CN206885861U - 一种高温熔盐储罐预热与加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温熔盐储罐预热与加热装置，包括罐壁电伴热、罐底电伴热、空气汇集管、循环风机、风门调节器、固定式螺旋喷嘴、旋转式喷嘴和风道，该装置将罐体预热和储存介质加热合二为一。在罐底和罐壁上布置电伴热，罐体预热时电伴热加热罐体金属和保温，通过闭式循环风系统来冷却和均匀罐壁温度，同时循环风被加热，循环热风再加热罐顶和罐底。在长时间停运时通过电伴热对熔盐进行加热，维持介质温度。本实用新型避免了常规电加热棒套管在罐壁底部开孔，降低储罐泄漏风险。同时也无需配置大功率空气加热器。提高了储罐预热效率和运行可靠性。

Description

一种高温熔盐储罐预热与加热装置

技术领域

本实用新型属于太阳能光热发电及其他高温储能储热利用技术领域，特别涉及一种高温熔盐储罐预热与加热装置。

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。

高温储能储热介质存放在储罐之中，高参数储热介质温度一般在300度以上。高温储罐在首次充装介质之前，需对罐体进行预热至介质初始温度，避免直接充装时高温介质对罐体的热冲击而造成的损伤。目前高温储罐常规的预热方式：通过罐体外热空气或热烟气注入罐体内加热罐壁，该系统中需要配置锅炉和空气加热器。由于高温储罐的预热仅在首次或长时间停用后再次充装时需要，整个使用寿命期间使用次数非常少，配置大功率空气加热器成本较高，同时需要300度以上热源的空气加热器性能可靠性较低。烟气加热方式需要现场配置辅助锅炉，部分电站不具备条件。烟气中其他杂质也可能对罐体材料和储存介质造成污染。

存储高温介质的储罐为了减少热损失，罐底、罐壁和罐顶都具有绝热性能良好的保温结构。当其他设备发生故障整个装置停运时，储罐内介质处于静止状态，罐体散热过程中介质温度会降低。熔盐在到达一定温度时会凝固，失去流动性。为保证储罐内介质处于液相，在停运阶段需要对熔盐进行加热。目前熔盐储罐加热方式：在靠近罐底位置，沿圆周方向焊接电加热套管，通过插入套管内的电加热棒进行加热。该方法的缺点是需要在罐壁底部焊接接管，大容量高温储罐罐壁底部应力大，接管焊缝位置容易产生泄漏。储罐一旦发生泄漏，整个维修成本和停运造成的损失非常巨大。

实用新型内容

实用新型要解决的技术问题为：提供了一种新型的高温熔盐储罐预热和加热装置，该装置将预热和加热合二为一，在罐底和罐壁上布置电伴热，电伴热加热罐壁过程中，通过储罐外部循环风机来冷却罐壁，同时加热空气，加热后的热空气来预热罐顶和罐底。在停运时通过电伴热对熔盐进行加热。这种方法避免了在罐壁底部开孔，降低储罐泄漏风险。同时也无需配置大功率空气加热器。提高了储罐预热效率和运行可靠性。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：一种高温熔盐储罐预热与加热装置，包括罐壁电伴热、罐底电伴热、空气汇集管、循环风机、风门调节器、固定式螺旋喷嘴、旋转式喷嘴和风道，罐壁电伴热和罐底电伴热分别固定安装在罐壁和罐底，作为储罐预热和加热的热源，空气汇集管、循环风机、风门调节器通过风道串联起来，组成罐外空气循环系统，空气汇集管布置在储罐内部中央，将罐壁四周的空气汇集到罐底中心，循环风机和风门调节器用来驱动和调节循环系统风量，固定式螺旋喷嘴安装在罐顶靠近罐壁位置，将循环系统中的空气喷向罐壁，沿罐壁形成螺旋风，冷却和控制罐壁加热温度，同时加热循环风，旋转式喷嘴安装在罐顶中心，靠循环系统中空气自身动能驱动喷嘴旋转，将热空气沿360度喷向罐顶内表面，对罐顶进行加热。

其中，罐壁电伴热和罐底电伴热分区布置并独立控制，每个分区内通过热电偶控制温度。

本实用新型高温熔盐储罐预热与加热装置的工作原理如图1所示，一种高温熔盐储罐预热与加热装置，包括了罐底和罐壁电伴热及热电偶、循环风机、罐外风道、空气汇集管、固定式螺旋喷嘴，旋转式喷嘴等。罐底和罐壁电伴热分区布置并独立控制，每个分区内通过热电偶控制温度。在预热前，开启罐外循环风机，通过空气汇集管和喷嘴使罐内空气循环起来。然后分区域启动部分电伴热加热罐体金属，通过调整管内空气循环速度和电伴热数量来控制罐壁温升速度和不同部位温差。最终将罐体金属壁温加热到设计要求值。装置停运加热熔盐时，根据熔盐液位开启相应高度范围内电伴热来维持散热和加热熔盐。

目前常用的预热方式为罐外空气加热器循环热风预热，加热方式为罐底插入式电加热棒加热。特别是对于发电容量为50MW、100MW的太阳能熔盐热发电系统，储罐直径达40多米，罐壁最大厚度60mm左右。整个罐体金属和保温热容量大，热风加热效率低。罐壁底部高应力区布置电加热棒套管，开孔处泄漏风险大。

