CN216620781U - 一种熔盐管道系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种熔盐管道系统，包括：第一熔盐储罐，附有第一排气孔；第二熔盐储罐，附有第二排气孔，分别通过第一熔盐管道和第二熔盐管道连接第一熔盐储罐；空气压缩机，分别连接第一熔盐管道和第二熔盐管道；外部余热热源，连接外部高温蒸汽或外部高温烟气；空气换热器，热端连接余热热源，冷端连通空气压缩机至第一熔盐管道和第二熔盐管道。本实用新型的有益效果在于通过在原有熔盐管道上加装空气换热器和空气压缩机，在熔盐管道内进行热风吹除作业，有效解决了熔盐供热储热系统的冻堵现象与管道无法排净的问题，提高系统整体可靠性，降低维护成本；并通过外部余热热源充分利用外部余热资源加热空气和熔盐，降低能耗。

Description

一种熔盐管道系统

技术领域

本实用新型涉及熔盐供热蓄热领域，尤其涉及一种熔盐管道系统。

背景技术

熔盐蓄热技术主要采用熔盐作为传热蓄热介质，由于其具有较高的使用温度、高热稳定性、高比热容、高对流传热系数、低粘度、低饱和蒸汽压、低价格等“四高三低”的优势，成为目前光热发电领域中认可度最高的传储热介质之一，该技术蓄热原理简单、技术成熟、成本低廉，对于太阳能热利用、电网调峰、清洁供热等领域都具有重要的研究和应用价值。

在先申请“一种火电机组熔盐蓄热放热调峰系统”(CN108316980A)和“一种火电机组熔盐梯级储放能调峰系统及方法”(CN109099502A)分别介绍了一种利用火电高温蒸汽进行熔盐储热调峰的熔盐系统，在先申请“一种高温烟气加热熔盐储能发电系统”(CN208619184U)公开了一种双罐储热供蒸汽发电系统，在先申请“一种双罐熔盐储能系统”(CN208765550U)公开了一种利用余热的熔盐储热供热，这些系统均采用双罐熔盐系统进行储热和放热，但是熔盐凝固温度较高，使储热系统运行过程或者停机过程中极易发生冻堵故障，若不及时对管道进行疏通，则会降低系统运行效率，甚至严重影响储热系统正常工作，因此研究解决熔盐管道冻堵的方案对工程应用具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种熔盐管道系统。

