CN116280764A - 带气囊的双层高温熔盐储罐 - Google Patents
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Abstract
带气囊的双层高温熔盐储罐，包括外层罐体，外层罐体内的底部铺设有底板保温层，底板保温层顶端的中部放置有内层罐体，内层罐体侧壁的外侧环绕设有侧壁外保温层，外层罐体朝里的侧壁与侧壁外保温层朝外的侧壁之间设有气囊安放空腔，气囊安放空腔内环绕设有多个充有压力气体的气囊，多个充有压力气体的气囊环绕填满气囊安放空腔，每个气囊的壁上分别设有进气口和排气口。其目的在于提供一种带气囊的双层高温熔盐储罐，其能够吸收温度引起的储罐热变形，以避免熔盐储罐局部应力过大造成的泄漏，进而危害环境，造成人员伤亡和财产损失，且能够降低熔盐储罐的制造成本，让熔盐储罐的热损失小，使用寿命长的带气囊的双层高温熔盐储罐。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光热发电领域，具体地说涉及一种带气囊的双层高温熔盐储罐。
背景技术
随着太阳能热发电技术的发展，熔盐储罐正朝着高温化、大型化的方向发展。现有的熔盐储罐为单罐结构，在高温下、高液柱静压力下使用，为了保证储罐的使用强度，多采用昂贵的高性能金属材料，且板材厚度较厚。现有的熔盐储罐设备运行过程中，伴随着液位和温度的变化，熔盐储罐会发生膨胀和收缩，如果不能让熔盐储罐自由的膨胀和收缩，就会造成较大的热应力，从而破坏熔盐储罐，导致泄漏，进而危害环境，造成人员伤亡和财产损失。传统的单罐结构为了保证熔盐储罐的强度，只能是增加储罐钢板的厚度，这一方面给钢板的加工制造增加难度，另一方面增加了熔盐储罐的制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够吸收温度引起的熔盐储罐热变形，以避免熔盐储罐局部应力过大造成的泄漏，进而危害环境，造成人员伤亡和财产损失，且能够降低熔盐储罐的制造成本，让熔盐储罐的热损失小，使用寿命长的带气囊的双层高温熔盐储罐。
本发明的带气囊的双层高温熔盐储罐，包括外层罐体，外层罐体内的底部铺设有底板保温层，底板保温层顶端的中部放置有内层罐体，内层罐体侧壁的外侧环绕设有侧壁外保温层，外层罐体朝里的侧壁与侧壁外保温层朝外的侧壁之间设有气囊安放空腔，气囊安放空腔内环绕设有多个充有压力气体的气囊，多个充有压力气体的气囊环绕填满气囊安放空腔，每个气囊的壁上分别设有进气口和排气口，每个气囊朝外的侧壁分别与外层罐体朝里的侧壁相贴，每个气囊朝里的侧壁分别与侧壁外保温层朝外的侧壁相贴，内层罐体的顶部设有顶部保温层，顶部保温层与外层罐体的顶板之间设有膨胀空腔，每个气囊的顶端露出在膨胀空腔中。
优选的，所述外层罐体的顶板与内层罐体的顶部盖板之间设有弹簧吊架，弹簧吊架包括多个弹性拉杆，每个弹性拉杆的顶端分别与外层罐体的顶板相连，每个弹性拉杆的底端分别与内层罐体的顶部盖板相连，顶部盖板上连接有熔盐进口管及熔盐出口管；
所述顶部盖板分别与熔盐进口管的出口端及熔盐出口管的进口端固定相连，熔盐进口管及熔盐出口管分别向上延伸采用间隙配合穿过外层罐体的顶板；
所述弹簧吊架的弹性位移可沿着竖直方向做弹性位移，弹簧吊架的弹性位移范围大于内层罐体受热膨胀到极限时顶部盖板的沿着竖直方向的最大位移，弹簧吊架所能承受的拉力载荷大于顶部盖板和顶部保温层的重量之和。
优选的，所述底板保温层、侧壁外保温层和顶部保温层采用硬质保温材料制成；每个所述弹性拉杆分别沿着竖直方向设置，弹性拉杆包括二个沿着竖直方向间隔开串联设置的连接杆，二个连接杆的中间通过拉簧相连。