本实用新型提供了一种高温熔盐储罐预热与加热装置，通过电伴热直接加热罐体金属的方式，配合管内循环风来控制预热温度。根据储罐内介质液位来开启电伴热数量和区域来加热熔盐。整个装置相对简单，预热加热精确效率高，罐壁减少开孔，避免泄漏造成的巨大损失。

本实用新型相对于传统的预热和加热装置，该装置具有如下显著特点：

(1)通过敷设在罐壁和罐底的电伴热直接加热金属，相对热风对流加热罐壁，预热效率高。

(2)罐内闭式空气循环系统，加热不布置电伴热的罐顶，同时又冷却罐壁控制金属温升速率。

(3)根据液位通过分区分高度布置的电伴热来加热介质，相对传统底层电加热棒加热方式，本方法加热均匀，控制精确。

(4)避免罐壁底部开孔，减小该处焊接接管的泄漏风险。

(5)循环风系统为可拆卸结构，预热多个储罐时可重复利用。

附图说明

图1为本实用新型一种高温熔盐储罐预热与加热装置工作原理示意图。

图2为本实用新型一种高温熔盐储罐预热与加热装置正视图及仰视图示意图。

图中附图标记含义为：1为罐壁电伴热，2为罐底电伴热，3为空气汇集管，4为循环风机，5为风门调节器，6为固定式螺旋喷嘴，7为旋转式喷嘴，8为风道，9为罐顶，10为罐壁，11为罐底。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型一种高温熔盐储罐预热与加热装置，包括罐壁电伴热1、罐底电伴热2、空气汇集管3、循环风机4、风门调节器5、固定式螺旋喷嘴6、旋转式喷嘴7和风道8，通过焊接或法兰的方式连接。罐壁电伴热1根据罐壁厚度和高度分区布置，大部分布置在罐壁中下部。罐底电伴热2沿径向和周向均匀布置。空气汇集管3布置在罐顶，并插入罐内至罐底。通过风道8依次将空气汇集管3、循环风机4、风门调节器5、固定式螺旋喷嘴6和旋转式喷嘴7用法兰连接起来，组成空气循环系统。

本装置在高温储罐预热时，先开启循环风机4使整个循环风装置运转起来，空气流动顺畅，再逐步分区域启动罐壁电伴热1和罐底电伴热2使罐体升温。通过固定式螺旋喷嘴6将循环风喷向罐壁内壁，循环风从上向下沿罐壁螺旋运动，冷却罐壁同时循环风被加热，通过调整风门调节器5开到来控制罐体壁温。到达底部的循环风向罐体中心的空气汇集管3汇集，汇集过程中由罐底四周向中心运动，均匀罐底温度。循环风机出来的部分热空气通过布置在罐顶顶部中心的旋转式喷嘴，在气流的推动下自动旋转向四周喷射热空气，加热没有布置电伴热的罐顶金属。风道8将整个循环风系统连接起来。加热到预定温度，将法兰连接的空气汇集管3、循环风机4、风门调节器5、固定式螺旋喷嘴6、旋转式喷嘴7、风道8拆除，可用于下一次或下一个储罐的预热。在装置停运储罐需要加热时，根据液位开启罐壁电伴热1和罐底电伴热2，维持介质在设定温度。由于罐体金属和保温材料热容非常大，相比传统的热空气或热烟气加热，该装置通过电伴热直接对罐体金属和保温材料进行加热，加热速度更快。结合循环风量的控制，罐体壁温和温升速率更容易精确控制。通过空气汇集管和旋转式喷嘴的作用，罐顶和罐底的加热更均匀充分。

一种高温熔盐储罐预热和加热装置，从根本上改变了传统储罐的预热和加热方式，将二者合一。新型的预热和加热装置，罐壁上无需开孔，大大降低了储罐焊缝泄漏的风险，预热速度快，效率高。提高了高温储罐的可靠性和安全性，具有广阔的应用前景。

对应一套完整的装置还包括电缆、热电偶、温度监控系统、管道支吊架等，由于上述部件与本实用新型的基本原理关联性不高，在此不作详细阐述。

Claims (2)

1.一种高温熔盐储罐预热与加热装置，其特征在于：包括罐壁电伴热(1)、罐底电伴热(2)、空气汇集管(3)、循环风机(4)、风门调节器(5)、固定式螺旋喷嘴(6)、旋转式喷嘴(7)和风道(8)，罐壁电伴热(1)和罐底电伴热(2)分别固定安装在罐壁和罐底，作为储罐预热和加热的热源，空气汇集管(3)、循环风机(4)、风门调节器(5)通过风道(8)串联起来，组成罐外空气循环系统，空气汇集管(3)布置在储罐内部中央，将罐壁四周的空气汇集到罐底中心，循环风机(4)和风门调节器(5)用来驱动和调节循环系统风量，固定式螺旋喷嘴(6)安装在罐顶靠近罐壁位置，将循环系统中的空气喷向罐壁，沿罐壁形成螺旋风，冷却和控制罐壁加热温度，同时加热循环风，旋转式喷嘴(7)安装在罐顶中心，靠循环系统中空气自身动能驱动喷嘴旋转，将热空气沿360度喷向罐顶内表面，对罐顶进行加热。

2.根据权利要求1所述的一种高温熔盐储罐预热与加热装置，其特征在于：罐壁电伴热(1)和罐底电伴热(2)分区布置并独立控制，每个分区内通过热电偶控制温度。