CN117564040B - 熔盐管道清盐装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种熔盐管道清盐装置，包括：球体，置于熔盐管道内部并能在其中自由滚动，该球体具有空心结构，并在其上一体设置有扭转叶片、进气口、排气孔和定位棒；投球装置，设于熔盐管道的起始端；收球装置，设于熔盐管道的末端；增压风机，通过管道与热气源及熔盐管道的起始端相连接。本发明所设计的熔盐管道清盐装置，通过采用气源推动球体旋转前进对管道进行机械清扫，降低了对管道坡度的依赖，减少了管道和阀门数量，相较于电热伴热采用热气提供动力更经济，可以减少管道高差造成的土建支撑费用，简化管道和阀门布置以降低工程造价，并且降低后续运营成本，各组件的模块化设计也便于维护保养。

Description

熔盐管道清盐装置

技术领域

本发明涉及管道系统技术领域，特别是一种熔盐管道清盐装置。

背景技术

在现有技术中，在光热发电及熔盐储热过程中，吸热、储热和放热是一个周期性的过程，为了防止熔盐静止时因失温而凝固，整个系统中对熔盐进行尽可能的回收。

现行的熔盐回收方法是在所有管道的最低点设置出熔盐管道，同时为保证系统停止运行时，熔盐需保证自流（管道从高到低布置），规定熔盐管道放坡坡度不小于0.01，同时所有的熔盐管道管径不小于DN100（熔盐的自流坡度与管径成反比）。

然而，这种设计也存在以下问题：首先，熔盐管道布置很长，例如厂区的布置可能达上百米，按照0.01的斜坡度，其高低差将超过1米，且随着长度的增加，土建费用或者支撑费用将会增加；其次，复杂的熔盐管道系统需要在所有管道升降处设置疏盐管道和阀门，这使得系统中的疏盐点较多，大量的疏盐阀门和管道也会导致工程造价增高；再说，为了防止熔盐凝固，熔盐管道需要设置保温和电伴热，然而，在寒冷地区为了防止熔盐凝结，伴热电缆和伴热箱都必须大一些（其所需的伴热功率要大于管道向大气散热的功率），这无疑会增加工程投资和运营成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种降低了对管道坡度的依赖，减少了管道和阀门数量，更经济的熔盐管道清盐装置。

为了达到上述目的，本发明设计的熔盐管道清盐装置，包括：

球体，置于熔盐管道内部并能在其中自由滚动，该球体具有空心结构，并在其上一体设置有扭转叶片、进气口、排气孔和定位棒；

投球装置，设于熔盐管道的起始端，用于将所述球体投入熔盐管道内；

收球装置，设于熔盐管道的末端，用于回收移至熔盐管道末端的球体；

增压风机，通过管道与热气源及熔盐管道的起始端相连接，用于为球体在熔盐管道内的移动提供动力；

其中，球体的进气口位于球体朝向热气源的一侧，所述排气孔设于球体的另一侧并朝向熔盐管道内壁设置有多个，多个排气孔的总排气面积小于进气口的总进气面积；所述扭转叶片在球体内部设有多个，多个扭转叶片均朝同一方向设置；所述定位棒位于球体朝向热气源的一侧，并与球体转动轴线呈角度设置。

为了提高清扫效果，所述排气孔的轴线与熔盐管道的内壁成°角，且所述排气孔开口朝向热气源一侧的边缘部分处设有一导向壁，所述导向壁的壁面垂直于熔盐管道的内壁。

为了均匀排气分布，所述球体的内部设有多级内径递减的环形台阶，所述排气孔均匀间隔开设于每个环形台阶上，且相邻环形台阶上的排气孔交错设置。

为了更彻底地清除管道内的残留熔盐，还包括设于球体行进方向一侧的清盐板，所述清盐板呈环形结构，该环状结构的周向表面一体成型有齿状结构。

为了对球体运动控制，所述球体朝向热气源的一侧间隔均布有多个安装槽，所述安装槽内固定安装有轴销，所述定位棒一端通过扭簧安装在轴销上，以使定位棒受外力作用能向内收拢，且所述定位棒相反于球体的一端为球状结构。

