桨叶与竖轴呈0°夹角。
第一叶片组的角度设置刚好能够充分把固态进料往熔盐初融区压，避免固态盐的漂浮；第二叶片组的角度设置使炉体内熔盐充分搅拌混合，有利用共晶；第三叶片组的角度设置，让高温盐有周向搅拌利于出盐温度的平稳。同时第三叶片组的位置设置(位于熔盐共晶区和熔盐高温区的交界处)有以下两个好处：1、有利于熔盐杂质的沉淀，从而保证排污功能；2、第三叶片组可将熔盐共晶区的下部的熔盐向外推，再结合第二叶片组的下压，让熔盐共晶区的熔盐形成更强的对流，从而加快共晶，提高熔盐制备效率，从而为系统的快速熔盐制备、熔盐循环速度的提升都提供了有利保证。
进一步，上述熔盐回流喷头的喷射口位于熔盐初融区的上方，且与固态盐进料口的落料方向形成夹角。
进一步，上述熔盐回流喷头的喷射口呈喇叭口。
进一步，上述熔盐回流喷头的喷射口与固态盐进料口的落料方向形成45°夹角；熔盐回流喷头的进口与固态盐进料口在搅拌叶片组的同一旋转圆周上。进一步，熔盐回流喷头的进口与固态盐进料口的夹角为30°。
进一步，上述浸没式电加热装置包括电加热器和加热套管；所述加热套管固定设置在保温罐体上且伸入保温罐体内部；所述电加热器固定设置在保温罐体上，且其加热部伸入加热套管内。
进一步，上述保温罐体的底部设有排污口
本发明第二个目的是提供一种发电机组的熔盐共晶炉化盐储能调峰系统，其具备高效熔盐储能功能的同时，能够储存消纳周边光伏电站或风电站的富裕电能，调节新能源发电的间歇性和不稳定性，大大提高电站的整体发电效率。
实现本发明第一个目的的技术方案是：本发明中用于发电的熔盐共晶炉化盐储能调峰系统，包括用于固体盐粉碎的粉碎输送单元、上述的熔盐共晶炉、储能调峰单元和发电单元；所述储能调峰单元包括与光伏电站和/或风电站电连接的熔盐电加热器组、熔盐平衡罐、高温熔盐罐和低温熔盐罐；所述发电单元包括熔盐蒸汽发生器和汽轮机发电机组；
所述粉碎输送单元的出料端与熔盐共晶炉的固态盐进料口对应；第一熔盐泵的出料口通过管道与熔盐电加热器组的进盐口连接相通；熔盐电加热器组的出盐口通过管道分别与熔盐回流喷头、高温熔盐罐的进盐口连接相通；所述熔盐溢流口通过管道与熔盐平衡罐的进盐口连接相通；熔盐平衡罐的出盐口设有第二熔盐泵，第二熔盐泵的出盐口通过管道分别与高温熔盐罐和低温熔盐罐的进盐口连接相通；
高温熔盐罐上的出盐口设有第三熔盐泵，第三熔盐泵的出盐口通过管道与熔盐蒸汽发生器的进盐口连接相通，熔盐蒸汽发生器的出盐口通过管道与低温熔盐罐的进盐口连接相通；所述熔盐蒸汽发生器的蒸汽出口通过管道与汽轮机发电机组连接；
低温熔盐罐上的出盐口设有第四熔盐泵，第四熔盐泵的出盐口通过管道与熔盐电加热器组的进盐口连接相通。
进一步，上所述粉碎输送单元包括多个用于固体盐粉碎的粉碎机，以及主输送带；各粉碎机的出料端均与主输送带的进料端配合形成上料；主输送带的出料端与固态盐进料口对应形成向保温罐体内送料。
进一步，上述熔盐电加热器组包括多个并联设置的熔盐电加热器。
本发明具有积极的效果：(1)本发明中熔盐共晶炉通过熔盐循环装置能够提高熔盐效率，同时熔盐循环装置中的熔盐回流喷头能够将从固态盐进料口进入的固态盐更好的包裹，加快固态盐熔融效率。
(2)本发明不仅能够将光电或者风电对熔盐进行加热，而且可以耦合进初始化盐中，为初始熔盐共晶提供热能，大大减少化盐燃料费支出。
