CN217737990U - 一种一体式复合换热熔盐蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种一体式复合换热熔盐蒸发器涉及太阳能光热发电蒸发器技术领域，使熔盐蒸发器内换热更均匀。本实用新型由一体化布置的管壳式换热组件构成，整体结构分为四个部分：过热部分、射流部分、蒸发部分和排盐部分。低温给冷水由冷水入口进入蒸发器，高温熔盐从外部高温蓄热罐流出，在熔盐泵的泵送下进入熔盐入口，加热饱和蒸汽后流进射流桶，以阵列冲击射流的方式与内管体换热。给冷水在吸热后生成的湿蒸汽在二次加热至过热状态后通往外部汽轮机发电，同时换热后的低温熔盐从熔盐出口进入低温蓄热罐并作为蓄热传热介质循环利用。本实用新型有助于解决传统管壳式蒸发器内存在较大热应力和可能出现过度沸腾现象的问题。

Description

一种一体式复合换热熔盐蒸发器

技术领域

本实用本实用新型涉及太阳能光热发电蒸发器技术领域，尤其涉及一种一体式复合换热熔盐蒸发器。

背景技术

太阳能热发电由于太阳能资源的无限性、过程无污染等特点从而在新能源领域倍受关注。太阳能光热发电是一种新的发电技术，它通过聚焦作用将太阳能的热量收集起来，用来将水加热到蒸汽状态，然后推动普通的朗肯循环汽轮机进行发电。近些年，由于比热容大、传热蓄热能力强的优势，同时具有低粘度、低蒸汽压、热稳定性好等特性，熔盐广泛使用于光热发电领域的蓄热系统和传热系统中。

蒸发器作为光热发电技术中实现换热功能的重要组成部分，其设计制造要求能承受高温高压的工况，而管壳式换热器制造工艺简单且适应高温高压、大温差环境，易清洗，是使用最为广泛的一类换热设备。在传统的太阳能光热发电管壳式蒸汽发生器中，不难发现，作为传热工质的熔盐在实现换热的同时也带来了相应的问题，如内侧管壳需要承受较大温差，产生大的热应力甚至出现裂纹。同时，膜态沸腾传热恶化易引起过度沸腾现象产生。因此在实际工程中有必要实现一种装置，使得换热管道布置更加紧凑，提供熔盐和冷媒之间更加均匀的换热，减小热应力并有效避免产生过度沸腾的现象。

一种一体式复合换热熔盐蒸发器涉及太阳能光热发电蒸发器技术领域，使熔盐蒸发器内换热更均匀。本实用新型由一体化布置的管壳式换热组件构成，整体结构分为四个部分：过热部分、射流部分、蒸发部分和排盐部分。低温给冷水由冷水入口进入蒸发器，高温熔盐从外部高温蓄热罐流出，在熔盐泵的泵送下进入熔盐入口，加热饱和蒸汽后流进射流桶，以阵列冲击射流的方式与内管体换热。给冷水在吸热后生成的湿蒸汽在二次加热至过热状态后通往外部汽轮机发电，同时换热后的低温熔盐从熔盐出口进入低温蓄热罐并作为蓄热传热介质循环利用。本实用新型能够提高太阳能光热发电领域蒸发器换热技术中的换热均匀性，有助于解决传统管壳式蒸发器内存在较大热应力和可能出现过度沸腾现象的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是实现一种装置，使得熔盐蒸发器中换热管道布置更加紧凑，在小管程前提下提供熔盐和冷媒之间更加均匀的换热，减小系统的热应力并避免系统出现过度沸腾的现象。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种一体式复合换热熔盐蒸发器，其特征在于，该系统由一体化布置的管壳式换热组件构成，整体结构分为四个部分：过热部分、射流部分、蒸发部分和排盐部分；上封头、外壳体上段与中部管板共同组成过热部分；蒸汽出口连接于上封头，熔盐入口连接于外壳体上段；挡板上侧与上封头相连，下侧与顶部管板相连；蒸汽直管上端与顶部管板连接，下端与中部管板连接；折流板连接在外壳体上段；U形管连接在顶部管板和折流板之间；装载补偿圈的射流桶和内管体共同组成射流部分；冷水入口连接在外壳体下段的右下方；内管体及其外表面附着的多孔结构和外壳体下段共同组成蒸发部分；底部管板上的槽口、浮头、带波形膨胀节的伸缩管和熔盐出口共同组成排盐部分；熔盐出口连接在下封头的正下方；内管体上端焊接于中部管板，下端自带法兰片，内管体、底部管板和浮头三者之间法兰连接；所述射流桶通过法兰连接补偿圈，且射流桶前端固定在中部管板，同时尾端焊接于底部管板。

内管体外表面附着由铜粉烧结的孔隙腔体骨架形成的多孔结构。

底部管板上对称排布着多个圆形的槽口。

本实用新型至少具备以下有益效果：

1、熔盐通过阵列射流冲击方式进入内管体管程，使得熔盐与内管体充分接触。由于形成了极薄的流动边界层和热边界层，相比于传统的管壳式换热，增强了间壁式换热的传热系数，且使换热更加均匀。