为了减少额外能源的消耗，所述热气源为热熔盐罐或冷熔盐罐，所述增压风机的输入端通过管道接至热熔盐罐或冷熔盐罐上部，增压风机的输出端通过管道接至熔盐管道的起始端。

为了控制球体投放，所述投球装置为与熔盐管道起始端连通的落球管，所述落球管上设置有装球阀和第一插门板，所述第一插门板位于装球阀与熔盐管道起始端之间。

为了简单、有效实现对球体的回收，所述收球装置为与熔盐管道末端连通的回收管道，所述熔盐管道与回收管道连接处设有阻挡所述球体继续远行的滤网，所述回收管道的末端接至回收槽或投球装置，且回收管道的中部还设置有第二插门板。

为了组装简便，所述球体包括前半球和后半球，所述前半球和后半球通过凹槽结构拼接，并通过螺栓固定连接形成所述球体。

本发明所设计的熔盐管道清盐装置，通过采用气源推动球体旋转前进对管道进行机械清扫，降低了对管道坡度的依赖，减少了管道和阀门数量，相较于电热伴热采用热气提供动力更经济，设置的旋转球体和合理布置的排气孔可以更充分地清除管道内残留熔盐，提高了清扫效果；与现有的熔盐管道自流清盐技术相比，该技术方案可以减少管道高差造成的土建支撑费用，简化管道和阀门布置以降低工程造价，并且降低后续运营成本，各组件的模块化设计也便于维护保养。

附图说明

图1是实施例1整体结构平面图；

图2是实施例1中球体的结构示意图；

图3是图1的侧视图；

图4是实施例1中球体清盐实施示意图；

图5是实施例2中球体的剖面结构示意图；

图6是图3中A-A处剖视图；

图7是实施例3中收球装置的平面结构示意图。

其中：球体10、扭转叶片1、前半球11、后半球12、进气口2、装球阀21、第一插门板22、排气孔4、定位棒5、导向壁6、环形台阶7、清盐板8、安装槽9、安装槽9、轴销91、投球装置20、收球装置30、滤网31、第二插门板32、增压风机40、熔盐管道100、熔盐阀101、疏盐槽200、热风管300。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1。

如图1所示，本实施例描述的熔盐管道清盐装置，包括：

球体10，置于熔盐管道内部并能在其中自由滚动，该球体10具有空心结构，并在其上一体设置有扭转叶片1、进气口2、排气孔4和定位棒5；

投球装置20，设于熔盐管道的起始端，用于将所述球体10投入熔盐管道内；

收球装置30，设于熔盐管道的末端，用于回收移至熔盐管道末端的球体10；

增压风机40，通过管道与热气源及熔盐管道的起始端相连接，用于为球体10在熔盐管道内的移动提供动力；

其中，球体10的进气口2位于球体10朝向热气源的一侧，所述排气孔4设于球体10的另一侧并朝向熔盐管道内壁设置有多个，多个排气孔4的总排气面积小于进气口2的总进气面积；所述扭转叶片1在球体10内部设有多个，多个扭转叶片1均朝同一方向设置；所述定位棒5位于球体10朝向热气源的一侧，并与球体10转动轴线呈角度设置。在本实施例中，球体10可以由碳钢、不锈钢或其他材料耐高温、有强度、耐磨损的金属材料制成，且其直径略小于熔盐管道内径。

图1示出了本实施例提供的熔盐管道100，其中，在熔盐管道100的起始端和末端皆设有熔盐阀101，并在熔盐管道100的末端设置有用于收集清理出积盐的疏盐槽200。

工作时，首先，投球装置20向熔盐管道100的起点投入球体10，紧接着关闭投球装置20及位于熔盐管道100起始端和末端的熔盐阀101，随后，启动增压风机40，启动后会将外部热气源引入熔盐管道100。

