CN117739727B - 一种熔盐加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种熔盐加热装置，涉及熔盐加热技术领域，本发明包括加热罐体，加热管内设有加热组件，加热组件包括第一基板，第一基板一侧设有进气箱和出气箱，进气箱和出气箱对称设置，第一基板另一侧设有U型换热弯管，换U型换热弯管两端分别连接进气箱与出气箱；第一基板连接U型换热管一侧间隔平行设有第二基板，第二基板上开设有滑移孔，滑移孔用于收容U型换热管，第一基板和第二基板之间设有缓冲辅助件，缓冲辅助件用于实现第一基板和第二基板距离调节。本发明的目的在于提供一种结构简单、内部温度均衡且加热效果好的一种熔盐加热装置。

Description

一种熔盐加热装置

技术领域

本发明属于熔盐加热技术领域，具体涉及一种熔盐加热装置。

背景技术

目前高温储能储热技术广泛应用于太阳能光热、常规电站及其他新能源领域，储热介质一般为熔盐。带储热的塔式和槽式光热电站，白天发电的同时通过熔盐或其他介质储能部分热量，夜晚通过储存的热量转换成蒸汽驱动汽轮机发电，具有发电时长及更稳定的电能输出。常规电站通过电能或高温烟气加热储存介质，再通过高温介质转换蒸汽发电，起到储能和平衡负荷等功能。利用热能存储作为一种独立的电力存储技术，也可把廉价的富余的夜间风力发电转变为可在高峰供电期利用的电能，实现谷电峰用。

二元熔盐作为常规储热系统使用的传热蓄热介质，具有使用温度高、热稳定性好等优点。但是熔盐的凝固点较高，在DNI较低且储热不足时或者在停机期间容易发生熔盐凝固，导致不方便上盐甚至会损坏设备。因此，需要对熔盐储罐内的熔盐进行加热，使罐内熔盐保持在液态，继而能够被熔盐泵抽送到各个换热系统。

现有技术如名为熔盐储热装置和熔盐储热系统的发明专利，此发明专利的公开号为WO2023193487A1。此发明包括：多个熔盐储箱，每个熔盐储箱具有溢流口和位于溢流口下方的熔盐进口，多个熔盐储箱沿上下方向排布，相邻两个熔盐储箱中位于上方一者的溢流口与相邻两个熔盐储箱中位于下方一者的熔盐进口相连，以适于熔盐储箱内的熔盐可溢流至其下方的熔盐储箱；多个溢流管，任意相邻两个熔盐储箱通过对应的溢流管相连；循环管，循环管的进口与多个熔盐储箱中位于最下方一者的溢流口相连，循环管的出口与多个熔盐储箱中位于最上方一者的熔盐进口相连；换热器；循环泵，循环泵设于循环管或溢流管。但此发明内部均衡性不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、内部温度均衡且加热效果好的一种熔盐加热装置。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种熔盐加热装置，包括加热罐体，加热管内设有加热组件，加热组件包括第一基板，第一基板一侧设有进气箱和出气箱，进气箱和出气箱对称设置，第一基板另一侧设有U型换热弯管，换U型换热弯管两端分别连接进气箱与出气箱；

第一基板连接U型换热管一侧间隔平行设有第二基板，第二基板上开设有滑移孔，滑移孔用于收容U型换热管，第一基板和第二基板之间设有缓冲辅助件，缓冲辅助件用于实现第一基板和第二基板距离调节。

通过对一种熔盐加热装置的整体设置，通过在加热罐体内加热组件实现对加热罐体内的储热介质进行加热，其中储热介质一般为熔盐。在加热罐体上设有进气口和出气口，进气口与加热组件的进气箱连接，出气口与加热组件的出气箱相连接，进气口和出气口可以实现加热组件内循环的换热介质流通，实现对加热罐体内的储热介质的升温的均匀性并且可以防止熔盐结晶的出现。U型换热管设有多个且U型换热管首尾分别与进气箱和出气箱连通，可以实现U型换热管可以接触到加热罐内大部分的储热介质，同时可以提高换热介质在加热罐体内的流动路径，可以对加热罐体内的储热介质实现均匀的加热。