具体技术方案如下：

一种熔盐管道系统，包括：

第一熔盐储罐，所述第一熔盐储罐附有第一排气孔；

第二熔盐储罐，分别通过第一熔盐管道和第二熔盐管道连接所述第一熔盐储罐，所述第二熔盐储罐附有第二排气孔；

空气压缩机，分别连接所述第一熔盐管道和所述第二熔盐管道；

外部余热热源；

空气换热器，所述空气换热器的热端连接外部余热热源，所述空气换热器的冷端连通所述空气压缩机至所述第一熔盐管道和所述第二熔盐管道。

优选地，还包括：

熔盐换热器，所述熔盐换热器的热端连接所述外部余热热源，所述熔盐换热器的冷端连接所述第一熔盐管道。

优选地，还包括：

依次连接于所述第二熔盐管道上的过热器，蒸汽发生器和预热器；

所述过热器的输入端通过所述第二熔盐管道连接所述第二熔盐储罐；

所述蒸汽发生器的输入端连接所述过热器的输出端，所述蒸汽发生器的输出端连接所述预热器输入端；

所述预热器的输出端通过所述第二熔盐管道连接所述第一熔盐储罐；

所述过热器，所述蒸汽发生器和所述预热器之间还连通有水-蒸汽换热管路。

优选地，所述第一熔盐管道及所述第二熔盐管道外壁分别缠绕有电伴热装置，所述电伴热装置外包裹有保温层。

优选地，所述第一熔盐管道及所述第二熔盐管道在水平方向上设置时与水平面呈5～10度夹角布置。

优选地，所述熔盐管道系统还包括：

第一开关阀门，可控制地连通第一节点与所述第一熔盐管道；

第二开关阀门，可控制地连通所述第一节点与所述第二熔盐管道；

第三开关阀门，可控制地连通所述空气压缩机与所述第一节点；

第四开关阀门，可控制地连通所述空气压缩机与所述空气换热器至所述第一节点。

优选地，所述第一熔盐管道与所述第一开关阀门的连接点作为第二节点；所述第二节点与所述第二熔盐储罐之间依次连接：第五开关阀门，第一压力表，第六开关阀门，第二压力表；

所述第二节点与所述熔盐换热器之间依次连接第七开关阀门，第三压力表，所述熔盐换热器与所述第一熔盐储罐之间依次连接第八开关阀门，第四压力表。

优选地，所述第二熔盐管道与所述第二开关阀门的连接点作为第三节点；所述第三节点与所述第二熔盐储罐之间依次连接第九开关阀门，第五压力表，第十开关阀门，第六压力表；

所述第三节点与所述过热器之间依次连接第十一开关阀门，第七压力表；所述预热器与所述第一熔盐储罐之间依次连接第十二开关阀门，第八压力表。

优选地，所述空气换热器输出的高温空气的温度高于熔盐熔点100℃，且低于所述熔盐上限使用温度。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

该系统通过在原有熔盐管道上加装空气换热器和空气压缩机，在熔盐管道内进行热风吹除作业，有效解决了熔盐供热储热系统的冻堵现象与管道无法排净的问题，提高了系统整体可靠性，降低了维护成本；并通过外部余热热源充分利用外部余热资源加热空气和熔盐，降低了能耗。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本实用新型的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本实用新型范围的限制。

图1为本实用新型实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

本实用新型包括一种熔盐管道系统，如图1所示，具体包括：第一熔盐储罐5，第一熔盐储罐5附有第一排气孔29；第二熔盐储罐6，分别通过第一熔盐管道和第二熔盐管道连接第一熔盐储罐5，第二熔盐储罐6附有第二排气孔30；空气压缩机3，分别连接第一熔盐管道和第二熔盐管道；外部余热热源1，外部余热热源1可以是高温蒸汽、高温烟气，余热热源的来源可以是电厂、钢厂、化工厂等产生工业余热场所，通过管道与熔盐管道系统连接；空气换热器4，空气换热器4的热端连接外部余热热源1，空气换热器4的冷端连接空气压缩机3至第一熔盐管道和第二熔盐管道。

作为优选的实施方式，第一熔盐储罐5为低温熔盐罐，第二熔盐储罐6为高温熔盐罐；

其中，第一熔盐管道自第一熔盐储罐5至第二熔盐储罐6，具体的，第一熔盐储罐5中的低温熔盐与余热进行换热，形成高温熔盐，并流到第二熔盐储罐6中，实现热量的存储；

第二熔盐管道自第二熔盐储罐6至第一熔盐储罐5，具体的，第二熔盐储罐6中的高温熔盐与水进行多级换热，产生高温蒸汽，完成热量的释放，最终流入第一熔盐储罐5中。优选的，空气换热器4用于将空气压缩机3输出的压缩空气与外部余热热源1进行换热，使压缩空气的温度升高至目标温度，目标温度超过熔盐的熔点温度100℃，但低于熔盐上限使用温度。

进一步的，若空气经空气换热器4与外部余热热源1进行换热后，无法达到目标温度，通过增大外部余热热源1余热量进行补热，空气换热器4还可采用电加热的方法进行补热，优选的，空气换热器4可以是板式、或列管式、或管壳式等换热结构。

在一种较优的实施例中，还包括一熔盐换热器2，熔盐换热器2的热端连接外部余热热源1；熔盐换热器2的冷端连接第一熔盐管道，第一熔盐储罐5中的低温熔盐在熔盐换热器2中与余热进行换热。

在一种较优的实施例中，还包括依次连接于第二熔盐管道上的过热器9，蒸汽发生器8和预热器7；过热器9的输入端通过第二熔盐管道连接第二熔盐储罐6；蒸汽发生器8的输入端连接过热器9的输出端，蒸汽发生器8的输出端连接预热器7输入端；预热器7的输出端通过第二熔盐管道连接第一熔盐储罐5；过热器9，蒸汽发生器8和预热器7之间还连通水-蒸汽换热管路，水经预热器7、蒸汽发生器8和过热器9多级换热后，产生高温蒸汽，释放热量。