如图2和图5所示，这些热气将通过进气口2进入球体10，进入球体10后先经过多个朝同一方向的扭转叶片1，然后从排气孔4喷出，在此过程中，当热气流经扭转叶片1时，会使叶片1朝一个方向转动，从而推动球体10进行整体旋转，且由于多个排气孔4的总排气面积小于进气口2的进气总面积，热气在球体10的热气源侧会形成一定压力，产生对球体10向前的推力，如图4所示，从而驱动球体10以旋转的方式在熔盐管道100内前行，迫使球体10直接推动熔盐从熔盐管道100起始端向末端运动；而定位棒5与球体10转动轴线呈角度的设计，则避免球体10在熔盐管道100轴向上的翻滚，保证热气能够从进气口2进入，从排气孔4排出，确保球体10始终保持恰当的方向在熔盐管道100内移动。

流程持续进行，直到球体10穿过整个熔盐管道100，那时清理出的积盐会存入熔盐管道100末端的疏盐槽200，而收球装置30则将球体10从熔盐管道100的末尾取出，以备下一次清洁循环。

在整个工作过程中，由于热气源的温度大于熔盐的凝结温度，即使在球体10清扫过程中，管道内的熔盐也不会冷却凝结，同时，排气孔4朝向熔盐管道内壁设计，这样可以确保排出的热气能对球体10前方的熔盐进行预融化和吹扫，从而降低球体10行进时的阻力，使清理效果更佳。

具体来说，如图5所示，所述排气孔4的轴线与熔盐管道的内壁成45°角，且所述排气孔4开口朝向热气源一侧的边缘部分处设有一导向壁6，所述导向壁6的壁面垂直于熔盐管道的内壁。利用这种结构设计，由于排气孔4和熔盐管道100内壁成45°角，热气在喷出时会更加充分地进行切线接触，这样可以使熔盐管道100内壁的熔盐在受热融化的同时，也在受力冲击下从管道内壁剥离，而导向壁6的设置则进一步增加了热气与熔盐管道100内壁的接触面积，使得热气可以更全面、更深入地清理熔盐管道100内壁。

综上，本实施例提供的熔盐管道清盐装置，通过采用气源推动球体旋转前进对管道进行机械清扫，降低了对管道坡度的依赖，减少了管道和阀门数量，相较于电热伴热采用热气提供动力更经济，设置的旋转球体和合理布置的排气孔可以更充分地清除管道内残留熔盐，提高了清扫效果；与现有的熔盐管道自流清盐技术相比，该技术方案可以减少管道高差造成的土建支撑费用，简化管道和阀门布置以降低工程造价，并且降低后续运营成本，各组件的模块化设计也便于维护保养。

实施例2。

如图6所示，本实施例描述的熔盐管道清盐装置，其与实施例1的不同之处在于，所述球体10的内部设有多级内径递减的环形台阶7，所述排气孔4均匀间隔开设于每个环形台阶7上，且相邻环形台阶7上的排气孔4交错设置。

本实施例的工作流程大致与实施例1类似，具体来说，在增压风机40启动后，外部热气源会被引入熔盐管道100，随着热气通过进气口2进入球体10流经扭转叶片1后，热气从较大内径的环形台阶7深入到较小内径的环形台阶7的过程中，会因为空间的压缩而加速流动，热气流速的提升意味着动力的增强，一方面使得排气孔4喷出的热气就能以更大的力量冲击熔盐管道100内壁上的熔盐，另一方面，流速增大产生的动力，使得球体10在前行过程中的动力得到增强，能够更加轻松地将熔盐管道100内壁的熔盐刮擦下来，清洁效果更佳，再者，在相邻的环形台阶7上，排气孔4是交错设置的，这样的结构设计发挥了空间和方位的优化，实现了再分配热气流的目标，让热气能更充分和广泛地与熔盐管道100内壁的熔盐接触，从而提升对管道内壁熔盐预融化的效果。