通过对第二基板的设置，第二基板上开设有多个滑移孔，且滑移孔实现收容U型散热管，如此设置可以实现第二基板可以沿U型散热管直线段长度方向移动，在第一基板和第二基板之间设有缓冲辅助件，缓冲辅助件垂直连接第一基板和第二基板，缓冲辅助件可以实现第一基板和第二基板之间距离的调节。由于第一基板与进气箱和出气箱连接，且进气箱和出气箱均为固定连接，故第一基板的位置为固定，故在缓冲辅助件的设计，可以实现第二基板在加热罐内储热介质的作用下实现移动，具体的，在换热组件的作用下，加热罐体内的储热介质会在换热过程中实现储热介质循环移动，第二基板会在储热介质循环移动的过程中实现移动，通过缓冲辅助件可以实现第二基板位置的限制，同时可以实现第二基板与第一基板始终保持平行，即可以保证第二基板与U型换热管之间的滑移保持流畅，第一基板和第二基板可用于保持U型换热管的形态保持，可以降低或防止在储热介质流动的情况下，U型换热管在高密度的储热介质作用下发生位移或形变的可能性，同时通过缓冲辅助件保持第一基板和第二基板的距离，且第二基板通过缓冲辅助件的设置可以发生轻微的形变和位移，实现U型换热管可以弹性形变的范围内发生形变，在保证U型换热管可控的范围内提高U型换热管使用寿命。

更进一步地，换热介质为高温蒸汽或过热蒸汽。

根据本发明一实施例，缓冲辅助件包括基柱，基柱一端与第二基板垂直连接，基柱另一端轴向延伸设有第一弹簧，第一弹簧内同轴收容有第一柱体，第一柱体一端连接基柱，第一弹簧另一端连接第一基板。

第一弹簧内同轴收容有第一柱体，第一柱体可以实现保证第一弹簧沿其轴线方向收缩的稳定性，进而可以保证缓冲辅助件是沿基柱轴线方向发生弹性形变的，进而实现第一基板和第二基板始终保持平行。

根据本发明一实施例，基柱一端与第二基板转动连接，基柱与第一柱体之间设置有转台，基柱与转台转动连接，第一柱体与转台固定连接，第一弹簧远离第一基板一端与转台固定连接，基柱环绕设有螺旋叶。

当加热组件处于工作状态时，换热罐内储热介质会体积发生变化且会随着温度的变化在换热罐内流动，在这个过程中，会对U型换热管和第二基板进行挤压使得其形变和位移，基柱上环绕设置的螺旋叶会随储热介质的流动而转动，可以实现对储热介质到导流，进而降低或防止储热介质对U型换热管的挤压，同时可以在换热罐内实现储热介质的规则流动，进而可以实现对储热介质的均匀储能。

根据本发明一实施例，一种熔盐加热装置还包括辅助加热箱和暂存箱，出气箱通过第一入管与暂存箱连接，暂存箱上设有辅助加热管与进气箱连接，辅助加热箱用于加热辅助加热管内的介质；

辅助加热管上设有第一泵体。

辅助加热箱可以实现对来自暂存箱内的换热介质进行加热，进而将换热介质加热到目标温度后，再进入到换热罐内的加热组件对储热介质进行热交换，辅助加热管上的第一泵体会实现对换热介质进行加压和控制流量的操作。其中，暂存箱用于存储来自换热组件排出的换热介质以及未被利用的多余的换热介质，暂存箱的设置可以提高整体换热的容错率，具体的，可以将来自换热组件排出的换热介质中的余热加以利用，在增加整体管路中的换热介质的同时可以防止加热组件内换热介质缺少的情况的发生。

根据本发明一实施例，辅助加热箱内设有电加热装置，电加热装置加热辅助加热管内介质，辅助加热箱上开设有入口和出口，进口连接有第二入管，出口连接有第二出管，第二入管和第二出管均与暂存箱连接；

