CN115253920B - 一种熔盐化盐系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种熔盐化盐系统，包括：循环流化装置，用于提供熔盐颗粒熔化的容纳空间，所述循环流化装置还包括进料口、出液口和进气口，所述进料口用于投入固态熔盐颗粒，所述出液口用于排出熔化后的液态熔盐；送风装置，通过所述进气口与所述循环流化装置连通并产生气流，所述气流将所述熔盐颗粒流化；加热装置，与所述循环流化装置连接，用于为熔盐颗粒熔化提供热源。送风装置通过进气口与循环流化装置连通并送入气体，通过气体将熔盐颗粒流化，阻止熔盐颗粒自发聚集形成更难熔化的球体，达到了固态熔盐均匀受热的效果。
Description
技术领域
本发明属于熔盐储能技术领域，尤其涉及一种熔盐化盐系统。
背景技术
常规的太阳能发电技术往往受到天气、地域、季节等因素影响，制约了太阳能发电的稳定性和连续性。而光热发电可以采用物理/化学方法进行低成本储热，做到削峰填谷，保证发电稳定，具有承担基础负荷或担当调峰机组的潜力。熔盐作为一种常用的储能发电原料的应用十分广泛。
熔盐常温下为固体，因此在光热电站熔盐储热系统进入调试运行之前主要以固体形式运输、储存及供货。当熔盐需要投入到太阳能光热电站储热时，需要将大量固态熔盐转化为高温液态熔盐，即熔盐化盐。此流程中，熔盐由固态变为高温液态熔盐进入系统开始循环，并在整个电站的生命周期保持液态。
现有的熔盐化盐系统根据热源不同主要分为电加热和天然气加热两种方式，多采用电加热先使部分固态熔盐熔化为液态熔盐，再通过天然气加热使液态熔盐升温，升温的液态熔盐再熔化新添加的固态熔盐，最终使熔盐达到使用温度。但是在熔盐化盐系统刚开始工作时，大量固体熔盐很难同步熔化，易形成固液分离，大块固体熔盐漂浮在高温液态熔盐上方或沉淀在高温液态熔盐底部，使熔盐受热不均匀，增加了化盐电热功耗。而天然气加热升温能力有限，金钱成本及时间成本居高不下。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种熔盐化盐系统，该系统结构简单，熔盐受热均匀，化盐效率高，可以有效降低化盐成本。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种熔盐化盐系统，包括：
循环流化装置，用于提供熔盐颗粒熔化的容纳空间，所述循环流化装置还包括进料口、出液口和进气口，所述进料口用于投入固态熔盐颗粒，所述出液口用于排出熔化后的液态熔盐；送风装置，通过所述进气口与所述循环流化装置连通并产生气流，所述气流将所述熔盐颗粒流化；加热装置，与所述循环流化装置连接，用于为熔盐颗粒熔化提供热源。
在本发明的一个实施例中，所述循环流化装置包括第一本体和第二本体，所述进料口和所述进气口设置于所述第一本体上，所述第二本体与所述第一本体呈一定角度连通设置，所述出液口设置于所述第二本体上，所述熔盐颗粒和所述液态熔盐在所述气流的作用下从所述第一本体迁移到所述第二本体，进而通过所述出液口排出所述液态熔盐。
在本发明的一个实施例中，所述循环流化装置还包括固液分离装置，所述固液分离装置设置在所述第二本体远离所述第一本体的一端，所述出液口设置在所述固液分离装置上，所述固液分离装置具有一用于将未熔化的熔盐颗粒回流入所述循环流化装置第一本体的通道。
在本发明的一个实施例中，所述固液分离装置为旋液分离器，所述旋液分离器利用离心力实现固体和液体的分离。
在本发明的一个实施例中，所述循环流化装置还设置有一排气口，所述排气口设置于所述第二本体顶部。
在本发明的一个实施例中，所述送风装置包括风机和气体预热器，所述风机旋转产生的气流经所述气体预热器加热后进入所述循环流化装置。