在一种较优的实施例中，第一熔盐管道及第二熔盐管道外壁缠绕有电伴热装置，电伴热装置外包裹有保温层。

在一种较优的实施例中，为了减少系统发生冻堵的风险，熔盐管道应减少水平方向布置，水平方向布设时应与水平面呈一预设角度，优选的，第一熔盐管道及第二熔盐管道在水平方向上设置时与水平面呈5～10度夹角布置，在停机作业时，熔盐能在重力和/或压缩空气作用下全部流到相应的熔盐储罐中，便于管道熔盐的疏通。

在一种较优的实施例中，熔盐管道系统还包括：第一开关阀门12，可控制地连通第一节点J1与第一熔盐管道；第二开关阀门31，可控制地连通第一节点J1与第二熔盐管道；第三开关阀门19，可控制地连通空气压缩机3与第一节点J1；第四开关阀门20，可控制地连通空气压缩机3与空气换热器4至第一节点J1。

在一种较优的实施例中，第一熔盐管道与第一开关阀门12的连接点作为第二节点J2；第二节点J2与第二熔盐储罐6之间依次连接：第五开关阀门13，第一压力表24，第六开关阀门14，第二压力表25；第二节点J2与熔盐换热器2之间依次连接第七开关阀门11，第三压力表21，熔盐换热器2与第一熔盐储罐5之间依次连接第八开关阀门10，第四压力表22。

在一种较优的实施例中，第二熔盐管道与第二开关阀门31的连接点作为第三节点J3；第三节点J3与第二熔盐储罐6之间依次连接第九开关阀门15，第五压力表26，第十开关阀门17，第六压力表27；第三节点J3与过热器9之间依次连接第十一开关阀门16，第七压力表28；预热器7与第一熔盐储罐5之间依次连接第十二开关阀门18，第八压力表23。

在一种较优的实施例中，空气换热器4输出的高温空气的温度高于熔盐熔点100℃，小于熔盐上限使用温度。

在一种较优的实施例中，本实用新型可用于系统停机后熔盐管道清理，具体包括：

步骤S1：打开第三开关阀门19，第二开关阀门31，第九开关阀门15，第十开关阀门17，并关闭其他阀门，开启空气压缩机3，将第三节点J3与第二熔盐储罐6之间的熔盐管道内的熔盐吹入第二熔盐储罐6，直至第二熔盐储罐6上设置的排气孔30排出空气；

步骤S2：关闭第九开关阀门15，打开第十一开关阀门16，第十二开关阀门18，开启空气压缩机3，将第三节点J3，过热器9，蒸汽发生器8，预热器7与第一熔盐储罐5之间的熔盐管道内的熔盐吹入第一熔盐储罐5，直至第一熔盐储罐5上设置的第一排气孔29排出空气；

步骤S3：关闭第二开关阀门31，打开第一开关阀门12，第五开关阀门13，第六开关阀门14，开启空气压缩机3，将第二节点J2和第二熔盐储罐6之间的熔盐管道内的熔盐吹入第二熔盐储罐6，直至第二熔盐储罐6上设置的第二排气孔30排出空气；

步骤S4：关闭第五开关阀门13，打开第七开关阀门11，第八开关阀门10，开启空气压缩机3，将第二节点J2、熔盐换热器2和第一熔盐储罐5间之间的熔盐管道内的熔盐吹入第一熔盐储罐5，直至第一熔盐储罐5上设置的第一排气孔29排出空气。

需要说明的是，在第一开关阀门12关闭、第二开关阀门31开启的条件下步骤S1中对第三节点J3与第二熔盐储罐6之间的管道熔盐清理作业以及步骤S2之间对第三节点J3与第一熔盐储罐5之间的管道熔盐清理作业可颠换顺序；同样的，在第一开关阀门12开启、第二开关阀门31关闭的条件下，步骤S3中对第二节点J2与第二熔盐储罐6之间的管道熔盐清理作业以及步骤S4之间对第二节点J2与第一熔盐储罐5之间的管道熔盐清理作业也可颠换顺序。