第二入管或第二出管上设有第二泵体。

电加热箱可以迅速的升温至目标温度，以实现对辅助加热管内的换热介质的温度控制，同时设置第二入管和第二出管实现对辅助加热箱内余热的利用，即将暂存箱内暂存的多余换热介质通入至辅助加热箱内，有效的提高电加热装置余热的利用率，还可以进一步的均衡电加热装置温度波动情况，减少或防止辅助加热管内换热介质温度存在波动的情况出现，进而实现后续换热介质在进入加热组件内，防止由于换热介质的温度波动导致加热组件寿命降低和换热效果较差的情况出现。

根据本发明一实施例，进气箱内设有第一温度传感器，加热罐体内设有第二温度传感器。

第一温度传感器用于实现对进气箱内的温度进行监测，第二温度传感器实现对加热罐体内温度监控。其中，第二温度传感器主要用于对加热罐体内，储热介质温度的监控，以实现储热介质的温度在规定区间范围内，防止储热介质结晶或过热的情况出现；第一温度传感器可以产生反馈信号至电加热箱内，以实现对进入加热组件内的换热介质的温度进行调控，实现换热介质达到目标温度。

附图说明

图1为一种熔盐加热装置立体示意图；

图2为一种熔盐加热装置流程示意图；

图3为加热组件立体示意图；

图4为加热组件正视示意图；

图5为缓冲辅助件立体示意图；

图6为图5中A处放大示意图；

图7为环形壳体处褶皱部闭合时内部结构示意图；

图8为环形壳体处褶皱部打开时内部结构示意图。

附图标号：加热罐体1，内壳体11，外壳体12，褶皱部13，加热组件2，第一基板21，进气箱22，出气箱23，U型换热弯管24，第二基板25，缓冲辅助件3，基柱31，第一弹簧32，第一柱体33，转台34，螺旋叶35，辅助加热箱4，电加热装置41，入口42，出口43，第二入管44，第二出管45，第二泵体46，暂存箱5，第一入管51，辅助加热管52，第一泵体53，环形壳体6，第一密封环61，第二密封环62，折弯环体63，第二弹簧64。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

如图1－图6所示，一种熔盐加热装置，包括加热罐体1，加热罐体1内设有加热组件2，加热组件2包括第一基板21，第一基板21一侧设有进气箱22和出气箱23，进气箱22和出气箱23对称设置，第一基板21另一侧设有U型换热弯管24，换U型换热弯管24两端分别连接进气箱22与出气箱23；

第一基板21连接U型换热弯管24一侧间隔平行设有第二基板25，第二基板25上开设有滑移孔，滑移孔用于收容U型换热弯管24，第一基板21和第二基板25之间设有缓冲辅助件3，缓冲辅助件3用于实现第一基板21和第二基板25距离调节。

通过对一种熔盐加热装置的整体设置，通过在加热罐体1体内加热组件2实现对加热罐体1内的储热介质进行加热，其中储热介质一般为熔盐，更进一步的，储热介质为二元盐。在加热罐体1上设有进气口和出气口，进气口与加热组件2的进气箱22连接，出气口与加热组件2的出气箱23相连接，进气口和出气口可以实现加热组件2内循环的换热介质流通，实现对加热罐体1内的储热介质的升温的均匀性并且可以防止熔盐结晶的出现。U型换热弯管24设有多个且U型换热弯管24首尾分别与进气箱22和出气箱23连通，可以实现U型换热弯管24可以接触到加热罐体1内大部分的储热介质，同时可以提高换热介质在加热罐体1内的流动路径，可以对加热罐体1内的储热介质实现均匀的加热。