在本发明的一个实施例中，所述排气口与所述气体预热器连接，以利用从循环流化装置中排出的高温废气对气体预热器中的气流进行预热。
在本发明的一个实施例中，所述加热装置为设置在所述循环流化装置内部的加热电阻丝和/或天然气加热器，所述天然气加热器包括用于输入天然气的天然气进气口，所述天然气进气口与所述进气口和所述送风装置连通。
在本发明的一个实施例中，所述熔盐化盐系统还包括控制器和设置于所述循环流化装置内部温度传感器、压力传感器，所述控制器与所述送风装置、所述加热装置、所述温度传感器、所述压力传感器电连接。
在本发明的一个实施例中，所述熔盐化盐系统还包括用于计量通过所述送风装置的气体流量的第一流量计和用于计量所述天然气进气口的气流量的第二流量计，所述第一流量计和所述第二流量计与所述控制器电连接。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
(1)本发明实施例中设置送风装置，通过所述进气口与所述循环流化装置连通并送入气体，通过气体将所述熔盐颗粒流化，阻止固态熔盐颗粒自发聚集形成更难熔化的球体，达到了使固态熔盐颗粒均匀受热的效果；同时，所述送风装置将固态熔盐颗粒和液态熔盐从循环流化装置的第一本体吹送至第二本体，由于所述循环流化装置的第二本体与所述第一本体呈一定角度设置，可以降低气流风速，使得降速后的气流所携带的固态熔盐颗粒和液态熔盐能够在自身重力的作用下，自行落入所述固液分离装置中，从而经过固液分离装置将固态熔盐颗粒和液态熔盐分离。
(2)本发明实施例中设置循环流化装置及旋液分离器，使固态熔盐颗粒在循环流化装置内部循环运动，无需搅拌器、熔盐泵等其他设备，减少不必要的能耗。
(3)本发明实施例中设置加热电阻丝和天然气加热器双重加热装置，加热效率高。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
图1为本发明的一种熔盐化盐系统的系统示意图；
附图标记说明：
1：循环流化装置；2：加热电阻丝；3：风机；4：气体预热器；5：天然气进气口；11：进气口；12：进料口；13：固液分离装置；14：出液口；15：排气口。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
本发明的核心是提供一种熔盐化盐系统，包括：
循环流化装置1，用于提供熔盐颗粒熔化的容纳空间，所述循环流化装置1还包括进料口12、出液口14和进气口11，所述进料口12用于投入固态熔盐颗粒，所述出液口14用于排出熔化后的液态熔盐；送风装置，通过所述进气口11与所述循环流化装置1连通并产生气流，所述气流将所述熔盐颗粒流化；加热装置，与所述循环流化装置1连接，用于为熔盐颗粒熔化提供热源。
该系统工作时，所述送风装置通过所述进气口11与所述循环流化装置1连通并送入气体，通过气体将所述熔盐颗粒流化，阻止熔盐颗粒自发聚集形成更难熔化的球体，达到了固态熔盐均匀受热的效果。并且熔盐颗粒不断被加热装置加热，逐渐熔化，进而将液态熔盐从出液口排出，固态的熔盐颗粒回流到所述循环流化装置1内。可以预见的，所述气体可以是空气、氦气、氮气，氩气等。
优选的，所述循环流化装置1包括第一本体和第二本体，所述进料口和所述进气口设置于所述第一本体上，所述第二本体与所述第一本体呈一定角度连通设置，所述出液口设置于所述第二本体上，所述熔盐颗粒和所述液态熔盐在所述气流的作用下从所述第一本体迁移到所述第二本体，进而通过所述出液口排出所述液态熔盐。
由于所述循环流化装置1的第二本体与所述第一本体呈一定角度设置，可以降低气流风速，使得降速后的气流所携带的固态熔盐颗粒和液态熔盐能够在自身重力的作用下，自行落入所述固液分离装置13中，从而经过固液分离装置13将固态熔盐颗粒和液态熔盐分离。