优选的，所述外层罐体和内层罐体的横截面为圆形，外层罐体和内层罐体同轴设置，所述外层罐体的顶板为中部向上鼓起的球形封头或蝶形封头，内层罐体的顶部盖板为圆形，内层罐体的底板为中间凸起，边缘低的形状；
所述外层罐体采用普通碳素结构钢制成，内层罐体采用耐热钢制成，所述内层罐体内设有多个测温探头。
优选的，每个所述气囊壁上的进气口分别通过设有进气控制装置的进气管与压力气源的出气口相通，每个气囊壁上的排气口分别通过设有排气控制装置的排气管与外界大气相通。
优选的，每个所述进气控制装置分别包括安装在进气管上的进气阀和进气压力表，当进气压力表检测到对应的气囊内的压力低于设定值时，会通过进气控制装置让进气阀接通进气管，向对应的气囊内输入压力气体以提高气囊内的压力，当进气压力表检测到对应的气囊内的气体压力恢复设定值后，进气阀截断对应的进气管；
每个所述排气控制装置包括安装在排气管上的排气阀和排气压力表，当排气压力表检测到对应的气囊内的压力高于设定值时，会通过排气控制装置让对应的排气阀接通排气管，让对应的气囊向外排气，当排气压力表检测到对应的气囊内的压力恢复设定值后，排气阀截断排气管，阻止对应的气囊向外排气。
优选的，相邻的所述气囊之间沿径向设有分隔板，分隔板的外端与外层罐体的内壁焊接相连，分隔板的里端与侧壁外保温层朝外的侧壁之间留有膨胀间隙；
所述气囊与分隔板相贴的端面沿着竖直方向具有多个向外凸起的半圆形或波浪形。
优选的，所述分隔板的数量大于等于4个。
本发明的带气囊的双层高温熔盐储罐在使用时，当内层罐体中充有高温熔盐液时，内层罐体的温度会升高，内层罐体膨胀，产生径向位移，侧壁外保温层随内层罐体的壁板一同向外挤压各个气囊，外层罐体的壁板温度为室温，不产生热变形，因此内层罐体的壁板与外层罐体的壁板间的各个气囊被压缩，由于各个气囊具有弹性，各个气囊受到挤压会向上变形；此时内层罐体还有向上的轴向位移，内层罐体罐顶的弹性吊杆能够起到将内罐向上的位移吸收的作用。内层罐体释放排出高温熔盐液后，内层罐体的温度降低，内层罐体收缩并产生径向位移，内层罐体的侧壁外保温层随内层罐体的壁板一同向内做收缩移动，外层罐体的壁板温度为室温，不产生热变形，致使内层罐体与外层罐体之间的各个气囊开始恢复原来的形态；做收缩移动的内层罐体同时还有向下的轴向位移。于是，内内层罐体的顶部盖板出现下移，内罐罐顶的弹性拉杆随之向下被拉长，弹性拉杆由此产生对内层罐体的顶部盖板向上的拉力的作用，以防止内层罐体的顶部盖板塌陷。因此，本发明的带气囊的双层高温熔盐储罐具有能够吸收温度引起的熔盐储罐热变形，以避免熔盐储罐局部应力过大造成的泄漏，进而危害环境，造成人员伤亡和财产损失，且能够降低熔盐储罐的制造成本，让熔盐储罐的热损失小，使用寿命长的特点。
下面结合附图及实施例详述本发明。
附图说明
图1为本发明的带气囊的双层高温熔盐储罐的结构示意图的主视图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明的带气囊的双层高温熔盐储罐的分隔板部分的放大俯视图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的带气囊的双层高温熔盐储罐，包括外层罐体1，外层罐体1内的底部铺设有底板保温层2，底板保温层2顶端的中部放置有内层罐体3，内层罐体3侧壁的外侧环绕设有侧壁外保温层4，外层罐体1朝里的侧壁与侧壁外保温层4朝外的侧壁之间设有气囊安放空腔，气囊安放空腔内环绕设有多个充有压力气体的气囊6，多个充有压力气体的气囊6环绕填满气囊安放空腔，每个气囊6的壁上分别设有进气口和排气口，每个气囊6朝外的侧壁分别与外层罐体1朝里的侧壁相贴，每个气囊6朝里的侧壁分别与侧壁外保温层4朝外的侧壁相贴，内层罐体3的顶部设有顶部保温层5，顶部保温层5与外层罐体1的顶板之间设有膨胀空腔7，每个气囊6的顶端露出在膨胀空腔7中。