通过对第二基板25的设置，第二基板25上开设有多个滑移孔，且滑移孔实现收容U型散热管，如此设置可以实现第二基板25可以沿U型散热管直线段长度方向移动，在第一基板21和第二基板25之间设有缓冲辅助件3，缓冲辅助件3垂直连接第一基板21和第二基板25，缓冲辅助件3可以实现第一基板21和第二基板25之间距离的调节。由于第一基板21与进气箱22和出气箱23连接，且进气箱22和出气箱23均为固定连接，故第一基板21的位置为固定，故在缓冲辅助件3的设计，可以实现第二基板25在加热罐体1内储热介质的作用下实现移动，具体的，在换热组件的作用下，加热罐体1内的储热介质会在换热过程中实现储热介质循环移动，第二基板25会在储热介质循环移动的过程中实现移动，通过缓冲辅助件3可以实现第二基板25位置的限制，同时可以实现第二基板25与第一基板21始终保持平行，即可以保证第二基板25与U型换热弯管24之间的滑移保持流畅，第一基板21和第二基板25可用于保持U型换热弯管24的形态保持，可以降低或防止在储热介质流动的情况下，U型换热弯管24在高密度的储热介质作用下发生位移或形变的可能性，同时通过缓冲辅助件3保持第一基板21和第二基板25的距离，且第二基板25通过缓冲辅助件3的设置可以发生轻微的形变和位移，实现U型换热弯管24可以弹性形变的范围内发生形变，在保证U型换热弯管24可控的范围内提高U型换热弯管24使用寿命。

更进一步地，换热介质为高温蒸汽或过热蒸汽。

更近一步的，加热罐体1上开设进气口和出气口均设置在加热罐体1的底侧，可以实现出气口排出换热介质的速度，防止温度过低的换热介质对加热罐体1内的储热介质的影响。通过进气口和出气口的设置，可以实现U型换热弯管24为倒立设置，可以防止高温蒸汽或过热蒸汽作为换热介质时，在初始加热阶段产生部分杂质或者细小水珠，通过倒置的设置可以将杂质和细小水珠更通畅的排出加热组件2内，可以实现在加热组件2内水体的含量降低，加热介质在U型换热弯管24内占比增加进而提高换热效果，也解决了现有换热过程中水体排出的问题。

缓冲辅助件3包括基柱31，基柱31一端与第二基板25垂直连接，基柱31另一端轴向延伸设有第一弹簧32，第一弹簧32内同轴收容有第一柱体33，第一柱体33一端连接基柱31，第一弹簧32另一端连接第一基板21。

第一弹簧32内同轴收容有第一柱体33，第一柱体33可以实现保证第一弹簧32沿其轴线方向收缩的稳定性，进而可以保证缓冲辅助件3是沿基柱31轴线方向发生弹性形变的，进而实现第一基板21和第二基板25始终保持平行。

更进一步地，第一基板21和第二基板25之间设有多个缓冲辅助件3。通过设置有多个缓冲辅助件3，其一可以提高第一基板21和第二基板25之间间距保持的稳定性，其二可以防止单个或几个缓冲辅助件3在失效的时候，第一基板21和第二基板25仍可以实现对U型换热弯管24形态的维持。

基柱31一端与第二基板25转动连接，基柱31与第一柱体33之间设置有转台34，基柱31与转台34转动连接，第一柱体33与转台34固定连接，第一弹簧32远离第一基板21一端与转台34固定连接，基柱31环绕设有螺旋叶35。

当加热组件2处于工作状态时，换热罐内储热介质会体积发生变化且会随着温度的变化在换热罐内流动，在这个过程中，会对U型换热弯管24和第二基板25进行挤压使得其形变和位移，基柱31上环绕设置的螺旋叶35会随储热介质的流动而转动，可以实现对储热介质的导流，进而降低或防止储热介质对U型换热弯管24的挤压，同时可以在换热罐内实现储热介质的规则流动，进而可以实现对储热介质的均匀储能。

更进一步的，U型换热弯管24包围基柱31设置。此时，螺旋叶35在转动过程中，可以对U型换热弯管24的直线段表层进行剐蹭或增加其表面的流动速度，可以提高U型换热弯管24的换热效率，防止部分储热介质黏附在U型换热弯管24上导致加热组件2换热效率降低；此外，基柱31与第二基板25是固定设置的，第二基板25在沿U型换热弯管24直线段的移动过程中，也可以实现提高U型换热弯管24表层的储热介质的流动，同时可以利用第二基板25的上下位移促使储热介质对U型换热弯管24发生弹性位移，避免局部挤压。