优选的，所述循环流化装置1还包括固液分离装置13，所述固液分离装置13设置在所述第二本体远离所述第一本体的一端，所述出液口14设置在所述固液分离装置13上，所述固液分离装置13具有一用于将未熔化的熔盐颗粒回流入所述循环流化装置第一本体的通道。
所述固液分离装置将未熔化的固态熔盐颗粒回流到循环流化装置1内再进行熔化，将液态熔盐从出液口14排出，达到有效及时的固液分离的目的。
优选的，所述固液分离装置为旋液分离器，所述旋液分离器利用离心力实现固体和液体的分离。
所述旋液分离器旋转时，液态熔盐从出液口14排出，固态熔盐从所述通道回流到循环流化装置1内，通过旋液分离器将未熔化固态熔盐颗粒和已熔化的液态熔盐分离，熔化的液态熔盐从所述出液口14排出，固态熔盐在重力作用下下落并进行新一轮加热循环，直至熔化。
可选的，所述固液分离装置还可以是在出液口14处设有过滤层的结构，使得液态熔盐能够从出液口14流出，固态熔盐颗粒只能通过所述固液分离装置底部的通道回流入循环流化装置1内。当然，也可以是其他具有固液分离功能的装置。
优选的，所述循环流化装置1还设置有一排气口15，所述排气口15设置于所述第二本体顶部。通过设置排气口15，使得所述循环流化装置1内部不至于过压，同时，还可以将从所述排气口15排出的高温废气余热利用，达到节能的目的。
优选的，所述送风装置包括风机3和气体预热器4，所述风机3旋转产生的气流经所述气体预热器4加热后进入所述循环流化装置1。需要说明的是，这只是其中一个可能的实时方式，还可以是其他具有预热和鼓风的装置。
优选的，所述排气口15与所述气体预热器4连接，以利用从循环流化装置1中排出的高温废气对气体预热器4中的气流进行预热。达到余热利用、节约能源的目的。
优选的，所述加热装置为设置在所述循环流化装置1内部的加热电阻丝2，接通电源之后用于熔盐加热。所述加热电阻丝2可以是螺旋形设置，也可以是竖直阵列式设置，目的是为了达到更好的均匀加热的效果。
可选的，所述加热装置为天然气加热器，包括用于输入天然气的天然气进气口5，所述天然气进气口与所述进气口11连通。天然气通过天然气进气口5进入管道，与预热后的气体混合一同由进气口11进入循环流化装置1内进行燃烧。
可选的，所述加热装置包括设置于所述循环流化装置1内部的加热电阻丝2和天然气加热器，所述天然气加热器包括用于输入天然气的天然气进气口5，所述天然气进气口5与所述进气口11连通。加热电阻丝2接通电源之后用于熔盐加热。天然气通过天然气进气口5进入管道，与预热后的气体混合一同由进气口11进入循环流化装置1内进行燃烧。根据需要，选择加热电阻丝加热、天然气加热或者同时加热，可以实现根据需求状态选择加热模式，节约能源，也可以实现高效率加热。
进一步的，所述的熔盐化盐系统还包括控制器，所述控制器与所述送风装置、所述加热装置电连接。所述控制器根据预设模式控制所述送风装置、所述加热装置，实现智能控制，也可以在控制器中预设程序，当出现某些状态的时候，自动选择相应预设程序运行模式。
优选的，所述的熔盐化盐系统还包括温度传感器、压力传感器，设置于所述循环流化装置内部，所述温度传感器、压力传感器与所述控制器电连接。通过所述温度传感器、压力传感器采集相应的参数发送给控制器，可以基于发电系统的当前参数实现实时控制。
优选的，所述的熔盐化盐系统还包括第一流量计，用于计量和调节通过所述风机的气体流量，所述第一流量计与所述控制器电连接，可以实现通过操作控制器调节第一流量计，无需至现场进行操作。
优选的，所述的熔盐化盐系统还包括第二流量计，用于计量和调节所述天然气的流量，所述第二流量计与所述控制器电连接，可以实现通过操作控制器调节第二流量计，无需至现场进行操作。