实施例3。

如图4和图6所示，本实施例描述的熔盐管道清盐装置，其与实施例1和实施例2的不同之处在于，还包括设于球体10行进方向一侧的清盐板8，所述清盐板8呈环形结构，该环状结构的周向表面一体成型有齿状结构。清盐板8的齿状结构可以在球体10行进的过程中刮擦熔盐管道100的内壁，以物理方式助力对熔盐的清洗工作，将原本可能因热气力度不足或球体10光滑外表面无法清洁掉的熔盐刮掉，现对熔盐的进一步清理。

在本实施例中，如图4和图6所示，为了对球体10运动控制，所述球体10朝向热气源的一侧间隔均布有多个安装槽9，所述安装槽9内固定安装有轴销91，所述定位棒5一端通过扭簧（图未示出）安装在轴销91上，以使定位棒5受外力作用能向内收拢，且所述定位棒5相反于球体10的一端为球状结构。利用这种结构设计，当球体10通过熔盐管道100时，定位棒5端部的球状结构会贴紧管道内壁移动，若遇到内径较小的区域（如管道转弯部分），管道的内壁变化会迫使定位棒5借助扭簧向内折叠，使得球体10得以在始终保持与熔盐管道100内壁接触的状态下维持运动姿态并顺利通过，当通过狭窄区域后，扭簧会回弹，使得定位棒5恢复原状，这样的设计使得球体10可以自适应管道的大小，即便在内径较小的区域，它也能成功地通过并清洁，从而增强了设备的通用性和灵活性；此外，安装槽9的开口边缘对定位棒5的最大展开角度做出了限制，这样可以有效避免球体10在通过熔盐管道100时发生轴向翻滚。

在本实施例中，如图1所示，为了减少额外能源的消耗，所述热气源为热熔盐罐或冷熔盐罐，所述增压风机40的输入端通过管道接至热熔盐罐或冷熔盐罐上部，增压风机40的输出端通过管道接至熔盐管道的起始端。在本实施例中，当球体10在熔盐管道100内进行清洁工作时，增压风机40会不断地将熔盐罐内的热气加压并输送到熔盐管道100的起始端，推动球体10在管道内行进，同时进行清洁操作，这种结构，直接利用现有的热熔盐罐或冷熔盐罐作为热气源，避免了额外能源的消耗，省去了额外的热气源，实现了更高的能效。另外，在本实施例中，疏盐槽200的上部空间通过热风管300接至热熔盐罐或冷熔盐罐，这样，清理过程中的热风会通过热风管300重新输入热熔盐罐或者冷熔盐罐，达到能源回收利用，避免了能源的浪费。且疏盐槽200内清理出的熔盐也可以通过熔盐泵（图未示出）打入热熔盐罐或者冷熔盐罐进行回收。

在本实施例中，如图7所示，为了控制球体10投放，所述投球装置20为与熔盐管道起始端连通的落球管，所述落球管上设置有装球阀21和第一插门板22，所述第一插门板22位于装球阀21与熔盐管道起始端之间。当需要将球体10投入熔盐管道时，首先开启装球阀21，将球体10投入落球管，然后，关闭装球阀21，再开启第一插门板22，使得球体顺着落球管滑入熔盐管道进行清洁工作。所述收球装置30为与熔盐管道末端连通的回收管道，所述熔盐管道与回收管道连接处设有阻挡所述球体10继续远行的滤网31，所述回收管道的末端接至回收槽或投球装置20，且回收管道的中部还设置有第二插门板32。当球体10完成了清理后，在进入回收管道的过程中，球体10会被滤网31阻挡住进入回收管道，熔盐可以不受阻挡穿过滤网31进入疏盐槽200，收集到的球体10被回收管道引导至回收槽或直接进入装球阀21，准备下一次的工作。其中，第一插门板22和第二插门板32在球体10进入熔盐管道100进行清理工作时处于关闭状态，以确保熔盐管道100内的热风能以正确的方向推动球体10行进。