(3)本发明中熔盐回流喷头呈喇叭口，并且与固态盐进料口的落料方向呈45°夹角，能够大大增加喷射量，并且进一步提高对固态盐的包裹效果，进一步提高熔盐效率；熔盐回流喷头的进口与固态盐进料口在搅拌叶片组的同一旋转圆周上，是为了促进炉体内流体的周向运动，进一步提高熔盐效率。
(4)本发明通过搅拌装置能更有利于受热均匀，能使多种配方的盐更好的共晶形成新的熔融盐；同时本发明中第一叶片组能够熔盐初融区的固态盐往下压，从而让固态盐快速熔融；第二叶片组能够让熔盐充分混合形成共晶体；第三叶片组能够将高温液态熔盐周向搅拌，让熔盐高温区的温度更加均匀平稳。
(5)现有的熔盐共晶炉上电加热器往往直接伸入保温罐体内，由于电加热器与保温罐体之间的密封效果一般，因此随着温度变化，往往容易发生泄露。而本发明中浸没式电加热装置通过加热套管，能够有效解决泄露问题，同时能够对保温罐体内进行更加均匀的加热。
(6)本发明中用于发电的熔盐共晶炉化盐储能调峰系统具备高效熔盐储能功能的同时，能够储存消纳周边光伏电站或风电站的富裕电能，调节新能源发电的间歇性和不稳定性，大大提高电站的整体发电效率。利用大流量循环液态熔盐快速包裹固态盐变成液态，并通过出口喷头角度和搅拌角度等设计的熔盐液态流场，实现高效共晶，做到共晶炉出盐流量大，实现单个炉体的高效化盐，缩短电站的总化盐施工周期。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明中熔盐共晶炉的结构示意图；
图2为本发明中浸没式电加热器的分布示意图；
图3为本发明中浸没式电加热器的结构示意图；
图4为本发明中熔盐回流喷头的位置示意图；
图5为本发明中用于发电的熔盐共晶炉化盐储能调峰系统的示意图。
具体实施方式
见图1至图4，本发明中熔盐共晶炉，包括保温罐体1；所述保温罐体1上设有固态盐进料口11、熔盐溢流口12；同时还包括熔盐循环装置2、搅拌装置3、浸没式电加热装置4和导流板5；所述保温罐体1的内部从上至下依次包括熔盐初融区a、熔盐共晶区b和熔盐高温区c；所述熔盐循环装置2包括第一熔盐泵21、熔盐泵接口、熔盐回流喷头23；所述熔盐泵接口固定设置在保温罐体1上，第一熔盐泵21安装在熔盐泵接口上，第一熔盐泵21的熔盐泵液下轴22伸入保温罐体1内部且位于熔盐共晶区b；所述熔盐回流喷头23固定设置在保温罐体1上；熔盐回流喷头23的喷射口位于保温罐体1内部，且用于对准固态盐进料口11的落料处；所述保温罐体1的熔盐高温区c设有四个呈圆周均匀分布的浸没式电加热装置4；所述导流板5固定设置在保温罐体1内，且与保温罐体1的内壁形成从保温罐体1的最上端延伸至熔盐高温区c的溢流通道d；所述熔盐溢流口12与溢流通道d相通；所述搅拌装置3包括转动设置在保温罐体1内的搅拌叶片组，以及用于驱动搅拌叶片组转动的驱动装置31。所述驱动装置31为驱动电机。
所述搅拌叶片组包括与驱动装置31的驱动端传动连接的竖轴32；所述竖轴32上从上至下依次设有第一叶片组33、第二叶片组34和第三叶片组35；所述第一叶片组33位于熔盐初融区a的上部；所述第二叶片组34位于熔盐共晶区b的上部；所述第三叶片组35位于熔盐共晶区b与熔盐高温区c的交界处；所述第一叶片组33和第二叶片组34均为下压式搅拌桨叶；所述第三叶片组35为周向搅拌式桨叶。
