CN207975840U - 一种储热系统中熔盐的加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储热系统中熔盐的加热装置，加热装置包括：熔盐储罐，具有容纳熔盐的腔体；循环加热单元，与熔盐储罐的腔体连通，用于循环抽出熔盐储罐中的熔盐并在加热后将其返回至熔盐储罐中。本实用新型避免在储罐底部开孔，降低了罐体设计难度、制造难度并降低了熔盐泄露风险；通过加热单元的外置拓宽了加热器的选型范围，改进的加热方式使得可以引用新的加热装置来提高加热效率，有效降低了建设成本；通过配置加热单元回路和熔盐分配单元改善储罐内部熔盐的受热情况和温度分布情况，提高了系统的稳定性。

Description

一种储热系统中熔盐的加热装置

技术领域

本实用新型涉及光热发电技术的熔盐加热技术领域，更具体地讲，涉及一种储热系统中熔盐的加热装置。

背景技术

随着第一批光热示范项目的推进，光热产业越来越受到重视。光热电站配有的储热系统不仅提高了电力负荷输出的稳定性，减少了负荷波动对电网的冲击，且使电站具有了参与深度调峰的能力，增加电站运营的灵活性，因此储热系统几乎成了所有光热电站的标配，备受业主关注。

二元熔盐(60wt％NaNO₃+40wt％KNO₃)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约为220℃，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。

配有储热系统的光热电站在对熔盐储罐内熔盐进行加热时，常采用设置于储罐底部的浸没式电加热器直接加热的方式进行熔盐加热。例如，对于50WM等级、8h储热的光热电站而言，其熔盐储罐的直径约为40米、高为15米，至少需要配备8个电加热器。

当采用上述加热方案对熔盐进行加热时，会存在以下问题：

1)储罐底部开孔数目多，储罐设计难度大；

2)数量众多的电加热器配孔，增加了储罐现场制造难度；

3)需现场处理的焊缝多，增加储罐泄露的风险；

4)浸没式电加热器选型有限，维修不便、成本高且存在干烧的风险；

5)罐内熔盐受热不均匀，增加了熔盐储罐罐壁和罐底由于受热不均匀而产生的热应力，不利于储热系统安全稳定运行。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种能够提高加热效率、降低设备制造难度和成本并提高系统稳定性的熔盐加热装置。

本实用新型提供了一种储热系统中熔盐的加热装置，所述装置包括：

熔盐储罐，具有容纳熔盐的腔体；

循环加热单元，与熔盐储罐的腔体连通，用于循环抽出熔盐储罐中的熔盐并在加热后将其返回至熔盐储罐中。

根据本实用新型储热系统中熔盐的加热装置的一个实施例，所述循环加热单元包括熔盐抽出子单元、熔盐加热子单元和熔盐分配子单元，其中，熔盐抽出子单元通过熔盐抽出管路与熔盐储罐的腔体连通并且通过熔盐输送管路与熔盐加热子单元连通，所述熔盐加热子单元通过熔盐返回管路与熔盐分配子单元连通，所述熔盐分配子单元设置在熔盐储罐的腔体底部。

根据本实用新型储热系统中熔盐的加热装置的一个实施例，所述熔盐抽取子单元和熔盐加热子单元设置在高于熔盐储罐的位置处，优选地设置在位于高于熔盐储罐位置处的平台上。

根据本实用新型储热系统中熔盐的加热装置的一个实施例，所述熔盐抽出子单元包括至少一台熔盐泵，所述熔盐加热子单元包括至少一级加热器。

根据本实用新型储热系统中熔盐的加热装置的一个实施例，所述熔盐抽出子单元通过止回阀和熔盐返排管路与熔盐储罐的腔体连接。

根据本实用新型储热系统中熔盐的加热装置的一个实施例，所述熔盐抽出管路、熔盐输送管路、熔盐返回管路和熔盐返排管路沿着流向呈5～10°的向下倾角布置并且均配备有电伴热带和保温组件，其中，熔盐返回管路上还开设有平衡孔，所述平衡孔位于熔盐储罐的最高液位上方。

根据本实用新型储热系统中熔盐的加热装置的一个实施例，所述熔盐返回管路与熔盐返排管路为同一根管路。

根据本实用新型储热系统中熔盐的加热装置的一个实施例，所述熔盐分配子单元包括至少两路分配环管，所述分配环管上开设有若干分配孔并且分配环管的直径小于熔盐储罐的直径，其中，一路分配环管沿着熔盐储罐的罐壁与罐底之间的连接缝布置，另一路分配环管布置在罐底的中间位置处。