在本实施例中，如图5所示，为了组装简便，所述球体10包括前半球11和后半球12，所述前半球11和后半球12通过凹槽结构拼接，并通过螺栓固定连接形成所述球体10。前半球11和后半球12可以分别制造，然后再组装，不仅制造方便，也意味着，如果球体10的某一部分受损，只需更换该部分，无需更换整个球体10，这大大节约了成本。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种熔盐管道清盐装置，其特征是，包括：球体（10），置于熔盐管道内部并能在其中自由滚动，该球体（10）具有空心结构，并在其上一体设置有扭转叶片（1）、进气口（2）、排气孔（4）和定位棒（5）；投球装置（20），设于熔盐管道的起始端，用于将所述球体（10）投入熔盐管道内；收球装置（30），设于熔盐管道的末端，用于回收移至熔盐管道末端的球体（10）；增压风机（40），通过管道与热气源及熔盐管道的起始端相连接，用于为球体（10）在熔盐管道内的移动提供动力；其中，球体（10）的进气口（2）位于球体（10）朝向热气源的一侧，所述排气孔（4）设于球体（10）的另一侧并朝向熔盐管道内壁设置有多个，多个排气孔（4）的总排气面积小于进气口（2）的总进气面积；所述扭转叶片（1）在球体（10）内部设有多个，多个扭转叶片（1）均朝同一方向设置；所述定位棒（5）位于球体（10）朝向热气源的一侧，并与球体（10）转动轴线呈角度设置;所述球体（10）朝向热气源的一侧间隔均布有多个安装槽（9），所述安装槽（9）内固定安装有轴销（91），所述定位棒（5）一端通过扭簧安装在轴销（91）上，以使定位棒（5）受外力作用能向内收拢，且所述定位棒（5）相反于球体（10）的一端为球状结构;

所述排气孔（4）的轴线与熔盐管道的内壁成45°角，且所述排气孔（4）开口朝向热气源一侧的边缘部分处设有一导向壁（6），所述导向壁（6）的壁面垂直于熔盐管道的内壁;

所述球体（10）的内部设有多级内径递减的环形台阶（7），所述排气孔（4）均匀间隔开设于每个环形台阶（7）上，且相邻环形台阶（7）上的排气孔（4）交错设置;

还包括设于球体（10）行进方向一侧的清盐板（8），所述清盐板（8）呈环形结构，该环形结构的周向表面一体成型有齿状结构;

所述热气源为热熔盐罐或冷熔盐罐，所述增压风机（40）的输入端通过管道接至热熔盐罐或冷熔盐罐上部，增压风机（40）的输出端通过管道接至熔盐管道的起始端。

2.根据权利要求1所述的熔盐管道清盐装置，其特征是，所述投球装置（20）为与熔盐管道起始端连通的落球管，所述落球管上设置有装球阀（21）和第一插门板（22），所述第一插门板（22）位于装球阀（21）与熔盐管道起始端之间。

3.根据权利要求2所述的熔盐管道清盐装置，其特征是，所述收球装置（30）为与熔盐管道末端连通的回收管道，所述熔盐管道与回收管道连接处设有阻挡所述球体（10）继续远行的滤网（31），所述回收管道的末端接至回收槽或投球装置（20），且回收管道的中部还设置有第二插门板（32）。

4.根据权利要求3所述的熔盐管道清盐装置，其特征是，所述球体（10）包括前半球（11）和后半球（12），所述前半球（11）和后半球（12）通过凹槽结构拼接，并通过螺栓固定连接形成所述球体（10）。