在一种较优的实施例中，本实用新型可用于疏通熔盐管道冻堵，具体包括冻堵点发现以及冻堵点疏通两部分；

冻堵点发现：按照上述系统停机后的熔盐管道清理过程各步骤中第一熔盐管道或第二熔盐管道的每个阀门的状态控制相应的阀门的开启和关闭，优选的，打开的各阀门至第一熔盐储罐5或第二熔盐储罐6之间的通路，即为接通熔盐管道。打开空气压缩机3，以使得空气压缩机3中的压缩空气分别依次通过相应的接通熔盐管道通入第一熔盐储罐5或第二熔盐储罐6中：

若第一熔盐储罐5或第二熔盐储罐6上的排气孔有空气排出，则代表相应接通的熔盐管道畅通，熔盐管道中无冻堵；

若第一熔盐储罐5或第二熔盐储罐6上的排气孔无空气排出，则代表相应的熔盐管道有冻堵；

在通入压缩气体的同时，观察相应的接通的熔盐管道中的压力表的数值，若相邻的两个压力表，其中一个数值示数增大，另一个数值无变化，则代表压力表所在的熔盐管道可能发生了冻堵。

冻堵点疏通：若熔盐管道中存在冻堵点，则接通空气压缩机3和空气换热器4和存在冻堵点的熔盐管道至相应的第一熔盐储罐5或第二熔盐储罐6，压缩空气经空气换热器4与外部余热热源1进行换热，使得压缩空气的温度升高至目标温度，目标温度大于熔盐熔点100℃，小于熔盐上限使用温度，将高温压缩空气吹入冻堵的熔盐管道中融化熔盐，使得熔盐融化后流至相应的第一熔盐储罐5或第二熔盐储罐6中。

作为优选的实施方式，以第三节点J3至第二熔盐储罐6之间的熔盐管道为例，对上述疏通熔盐管道冻堵作业作出阐述和说明：

步骤A1，打开第三开关阀门19、第二开关阀门31、第九开关阀门15、第十开关阀门17，关闭第一开关阀门12，以及其他开关阀门均关闭；

步骤A2，同时开启空气压缩机3，输出压缩气体，若第二熔盐储罐6上的第二排气孔30无气体排出，同时观察到，第五压力表26的示数增大，第六压力表27示数无变化，即第五压力表26和第六压力表27所在的熔盐管道有冻堵，换言之，第九开关阀门15、第十开关阀门17之间的熔盐管道存在冻堵点；

步骤A3，关闭第十开关阀门17、第三开关阀门19，打开第四开关阀门20，即此时第四开关阀门20、第二开关阀门31和第九开关阀门15为开启状态，其他阀门均处于关闭状态，空气压缩机3输出的压缩空气在空气换热器4中与外部余热热源1进行换热，将高温压缩空气吹入第九开关阀门15和第十开关阀门17之间的熔盐管道中，同时每隔2分钟关闭第九开关阀门15和空气压缩机3，并保持10分钟，使得高温压缩空气与第二熔盐管道中冻堵的熔盐充分接触，冻堵的熔盐在高温环境中能够快速融化；

步骤A4，观察此时的压力表的示数：

若当前第五压力表26示数仍然增大，第六压力表27的示数无变化，则表示当前管道未疏通，重复上述步骤A3的操作，直至第九开关阀门15和第十开关阀门17之间的管道疏通；优选的，疏通冻堵熔盐的同时，还可检查第九开关阀门15和第十开关阀门17之间的熔盐管道的外壁包裹的电伴热是否损坏，若电伴热损坏，则及时维修或更换；

若第五压力表26和27的示数同时增大，则代表第九开关阀门15和第十开关阀门17之间的熔盐管道已疏通；

步骤A5，若第二熔盐储罐6上的第二排气孔30仍然无气体排出，则表示此时第十开关阀门17与第二熔盐储罐6之间的熔盐管道出现冻堵，打开第十开关阀门17，使高温压缩空气进入第十开关阀门17之后的管道中与冻堵的熔盐充分接触；且每间隔2分钟关闭第十开关阀门17和空气压缩机3并保持10分钟，并重复上述操作2-3次，使得管道中的冻堵熔盐加热2-3次，随后打开第十开关阀门17：

步骤A6，再次观察压力表的示数：

若第五压力表26和27的示数恢复正常，且第二排气孔30有空气排出，此时冻堵管道已疏通；

若第五压力表26和27的示数仍同时增大，且第二排气孔30无空气排出，则表示第十开关阀门17与第二熔盐储罐6之间未疏通，继续重复上述操作，直至第十开关阀门17与第二熔盐储罐6之间的管道完全疏通；