根据本实用新型储热系统中熔盐的加热装置的一个实施例，所述熔盐储罐配置有保温组件和测温组件，其中，所述测温组件设置在熔盐储罐的内壁面上并且能够实时输出温度信号。

与现有技术相比，本实用新型储热系统中熔盐的加热装置具有以下优点：

1、避免在储罐底部开孔，降低了罐体设计难度、制造难度并降低了熔盐泄露风险；

2、通过加热单元的外置拓宽了加热器的选型范围，通过改进加热方式使得可以引用新的加热装置来提高加热效率，有效降低了建设成本；

3、通过配置加热单元回路和熔盐分配单元改善了储罐内部熔盐的受热情况和温度分布情况，提高了系统稳定性。

附图说明

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的储热系统中熔盐的加热装置的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型示例性实施例的储热系统中熔盐的加热装置中熔盐分配子单元的主视结构示意图。

图3示出了根据本实用新型示例性实施例的储热系统中熔盐的加热装置中熔盐分配子单元的俯视结构示意图。

附图标记说明：

1-熔盐储罐、2-循环加热单元、3-熔盐抽出子单元、4-熔盐加热子单元、5-熔盐分配子单元、6-止回阀、7-熔盐抽出管路、8-熔盐输送管路、9-熔盐返回管路、10-熔盐返排管路、11-平衡孔、12-分配环管、13-分配孔、14-测温组件。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面对本实用新型储热系统中熔盐的加热装置的结构和原理进行详细的说明。

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的储热系统中熔盐的加热装置的结构示意图。

如图1所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述储热系统中熔盐的加热装置包括熔盐储罐1和循环加热单元2。其中，熔盐储罐1具有容纳熔盐的腔体并用于盛装熔盐，循环加热单元2与熔盐储罐1的腔体连通并用于循环抽出熔盐储罐1中的熔盐并在加热后将其返回至熔盐储罐1中。

也即，本实用新型通过将熔盐的加热单元外置，避免了在储罐的底部开孔，降低了罐体的设计难度和制造难度，还降低了泄露风险；同时，通过加热单元的外置，拓宽了加热器的选型范围，便于引进新的加热方法，有效降低了建设成本；此外，通过配置外置加热单元回路，能够提高加热效率，缩短加热时间。

具体地，本实用新型中的循环加热单元2可以包括熔盐抽出子单元3、熔盐加热子单元4和熔盐分配子单元5。其中，熔盐抽出子单元3通过熔盐抽出管路7与熔盐储罐1的腔体连通并且通过熔盐输送管路8与熔盐加热子单元4连通以将熔盐储罐1中的熔盐抽出并输送至熔盐加热子单元4进行加热，熔盐加热子单元4通过熔盐返回管路9与熔盐分配子单元5连通以将加热后的熔盐返回，熔盐分配子单元5设置在熔盐储罐1的腔体底部以将加热后的熔盐均匀分配，进而改善储罐内部熔盐的受热情况和均匀情况并提高系统的稳定性。

优选地，熔盐抽取子单元3和熔盐加热子单元4设置在高于熔盐储罐1的位置处，优选地设置在位于高于熔盐储罐1位置处的平台(未示出)上，实现加热单元的外置。

其中，熔盐抽出子单元3可以包括至少一台熔盐泵，按照工艺要求具体配置。优选地，熔盐抽出子单元3通过止回阀6和熔盐返排管路10与熔盐储罐1的腔体连接，从而防止熔盐倒灌淤积在熔盐泵处损坏设备。止回阀6优选地布置在熔盐泵出口管路的高点，并在止回阀6的出口管路上设置低位排盐点，使得熔盐直接通过熔盐返排管路10排入熔盐储罐1。

熔盐加热子单元4包括至少一级加热器，可以根据工艺设计的加热功率要求设计成一级或多级，也可以根据工艺方案选择不同的加热方式，不局限于电加热一种加热方式。

其中，熔盐加热子单元的回路可以根据需要单独设置，例如如图1所示的布置方式，但是也可以和熔盐抽出子单元共用回路，此时熔盐返回管路9则与熔盐返排管路10为同一根管路，具体可以根据工艺方案布置。

根据本实用新型，熔盐抽出管路7、熔盐输送管路8、熔盐返回管路9和熔盐返排管路均沿着流向呈5～10°的向下倾角布置并且均配备有电伴热带和保温组件(未示出)，以便于在系统停止运行时，管路及设备中的熔盐能够依靠自身重力及时排空，降低熔盐在管路中发生凝固的风险。

具体使用时，在DNI较低且储热不足时或者在停机期间，为了避免储热系统中的熔盐凝结，启动电伴热带维持各熔盐管路的温度，同时启动循环加热单元2加热熔盐储罐1中的熔盐。

图2示出了根据本实用新型示例性实施例的储热系统中熔盐的加热装置中熔盐分配子单元的主视结构示意图，图3示出了根据本实用新型示例性实施例的储热系统中熔盐的加热装置中熔盐分配子单元的俯视结构示意图。

如图2所示，本实用新型中的熔盐分配子单元5用于将加热后的熔盐均匀分配至熔盐储罐1中，其优选地设置在储热系统的高、低温熔盐分配集箱下方，位于熔盐储罐的腔体底部、罐底上。熔盐分配子单元5包括至少两路分配环管12，分配环管12上开设有若干分配孔13并且分配环管12的直径小于熔盐储罐1的直径，通过分配环管12的布置使得加热后的熔盐能够被均匀地分配。