上述气囊安放空腔内环绕设有的多个充有压力气体的气囊6是用于吸收内罐的水平方向的径向位移，所述的外层罐体1用的材料应有足够的强度，气囊6的压力应当适当，能够对内层罐体3起到支撑作用。
作为本发明的进一步改进，上述外层罐体1的顶板11与内层罐体3的顶部盖板31之间设有弹簧吊架，弹簧吊架包括多个弹性拉杆10，每个弹性拉杆10的顶端分别与外层罐体1的顶板11相连，每个弹性拉杆10的底端分别与内层罐体3的顶部盖板31相连，顶部盖板31上连接有熔盐进口管9及熔盐出口管8；
上述外层罐体1的顶板11与内层罐体3的顶部盖板31之间设有连接外层罐体1的顶板11与内层罐体3的顶部盖板31的弹簧吊架，该弹簧吊架可用于吸收内罐沿着竖直方向的轴向位移。
所述顶部盖板31分别与熔盐进口管9的出口端及熔盐出口管8的进口端固定相连，熔盐进口管9及熔盐出口管8分别向上延伸采用间隙配合穿过外层罐体1的顶板11；
所述弹簧吊架的弹性位移可沿着竖直方向做弹性位移，弹簧吊架的弹性位移范围大于内层罐体3受热膨胀到极限时顶部盖板31的沿着竖直方向的最大位移，弹簧吊架所能承受的拉力载荷大于顶部盖板31和顶部保温层5的重量之和。
作为本发明的进一步改进，上述底板保温层2、侧壁外保温层4和顶部保温层5采用硬质保温材料制成；每个所述弹性拉杆10分别沿着竖直方向设置，弹性拉杆10包括二个沿着竖直方向间隔开串联设置的连接杆，二个连接杆的中间通过拉簧相连。
作为本发明的进一步改进，上述外层罐体1和内层罐体3的横截面为圆形，外层罐体1和内层罐体3同轴设置，所述外层罐体1的顶板11为中部向上鼓起的球形封头或蝶形封头，内层罐体3的顶部盖板31为圆形，内层罐体3的底板为中间凸起，边缘低的形状；所述外层罐体1采用普通碳素结构钢制成，内层罐体3采用耐热钢制成，所述内层罐体3内设有多个测温探头。
作为本发明的进一步改进，上述每个气囊6壁上的进气口分别通过设有进气控制装置的进气管12与压力气源的出气口相通，每个气囊6壁上的排气口分别通过设有排气控制装置的排气管13与外界大气相通。
作为本发明的进一步改进，上述每个进气控制装置分别包括安装在进气管12上的进气阀14和进气压力表15，当进气压力表15检测到对应的气囊6内的压力低于设定值时，会通过进气控制装置让进气阀14接通进气管12，向对应的气囊6内输入压力气体以提高气囊6内的压力，当进气压力表15检测到对应的气囊6内的气体压力恢复设定值后，进气阀14截断对应的进气管12；
每个所述排气控制装置包括安装在排气管13上的排气阀16和排气压力表17，当排气压力表17检测到对应的气囊6内的压力高于设定值时，会通过排气控制装置让对应的排气阀16接通排气管13，让对应的气囊6向外排气，当排气压力表17检测到对应的气囊6内的压力恢复设定值后，排气阀16截断排气管13，阻止对应的气囊6向外排气。
如图3所示，作为本发明的进一步改进，上述相邻的所述气囊6之间沿径向设有分隔板19，分隔板19的外端与外层罐体1的内壁焊接相连，分隔板19的里端与侧壁外保温层4朝外的侧壁之间留有膨胀间隙；
分隔板19将内外罐之间均匀分成了多个区域，分隔板19只与外罐相连，不与内罐及内罐保温接触。