进一步的，熔盐管道系统中的其他通向第一熔盐储罐5或第二熔盐储罐6的熔盐管道的排查，即熔盐管道是否冻堵、是否疏通的过程参照上述操作，具体操作过程在此不再赘述。

进一步地，清除冻堵点后在原冻堵点处检查并维护电伴热。

作为优选的实施方式，熔盐管道系统中还包括熔盐泵(图中未示出)、温度传感器(图中未示出)、流量计(图中未示出)以及控制柜(图中未示出)；优选的，熔盐管道系统中的每个阀门、每个压力表、熔盐泵、空气压缩机，以及温度传感器、流量计等均与控制柜连接，控制柜上还包括对应上述的每个阀门、每个压力表等器件的显示部，用于显示其状态，以便于用户操作和查看示数。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种熔盐管道系统，其特征在于，包括：

第一熔盐储罐，所述第一熔盐储罐附有第一排气孔；

第二熔盐储罐，分别通过第一熔盐管道和第二熔盐管道连接所述第一熔盐储罐，所述第二熔盐储罐附有第二排气孔；

空气压缩机，分别连接所述第一熔盐管道和所述第二熔盐管道；

外部余热热源；

空气换热器，所述空气换热器的热端连接所述外部余热热源，所述空气换热器的冷端连通所述空气压缩机至所述第一熔盐管道和所述第二熔盐管道。

2.根据权利要求1所述的熔盐管道系统，其特征在于，还包括：

熔盐换热器，所述熔盐换热器的热端连接所述外部余热热源，所述熔盐换热器的冷端连接所述第一熔盐管道。

3.根据权利要求2所述的熔盐管道系统，其特征在于，还包括：

依次连接于所述第二熔盐管道上的过热器，蒸汽发生器和预热器；

所述过热器的输入端通过所述第二熔盐管道连接所述第二熔盐储罐；

所述蒸汽发生器的输入端连接所述过热器的输出端，所述蒸汽发生器的输出端连接所述预热器输入端；

所述预热器的输出端通过所述第二熔盐管道连接所述第一熔盐储罐；

所述过热器，所述蒸汽发生器和所述预热器之间还连通有水-蒸汽换热管路。

4.根据权利要求1所述的熔盐管道系统，其特征在于，所述第一熔盐管道及所述第二熔盐管道外壁分别缠绕有电伴热装置，所述电伴热装置外包裹有保温层。

5.根据权利要求1所述的熔盐管道系统，其特征在于，所述第一熔盐管道及所述第二熔盐管道在水平方向上设置时与水平面呈5～10度夹角布置。

6.根据权利要求3所述的熔盐管道系统，其特征在于，所述熔盐管道系统还包括：

第一开关阀门，可控制地连通第一节点与所述第一熔盐管道；

第二开关阀门，可控制地连通所述第一节点与所述第二熔盐管道；

第三开关阀门，可控制地连通所述空气压缩机与所述第一节点；

第四开关阀门，可控制地连通所述空气压缩机与所述空气换热器至所述第一节点。

7.根据权利要求6所述的熔盐管道系统，其特征在于，所述第一熔盐管道与所述第一开关阀门的连接点作为第二节点；

所述第二节点与所述第二熔盐储罐之间依次连接：第五开关阀门，第一压力表，第六开关阀门，第二压力表；

所述第二节点与所述熔盐换热器之间依次连接第七开关阀门，第三压力表，所述熔盐换热器与所述第一熔盐储罐之间依次连接第八开关阀门，第四压力表。

8.根据权利要求6所述的熔盐管道系统，其特征在于，所述第二熔盐管道与所述第二开关阀门的连接点作为第三节点；

所述第三节点与所述第二熔盐储罐之间依次连接第九开关阀门，第五压力表，第十开关阀门，第六压力表；

所述第三节点与所述过热器之间依次连接第十一开关阀门，第七压力表；

所述预热器与所述第一熔盐储罐之间依次连接第十二开关阀门，第八压力表。

9.根据权利要求1所述的熔盐管道系统，其特征在于，所述空气换热器输出的高温空气的温度高于熔盐熔点100℃，且低于所述熔盐上限使用温度。

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