一种熔盐加热装置还包括辅助加热箱4和暂存箱5，出气箱23通过第一入管51与暂存箱5连接，暂存箱5上设有辅助加热管52与进气箱22连接，辅助加热箱4用于加热辅助加热管52内的介质；

辅助加热管52上设有第一泵体53。

辅助加热箱4可以实现对来自暂存箱5内的换热介质进行加热，进而将换热介质加热到目标温度后，再进入到换热罐内的加热组件2对储热介质进行热交换，辅助加热管52上的第一泵体53会实现对换热介质进行加压和控制流量的操作。其中，暂存箱5用于存储来自换热组件排出的换热介质以及未被利用的多余的换热介质，暂存箱5的设置可以提高整体换热的容错率，具体的，可以将来自换热组件排出的换热介质中的余热加以利用，在增加整体管路中的换热介质的同时可以防止加热组件2内换热介质缺少的情况的发生。

辅助加热箱4内设有电加热装置41，电加热装置41加热辅助加热管52内介质，辅助加热箱4上开设有入口42和出口43，入口42连接有第二入管44，出口43连接有第二出管45，第二入管44和第二出管45均与暂存箱5连接；

第二入管44或第二出管45上设有第二泵体46。

电加热箱可以迅速的升温至目标温度，以实现对辅助加热管52内的换热介质的温度控制，同时设置第二入管44和第二出管45实现对辅助加热箱4内余热的利用，即将暂存箱5内暂存的多余换热介质通入至辅助加热箱4内，有效的提高电加热装置41余热的利用率，还可以进一步的均衡电加热装置41温度波动情况，减少或防止辅助加热管52内换热介质温度存在波动的情况出现，进而实现后续换热介质在进入加热组件2内，防止由于换热介质的温度波动导致加热组件2寿命降低和换热效果较差的情况出现。

进气箱22内设有第一温度传感器，加热罐体1内设有第二温度传感器。

第一温度传感器用于实现对进气箱22内的温度进行监测，第二温度传感器实现对加热罐体1内温度监控。其中，第二温度传感器主要用于对加热罐体1内，储热介质温度的监控，以实现储热介质的温度在规定区间范围内，防止储热介质结晶或过热的情况出现；第一温度传感器可以产生反馈信号至电加热箱内，以实现对进入加热组件2内的换热介质的温度进行调控，实现换热介质达到目标温度。

实施例2：

如图7和图8所示，根据本发明另一实施方式的一种熔盐加热装置，与实施例1相比不同之处在于，加热罐体1内壁面具有保温层，保温层包括间隔设置的内壳体11和外壳体12，内壳体11和外壳体12之间设有环形壳体6，环形壳体6纵向分布有多个，内壳体11在环形壳体6处具有朝向环形壳体6的褶皱部13，环形壳体6内设有密封组件，密封组件用于限制褶皱部13的开合大小。

保温层的设置用于提高加热罐体1的保温能力，可以防止靠近保温罐内侧壁的储热介质温度降低过快导致结块，不利于储热罐内部温度均匀和储热介质温度平均，还可以降低储热介质结块导致储热罐和加热装置结构损坏的情况发生。环形壳体6可以实现保持内壳体11和外壳体12之间的距离。

更进一步地，保温层内为真空。

通过环形壳体6和褶皱部13的设置，当加热罐体1内储热介质在受热或者缓慢流动的过程中，会发生密度改变，同时流动的储热介质会对内壳体11具有一定的冲击力，会导致内壳体11发生形变，褶皱部13的设置其一可以实现对储热介质冲击的吸收，其二当储热介质密度变化过程中，褶皱部13可以通过打开或闭合实现对储热介质体积改变的适应能力。

更进一步的，环形壳体6内设置有保温材料。褶皱部13在开合状态下可以扩大储热介质与环形壳体6内部的保温材料的换热面积，使环形壳体6内部的保温材料能够吸收一部分的热量，并传导到内外壳体12之间的间隔空间内，这样在内壳体11和外壳体12间隔空间范围内有一层空气保温层，提升加热罐体1的保温效果。