所述气囊6与分隔板19相贴的端面沿着竖直方向具有多个向外凸起的半圆形20或波浪形。这种形状可以在气囊6进行伸缩变化起到弹性支撑的作用，并能够提供一定的导向作用，保证气囊6沿着分隔板19进行伸缩变化。气囊6靠近侧壁外保温层4部分，在内层罐体3变形时，气囊6能够尽可能的贴合内层罐体3和侧壁外保温层4的形状。
作为本发明的进一步改进，上述侧壁外保温层4朝外的侧壁沿水平方向的半径为Ri, 外层罐体1的内壁沿水平方向的半径为Ro，分隔板19沿水平方向的宽度为L，内层罐体3受热膨胀后沿水平方向的最大径向位移为X，分隔板19数量为n。则Ri、Ro、L与n之间有如下的二个尺寸关系：
1、Ri+X+L<Ro；
2、2π（Ri+X)/n<2X+2πRi/n，即n≥4，且n为自然数。
本发明的一种带气囊的双层高温熔盐储罐在使用过程中，当内层罐体3中充有高温熔盐液时，内层罐体3的温度会升高，内层罐体3膨胀，产生径向位移，侧壁外保温层4随内层罐体3的壁板一同向外挤压气囊安放空腔内的各个气囊6，外层罐体1的壁板温度为室温，不产生热变形，因此内层罐体3的壁板与外层罐体1的壁板间的空间被压缩，固体颗粒填充空腔6内的各个气囊6具有弹性，各个气囊6受到挤压还可以向上变形至膨胀空腔7中；此时内层罐体3还有向上的轴向位移，内层罐体3罐顶的弹性吊杆能够起到将内罐向上的位移吸收的作用。内层罐体3释放排出高温熔盐液后，内层罐体3的温度降低，内层罐体3收缩并产生径向位移，内层罐体3的侧壁外保温层4随内层罐体3的壁板一同向内做收缩移动，外层罐体1的壁板温度为室温，不产生热变形，致使内层罐体3与外层罐体1之间的气囊安放空腔内的各个气囊6扩大，各个气囊6开始恢复至原来的形态；做收缩移动的内层罐体3同时还有向下的轴向位移，于是，内内层罐体3的顶部盖板31出现下移，内罐罐顶的弹性拉杆10随之向下被拉长，弹性拉杆10由此产生对内层罐体3的顶部盖板31向上的拉力的作用，以防止内层罐体3的顶部盖板31塌陷。
本发明的一种带气囊的双层高温熔盐储罐在使用过程中，内层罐体3通过侧壁外保温层4和各个气囊6将来自内层罐体3的压力和应力传递给外罐壁板，外层罐体1可通过各个气囊6对内层罐体3起到支撑作用，让内层罐体3不会因为高温和高液柱静压力而发生屈服断裂。外层罐体1由于处于环境温度下，外层罐体1的使用温度远低于内罐的使用温度，故外层罐体1无需使用昂贵的高性能金属来制造就能保证外层罐体1的强度，且由于外层罐体1可通过各个气囊6对内层罐体3起到支撑作用，内层罐体3的壁可以制造的相对薄一些，减少了耐热钢的用量。因此，本发明的带气囊的双层高温熔盐储罐具有能够吸收温度引起的熔盐储罐热变形，以避免熔盐储罐局部应力过大造成的泄漏，进而危害环境，造成人员伤亡和财产损失，且能够降低熔盐储罐的制造成本，让熔盐储罐的热损失小，使用寿命长的特点。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.带气囊的双层高温熔盐储罐，其特征是：包括外层罐体（1），外层罐体（1）内的底部铺设有底板保温层（2），底板保温层（2）顶端的中部放置有内层罐体（3），内层罐体（3）侧壁的外侧环绕设有侧壁外保温层（4），外层罐体（1）朝里的侧壁与侧壁外保温层（4）朝外的侧壁之间设有气囊安放空腔，气囊安放空腔内环绕设有多个充有压力气体的气囊（6），多个充有压力气体的气囊（6）环绕填满气囊安放空腔，每个气囊（6）的壁上分别设有进气口和排气口，每个气囊（6）朝外的侧壁分别与外层罐体（1）朝里的侧壁相贴，每个气囊（6）朝里的侧壁分别与侧壁外保温层（4）朝外的侧壁相贴，内层罐体（3）的顶部设有顶部保温层（5），顶部保温层（5）与外层罐体（1）的顶板之间设有膨胀空腔（7），每个气囊（6）的顶端露出在膨胀空腔（7）中。