如图3所示，一路分配环管12沿着熔盐储罐1的罐壁与罐底之间的连接缝布置，另一路分配环管12布置在罐底的中间位置处，如此布置熔盐分配子单元5能够有效地改善熔盐储罐1内的热量分布，提高加热效率并节省加热时间，同时能够有效改善罐底与罐壁连接处(此处为储罐泄漏最危险点)的受热条件，减小连接处的热应力，提高电站运行的安全性。与该熔盐分配子单元5连接的熔盐返回管路9上还开设有平衡孔11，该平衡孔11位于熔盐储罐1的最高液位上方，防止熔盐抽出子单元3突然停止后熔盐倒灌损坏设备。

此外，本实用新型中的熔盐储罐1优选地配置有保温组件和测温组件14，其中，测温组件14设置在熔盐储罐1的内壁面上并且能够实时输出温度信号。设置测温组件14可以精确地控制熔盐的温度和流量，以达到系统能量平衡并满足储罐、换热器的温升限制，通过其实时返回的温度信号，可以使得加热过程实现智能化。测温组件14可以为沿着罐壁高度方向均匀布置的多个温度传感器。

在采用上述加热装置对熔盐进行加热时，将熔盐储罐1中的低温熔盐通过循环加热单元2循环抽出并在加热后将所得高温熔盐返回至熔盐储罐1中。

其具体过程为：熔盐储罐1内的低温熔盐通过熔盐抽出子单元3抽送到熔盐加热子单元4，经熔盐加热子单元4加热后升温，产生的高温熔盐通过熔盐分配子单元5返回到熔盐储罐1内。开始时将低温熔盐进行小流量循环，遵循等比例热平衡调节的原则并考虑熔盐储罐的升温限制，逐渐增大流量，直至罐内的熔盐温度整体升高至设定温度，具体通过在储罐罐壁上设置的测温组件实时检测并返回温度信号，使得加热过程实现智能化。在储热系统中的熔盐加热完成后，可以进行上盐操作。

综上所述，本实用新型储热系统中熔盐的加热装置避免了在储罐底部开孔，降低了罐体设计难度、制造难度并降低了熔盐泄露风险，同时拓宽了加热器的选型范围，使得可以引用新的加热装置来提高加热效率，有效降低了建设成本，还改善了储罐内部熔盐的受热情况和温度分布情况，提高了系统的稳定性。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种储热系统中熔盐的加热装置，其特征在于，所述装置包括：

熔盐储罐，具有容纳熔盐的腔体；

循环加热单元，与熔盐储罐的腔体连通，用于循环抽出熔盐储罐中的熔盐并在加热后将其返回至熔盐储罐中。

2.根据权利要求1所述储热系统中熔盐的加热装置，其特征在于，所述循环加热单元包括熔盐抽出子单元、熔盐加热子单元和熔盐分配子单元，其中，熔盐抽出子单元通过熔盐抽出管路与熔盐储罐的腔体连通并且通过熔盐输送管路与熔盐加热子单元连通，所述熔盐加热子单元通过熔盐返回管路与熔盐分配子单元连通，所述熔盐分配子单元设置在熔盐储罐的腔体底部。

3.根据权利要求2所述储热系统中熔盐的加热装置，其特征在于，所述熔盐抽取子单元和熔盐加热子单元设置在高于熔盐储罐的位置处，并设置在位于高于熔盐储罐位置处的平台上。

4.根据权利要求2所述储热系统中熔盐的加热装置，其特征在于，所述熔盐抽出子单元包括至少一台熔盐泵，所述熔盐加热子单元包括至少一级加热器。

5.根据权利要求4所述储热系统中熔盐的加热装置，其特征在于，所述熔盐抽出子单元通过止回阀和熔盐返排管路与熔盐储罐的腔体连接。

6.根据权利要求5所述储热系统中熔盐的加热装置，其特征在于，所述熔盐抽出管路、熔盐输送管路、熔盐返回管路和熔盐返排管路沿着流向呈5～10°的向下倾角布置并且均配备有电伴热带和保温组件，其中，熔盐返回管路上还开设有平衡孔，所述平衡孔位于熔盐储罐的最高液位上方。

7.根据权利要求6所述储热系统中熔盐的加热装置，其特征在于，所述熔盐返回管路与熔盐返排管路为同一根管路。

8.根据权利要求2所述储热系统中熔盐的加热装置，其特征在于，所述熔盐分配子单元包括至少两路分配环管，所述分配环管上开设有若干分配孔并且分配环管的直径小于熔盐储罐的直径，其中，一路分配环管沿着熔盐储罐的罐壁与罐底之间的连接缝布置，另一路分配环管布置在罐底的中间位置处。

9.根据权利要求2所述储热系统中熔盐的加热装置，其特征在于，所述熔盐储罐配置有保温组件和测温组件，其中，所述测温组件设置在熔盐储罐的内壁面上并且能够实时输出温度信号。