密封组件包括第一密封环61和第二密封环62，第一密封环61和第二密封环62分别套设在褶皱部13上侧和下侧。

第一密封环61和第二密封环62可以提供褶皱部13在形变后恢复原来形状的趋势，即可以吸收当储热介质密度体积变化之后对内壳体11的冲击力，可以实现加热罐体1在加热过程中的稳定性和安全性。

密封组件还包括折弯环体63，折弯环体63截面呈V形，折弯环体63收容褶皱部13、第一密封环61和第二密封环62，折弯环体63远离靠近外壳体12一侧设有第二弹簧64，第二弹簧64另一端连接外壳体12。

折弯环体63可以提高褶皱部13的强度，可以提高褶皱部13开合的体积，此外，折弯环体63与其相连接的第二弹簧64，可以进一步实现对来自储热介质的体积变化或密度变化导致冲击的吸收；此外，通过第二弹簧64的设置，可以防止来自外壳体12的碰撞对内部的冲击，即第二弹簧64可以对外壳体12的冲击进行吸收；同时，第二弹簧64可以施加给折弯环体63朝向褶皱部13的力，实现折弯环体63对褶皱部13保持压力，可以提高褶皱部13在开合后恢复的速度。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种熔盐加热装置，包括加热罐体（1），所述加热罐体（1）内设有加热组件（2），其特征在于，所述加热组件（2）包括第一基板（21），所述第一基板（21）一侧设有进气箱（22）和出气箱（23），所述进气箱（22）和出气箱（23）对称设置，所述第一基板（21）另一侧设有U型换热弯管（24），所述U型换热弯管（24）两端分别连接进气箱（22）与出气箱（23）；

所述第一基板（21）连接U型换热弯管（24）一侧间隔平行设有第二基板（25），所述第二基板（25）上开设有滑移孔，所述滑移孔用于收容U型换热弯管（24），所述第一基板（21）和第二基板（25）之间设有缓冲辅助件（3），所述缓冲辅助件（3）用于实现第一基板（21）和第二基板（25）距离调节；

所述缓冲辅助件（3）包括基柱（31），所述基柱（31）一端与第二基板（25）垂直连接，所述基柱（31）另一端轴向延伸设有第一弹簧（32），所述第一弹簧（32）内同轴收容有第一柱体（33），所述第一柱体（33）一端连接基柱（31），所述第一弹簧（32）另一端连接第一基板（21）。

2.根据权利要求1所述一种熔盐加热装置，其特征在于，所述基柱（31）一端与第二基板（25）转动连接，所述基柱（31）与第一柱体（33）之间设置有转台（34），所述基柱（31）与转台（34）转动连接，所述第一柱体（33）与转台（34）固定连接，所述第一弹簧（32）远离第一基板（21）一端与转台（34）固定连接，所述基柱（31）环绕设有螺旋叶（35）。

3.根据权利要求1所述一种熔盐加热装置，其特征在于，一种熔盐加热装置还包括辅助加热箱（4）和暂存箱（5），所述出气箱（23）通过第一入管（51）与暂存箱（5）连接，所述暂存箱（5）上设有辅助加热管（52）与进气箱（22）连接，所述辅助加热箱（4）用于加热辅助加热管（52）内的介质；

所述辅助加热管（52）上设有第一泵体（53）。

4.根据权利要求3所述一种熔盐加热装置，其特征在于，所述辅助加热箱（4）内设有电加热装置（41），所述辅助加热箱（4）上开设有入口（42）和出口（43），所述入口（42）连接有第二入管（44），所述出口（43）连接有第二出管（45），所述第二入管（44）和第二出管（45）均与暂存箱（5）连接；

所述第二入管（44）或第二出管（45）上设有第二泵体（46）。

5.根据权利要求1所述一种熔盐加热装置，其特征在于，所述进气箱（22）内设有第一温度传感器，所述加热罐体（1）内设有第二温度传感器。