所述第一叶片组33下压式搅拌桨叶与竖轴32呈75°夹角；第二叶片组34的下压式搅拌桨叶与竖轴32呈45°夹角；第三叶片组35的周向搅拌式桨叶与竖轴32呈0°夹角。
所述熔盐回流喷头23的喷射口位于熔盐初融区a的上方，且与固态盐进料口11的落料方向形成夹角。
所述熔盐回流喷头23的喷射口呈喇叭口。
所述熔盐回流喷头23的喷射口与固态盐进料口11的落料方向形成45°夹角；熔盐回流喷头23的进口与固态盐进料口11在搅拌叶片组的同一旋转圆周上，优选熔盐回流喷头23的进口与固态盐进料口11的夹角为30°。
所述浸没式电加热装置4包括电加热器41和加热套管42；所述加热套管42固定设置在保温罐体1上且伸入保温罐体1内部；所述电加热器42固定设置在保温罐体1上，且其加热部伸入加热套管42内。
保温罐体1的底部设有排污口13。
见图5，本发明中用于发电的熔盐共晶炉化盐储能调峰系统，包括用于固体盐粉碎的粉碎输送单元6、上述的熔盐共晶炉、储能调峰单元7和发电单元8；所述储能调峰单元7包括与光伏电站和/或风电站71电连接的熔盐电加热器组72、熔盐平衡罐73、高温熔盐罐74和低温熔盐罐75；所述发电单元8包括熔盐蒸汽发生器81和汽轮机发电机组82；
所述粉碎输送单元6的出料端与熔盐共晶炉的固态盐进料口11对应；第一熔盐泵21的出料口通过管道与熔盐电加热器组72的进盐口连接相通；熔盐电加热器组72的出盐口通过管道分别与熔盐回流喷头23、高温熔盐罐74的进盐口连接相通；所述熔盐溢流口12通过管道与熔盐平衡罐73的进盐口连接相通；熔盐平衡罐73的出盐口设有第二熔盐泵76，第二熔盐泵76的出盐口通过管道分别与高温熔盐罐74和低温熔盐罐75的进盐口连接相通；
高温熔盐罐74上的出盐口设有第三熔盐泵77，第三熔盐泵77的出盐口通过管道与熔盐蒸汽发生器81的进盐口连接相通，熔盐蒸汽发生器81的出盐口通过管道与低温熔盐罐75的进盐口连接相通；所述熔盐蒸汽发生器81的蒸汽出口通过管道与汽轮机发电机组82连接；
低温熔盐罐75上的出盐口设有第四熔盐泵78，第四熔盐泵78的出盐口通过管道与熔盐电加热器组72的进盐口连接相通。
所述粉碎输送单元6包括多个用于固体盐粉碎的粉碎机61，以及主输送带62；各粉碎机61的出料端均与主输送带62的进料端配合形成上料；主输送带62的出料端与固态盐进料口11对应形成向保温罐体1内送料。
所述熔盐电加热器组72包括多个并联设置的熔盐电加热器。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种熔盐共晶炉，包括保温罐体；所述保温罐体上设有固态盐进料口、熔盐溢流口；其特征在于：还包括熔盐循环装置、搅拌装置、浸没式电加热装置和导流板；所述保温罐体的内部从上至下依次包括熔盐初融区、熔盐共晶区和熔盐高温区；所述熔盐循环装置包括第一熔盐泵、熔盐泵接口、熔盐回流喷头；所述熔盐泵接口固定设置在保温罐体上，第一熔盐泵安装在熔盐泵接口上，第一熔盐泵的熔盐泵液下轴伸入保温罐体内部且位于熔盐共晶区；所述熔盐回流喷头固定设置在保温罐体上；熔盐回流喷头的喷射口位于保温罐体内部，且用于对准固态盐进料口的落料处；所述保温罐体的熔盐高温区设有至少一个浸没式电加热装置；所述导流板固定设置在保温罐体内，且与保温罐体的内壁形成从保温罐体的最上端延伸至熔盐高温区的溢流通道；所述熔盐溢流口与溢流通道相通；所述搅拌装置包括转动设置在保温罐体内的搅拌叶片组，以及用于驱动搅拌叶片组转动的驱动装置；