2.如权利要求1所述的带气囊的双层高温熔盐储罐，其特征是：所述外层罐体（1）的顶板（11）与内层罐体（3）的顶部盖板（31）之间设有弹簧吊架，弹簧吊架包括多个弹性拉杆（10），每个弹性拉杆（10）的顶端分别与外层罐体（1）的顶板（11）相连，每个弹性拉杆（10）的底端分别与内层罐体（3）的顶部盖板（31）相连。
3.如权利要求2所述的带气囊的双层高温熔盐储罐，其特征是：每个所述弹性拉杆（10）分别沿着竖直方向设置，弹性拉杆（10）包括二个沿着竖直方向间隔开串联设置的连接杆，二个连接杆的中间通过拉簧相连。
4.如权利要求1所述的带气囊的双层高温熔盐储罐，其特征是：相邻的所述气囊（6）之间沿径向设有分隔板（19），分隔板（19）的外端与外层罐体（1）的内壁焊接相连，分隔板（19）的里端与侧壁外保温层（4）朝外的侧壁之间留有膨胀间隙；所述气囊（6）与分隔板（19）相贴的端面沿着竖直方向具有多个向外是凸起，所述凸起呈半圆形或波浪形。
5.如权利要求4所述的带气囊的双层高温熔盐储罐，其特征是：所述分隔板（19）数量大于等于4个。
6.如权利要求2或3所述的带气囊的双层高温熔盐储罐，其特征是：顶部盖板（31）上连接有熔盐进口管（9）及熔盐出口管（8）；所述顶部盖板（31）分别与熔盐进口管（9）的出口端及熔盐出口管（8）的进口端固定相连，熔盐进口管（9）及熔盐出口管（8）分别向上延伸采用间隙配合穿过外层罐体（1）的顶板（11）。
7.如权利要求1-5任一项所述的带气囊的双层高温熔盐储罐，其特征是：所述底板保温层（2）、侧壁外保温层（4）和顶部保温层（5）采用硬质保温材料制成。
8.如权利要求1-5任一项所述的带气囊的双层高温熔盐储罐，其特征是：所述外层罐体（1）和内层罐体（3）的横截面为圆形，外层罐体（1）和内层罐体（3）同轴设置，所述外层罐体（1）的顶板（11）为中部向上鼓起的球形封头或蝶形封头，内层罐体（3）的顶部盖板（31）为圆形，内层罐体（3）的底板为中间凸起，边缘低的形状；所述外层罐体（1）采用普通碳素结构钢制成，内层罐体（3）采用耐热钢制成，所述内层罐体（3）内设有多个测温探头。
9.如权利要求1-5任一项所述的带气囊的双层高温熔盐储罐，其特征是：每个所述气囊（6）壁上的进气口分别通过设有进气控制装置的进气管（12）与压力气源的出气口相通，每个气囊（6）壁上的排气口分别通过设有排气控制装置的排气管（13）与外界大气相通。
10.如权利要求9所述的带气囊的双层高温熔盐储罐，其特征是：每个所述进气控制装置分别包括安装在进气管（12）上的进气阀（14）和进气压力表（15），当进气压力表（15）检测到对应的气囊（6）内的压力低于设定值时，会通过进气控制装置让进气阀（14）接通进气管（12），向对应的气囊（6）内输入压力气体以提高气囊（6）内的压力，当进气压力表（15）检测到对应的气囊（6）内的气体压力恢复设定值后，进气阀（14）截断对应的进气管（12）；
每个所述排气控制装置包括安装在排气管（13）上的排气阀（16）和排气压力表（17），当排气压力表（17）检测到对应的气囊（6）内的压力高于设定值时，会通过排气控制装置让对应的排气阀（16）接通排气管（13），让对应的气囊（6）向外排气，当排气压力表（17）检测到对应的气囊（6）内的压力恢复设定值后，排气阀（16）截断排气管（13），阻止对应的气囊（6）向外排气。
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