通过以上温度传感器、压力传感器、第一流量计和第二流量计对该发电系统进行运行参数监控采集，通过控制器统一对系统进行控制，实现该发电系统的安全控制、智能控制和基于当前参数的实时控制。
下面对本发明工作过程作进一步说明：
工作时，启动风机3和气体预热器4，加热后的气体通过进气口11进入循环流化装置1，将由进料口12进入循环流化装置1内的固态熔盐颗粒流化，流化的熔盐在循环流化装置1内在风机3送入的气流的作用下从第一本体迁移到第二本体，并不断被加热，熔化，最终通过循环流化装置1内的旋液分离器将固态熔盐和已熔化的液态熔盐分离，固态熔盐在重力作用下下落并进行新一轮加热循环，直至熔化，高温烟气通过排气口15排出，可用于气体预热器4换热或其他余热利用。根据热源不同可采用电加热，天然气加热或两者同时加热的方式，天然气加热时，天然气通过天然气进气口5进入管道，与预热后的气体混合一同由进气口11进入循环流化装置1内进行燃烧。电阻丝可以均匀缠绕于循环流化装置1内部。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种熔盐化盐系统，其特征在于，包括：
循环流化装置，用于提供熔盐颗粒熔化的容纳空间，所述循环流化装置还包括进料口、出液口和进气口，所述进料口用于投入固态熔盐颗粒，所述出液口用于排出熔化后的液态熔盐；
送风装置，通过所述进气口与所述循环流化装置连通并产生气流，所述气流将所述熔盐颗粒流化；
加热装置，与所述循环流化装置连接，用于为熔盐颗粒熔化提供热源；
其中，所述循环流化装置包括第一本体和第二本体，所述进料口和所述进气口设置于所述第一本体上，所述第二本体与所述第一本体呈一定角度连通设置，所述出液口设置于所述第二本体上，所述熔盐颗粒和所述液态熔盐在所述气流的作用下从所述第一本体迁移到所述第二本体，进而通过所述出液口排出所述液态熔盐；
所述循环流化装置还包括固液分离装置，所述固液分离装置设置在所述第二本体远离所述第一本体的一端，所述出液口设置在所述固液分离装置上，所述固液分离装置具有一用于将未熔化的熔盐颗粒回流入所述循环流化装置第一本体的通道。
2.根据权利要求1所述的熔盐化盐系统，其特征在于，所述固液分离装置为旋液分离器，所述旋液分离器利用离心力实现固体和液体的分离。
3.根据权利要求1所述的熔盐化盐系统，其特征在于，所述循环流化装置还设置有一排气口，所述排气口设置于所述第二本体顶部。
4.根据权利要求3所述的熔盐化盐系统，其特征在于，所述送风装置包括风机和气体预热器，所述风机旋转产生的气流经所述气体预热器加热后进入所述循环流化装置。
5.根据权利要求4所述的熔盐化盐系统，其特征在于，所述排气口与所述气体预热器连接，以利用从循环流化装置中排出的高温废气对气体预热器中的气流进行预热。
6.根据权利要求1所述的熔盐化盐系统，其特征在于，所述加热装置为设置在所述循环流化装置内部的加热电阻丝和/或天然气加热器，所述天然气加热器包括用于输入天然气的天然气进气口，所述天然气进气口与所述进气口和所述送风装置连通。
7.根据权利要求1所述的熔盐化盐系统，其特征在于，所述熔盐化盐系统还包括控制器和设置于所述循环流化装置内部温度传感器、压力传感器，所述控制器与所述送风装置、所述加热装置、所述温度传感器、所述压力传感器电连接。
8.根据权利要求6所述的熔盐化盐系统，其特征在于，所述熔盐化盐系统还包括用于计量通过所述送风装置的气体流量的第一流量计和用于计量所述天然气进气口的气流量的第二流量计，所述第一流量计和所述第二流量计与控制器电连接。
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