2、内管体外附着的由铜粉烧结形成的多孔结构能增加临界热负荷，避免过度沸腾。由于多孔骨架交叉排列在气泡上升的路径上，对气泡分离和引起气泡分裂的作用更加明显。

3、通过在射流桶外侧安装补偿圈及在浮头下方连接波形膨胀节，可以明显减小沿管道轴向的热应力。

4、饱和湿蒸汽进入U型管与高温熔盐换热的二次换热过程，达到了两个目的：为熔盐与给冷水换热提供更小的温差以减小热应力，同时将蒸汽加热至过热状态使之满足后续汽轮机发电的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提出的一种一体式复合换热熔盐蒸发器的剖面图；

图2为本实用新型提出的一种一体式复合换热熔盐蒸发器的顶部管板结构俯视图；

图3为本实用新型提出的一种一体式复合换热熔盐蒸发器的中部管板结构俯视图；

图4为本实用新型提出的一种一体式复合换热熔盐蒸发器的底部管板结构俯视图；

图5为本实用新型提出的一种一体式复合换热熔盐蒸发器的多孔结构局部剖面图。

图中：1-冷水入口；2-蒸汽直管；3-顶部管板；4-U型管；5-蒸汽出口；6-上封头；7-挡板；8-熔盐入口；9-折流板；10-外壳体上段；11-中部管板；12-射流桶；13-内管体；14-多孔结构；15-底部管板；16-槽口；17-浮头；18-波形膨胀节；19-伸缩管；20-熔盐出口；21-补偿圈；22-外壳体下段；23-下封头。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种一体式复合换热熔盐蒸发器，其特征在于，该系统由一体化布置的管壳式换热组件构成，整体结构分为四个部分：过热部分、射流部分、蒸发部分和排盐部分；上封头6、外壳体上段10与中部管板11共同构成过热部分；蒸汽出口5连接于上封头6，熔盐入口8连接在外壳体上段10；挡板7上侧与上封头6相连，下侧与顶部管板3相连；蒸汽直管2上端与顶部管板3连接，下端与中部管板11连接；折流板9连接在外壳体上段10；U形管4连接在顶部管板3和折流板9之间；装载补偿圈21的射流桶12和内管体13共同组成射流部分；冷水入口1连接在外壳体下段22的右下方；内管体13及其外表面附着的多孔结构14和外壳体下段22共同组成蒸发部分；底部管板15上的槽口16、浮头17、连接波形膨胀节18的伸缩管19和熔盐出口20共同组成排盐部分；熔盐出口20连接在下封头23的正下方。

如图2所示，蒸汽直管2的上端以及U形管4的上端对称地布置在顶部管板3上。

如图3所示，蒸汽直管2的下端固定在中部管板11的左侧，射流桶12的前端固定在中部管板11的中心位置。

如图4所示，底部管板15上对称排布着多个圆形的槽口16。

如图5所示，内管体13外表面附着由铜粉烧结的孔隙腔体骨架形成的多孔结构14。

工作原理：

低温的冷媒给冷水由冷水入口进入一种一体式复合换热熔盐蒸发器，高温熔盐从外部高温蓄热罐流出，在熔盐泵的泵送下进入熔盐入口。熔盐流经折流板后进入含有阵列圆形喷口的射流桶，圆形阵列喷口产生的冲击射流使得熔盐与内管体内壁充分换热。射流冲击后熔盐从内管体腔体中流向槽口，最终由熔盐出口通向外部低温蓄热罐作为蓄热传热介质循环利用。在内管体的外部，给冷水通过多孔结构与内管体腔体中的熔盐高效地进行相变换热，而形成的蒸汽由蒸汽直管进入U形管中与高温熔盐换热后经由蒸汽出口通向汽轮机发电。此系统内的多种换热手段的结合，减小了管壳式熔盐蒸发器的热应力并且能有效避免蒸发阶段过度沸腾现象的出现。

给以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种一体式复合换热熔盐蒸发器，其特征在于，该系统由一体化布置的管壳式换热组件构成，整体结构分为四个部分：过热部分、射流部分、蒸发部分和排盐部分；上封头(6)、外壳体上段(10)与中部管板(11)共同组成过热部分；蒸汽出口(5)连接于上封头(6)，熔盐入口(8)连接于外壳体上段(10)；挡板(7)上侧与上封头(6)相连，下侧与顶部管板(3)相连；蒸汽直管(2)上端与顶部管板(3)连接，下端与中部管板(11)连接；折流板(9)连接在外壳体上段(10)；U形管(4)连接在顶部管板(3)和折流板(9)之间；装载补偿圈(21)的射流桶(12)和内管体(13)共同组成射流部分；冷水入口(1)连接在外壳体下段(22)的右下方；内管体(13)及其外表面附着的多孔结构(14)和外壳体下段(22)共同组成蒸发部分；底部管板(15)上的槽口(16)、浮头(17)、带波形膨胀节(18)的伸缩管(19)和熔盐出口(20)共同组成排盐部分；熔盐出口(20)连接在下封头(23)的正下方；内管体(13)上端焊接于中部管板(11)，下端自带法兰片，内管体(13)、底部管板(15)和浮头(17)三者之间法兰连接；射流桶(12)通过法兰连接补偿圈(21)，且射流桶(12)前端固定在中部管板(11)，同时尾端焊接于底部管板(15)。

2.根据权利要求1所述的一种一体式复合换热熔盐蒸发器，其特征在于，内管体(13)外表面附着由铜粉烧结的孔隙腔体骨架形成的多孔结构(14)。

3.根据权利要求1所述的一种一体式复合换热熔盐蒸发器，其特征在于，底部管板(15)上对称排布着多个圆形的槽口(16)。

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