所述搅拌叶片组包括与驱动装置的驱动端传动连接的竖轴；所述竖轴上从上至下依次设有第一叶片组、第二叶片组和第三叶片组；所述第一叶片组位于熔盐初融区的上部；所述第二叶片组位于熔盐共晶区的上部；所述第三叶片组位于熔盐共晶区与熔盐高温区的交界处；所述第一叶片组和第二叶片组均为下压式搅拌桨叶；所述第三叶片组为周向搅拌式桨叶。
2.根据权利要求1所述的熔盐共晶炉，其特征在于：所述熔盐回流喷头的喷射口位于熔盐初融区的上方，且与固态盐进料口的落料方向形成夹角。
3.根据权利要求2所述的熔盐共晶炉，其特征在于：所述熔盐回流喷头的喷射口呈喇叭口。
4.根据权利要求2所述的熔盐共晶炉，其特征在于：所述熔盐回流喷头的喷射口与固态盐进料口的落料方向形成45°夹角；熔盐回流喷头的进口与固态盐进料口在搅拌叶片组的同一旋转圆周上。
5.根据权利要求1所述的熔盐共晶炉，其特征在于：所述浸没式电加热装置包括电加热器和加热套管；所述加热套管固定设置在保温罐体上且伸入保温罐体内部；所述电加热器固定设置在保温罐体上，且其加热部伸入加热套管内。
6.根据权利要求1所述的熔盐共晶炉，其特征在于：保温罐体的底部设有排污口。
7.一种用于发电的熔盐共晶炉化盐储能调峰系统，其特征在于：包括用于固体盐粉碎的粉碎输送单元、权利要求1或2或3或4或5或6所述的熔盐共晶炉、储能调峰单元和发电单元；所述储能调峰单元包括与光伏电站和/或风电站电连接的熔盐电加热器组、熔盐平衡罐、高温熔盐罐和低温熔盐罐；所述发电单元包括熔盐蒸汽发生器和汽轮机发电机组；
所述粉碎输送单元的出料端与熔盐共晶炉的固态盐进料口对应；第一熔盐泵的出料口通过管道与熔盐电加热器组的进盐口连接相通；熔盐电加热器组的出盐口通过管道分别与熔盐回流喷头、高温熔盐罐的进盐口连接相通；所述熔盐溢流口通过管道与熔盐平衡罐的进盐口连接相通；熔盐平衡罐的出盐口设有第二熔盐泵，第二熔盐泵的出盐口通过管道分别与高温熔盐罐和低温熔盐罐的进盐口连接相通；
高温熔盐罐上的出盐口设有第三熔盐泵，第三熔盐泵的出盐口通过管道与熔盐蒸汽发生器的进盐口连接相通，熔盐蒸汽发生器的出盐口通过管道与低温熔盐罐的进盐口连接相通；所述熔盐蒸汽发生器的蒸汽出口通过管道与汽轮机发电机组连接；
低温熔盐罐上的出盐口设有第四熔盐泵，第四熔盐泵的出盐口通过管道与熔盐电加热器组的进盐口连接相通。
8.根据权利要求7所述的用于发电的熔盐共晶炉化盐储能调峰系统，其特征在于：所述粉碎输送单元包括多个用于固体盐粉碎的粉碎机，以及主输送带；各粉碎机的出料端均与主输送带的进料端配合形成上料；主输送带的出料端与固态盐进料口对应形成向保温罐体内送料。
9.根据权利要求7所述的用于发电的熔盐共晶炉化盐储能调峰系统，其特征在于：所述熔盐电加热器组包括多个并联设置的熔盐电加热器。
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