CN219440689U - 一种带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，包括蒸发器系统、膜式水冷壁系统和汽包，蒸发器系统和膜式水冷壁系统都依靠下降管束连接汽包供水，供水经过蒸发管束下联箱和水冷壁下集箱分配后进入蒸发器管束和膜式水冷壁；水在蒸发器管束和膜式水冷壁中吸收熔盐热量蒸发后汇集到蒸发管束上联箱和水冷壁上集箱中，通过上升管束进入汽包，在汽包中汽水分离；熔盐自下而上经过膜式水冷壁内的蒸发器管束，将熔盐通道全部用蒸发管道包覆，这样在运行过程中，内外部分的膨胀差一致，使蒸发器系统本身能够有效吸收系统热膨胀，解决现有技术内外膨胀差不一致的问题，提高蒸发系统的运行安全性。

Description

一种带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器

技术领域

本实用新型涉及高温熔盐蒸发系统技术领域，特别是涉及一种带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器。

背景技术

目前储热储能技术发展中，针对高温熔盐的蒸发系统研究现状，蒸发系统的膨胀可靠性有待提高，膨胀问题解决不好会影响熔盐蒸发系统的安全运行；相关企业和人员也针对这一方面做了部分研究，但是缺乏可靠性和安全性；传统的U型管和管壳式熔盐换热器，在管板上存在较大的膨胀差，造成运行中热应力较大，严重可能会影响管板、管口等接头部位拉裂、泄露危险。

已经有的技术种对熔盐蒸发器系统有相关的研究，有的外壳整体是钢结构，内部蒸发器管束，内外会形成膨胀差，影响安全运行，严重时候可能造成拉裂，熔盐泄露的危险；还有的蒸发系统完全在熔盐罐体里面，如果出现泄露检修不方便，并且熔盐进出口离熔盐罐体的上下端部距离较大，运行过程容易引起熔盐在底部形成死区冷却结晶，影响运行安全。因此，需要研究一种新的能够解决上述问题的熔盐蒸发器。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，以解决上述现有技术存在的问题，能够有效吸收系统自身的膨胀差，运行安全可靠；并且具有模块化设计和检修方便的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，包括

蒸发器系统，所述蒸发器系统包括蒸发器管束、蒸发管束下联箱和蒸发管束上联箱，所述蒸发器管束的上下两侧分别连通与所述蒸发管束上联箱和蒸发管束下联箱；所述蒸发器管束与蒸发管束下联箱之间设置有熔盐进口段，所述蒸发器管束与蒸发管束上联箱之间设置有熔盐出口段；以及

膜式水冷壁系统，所述膜式水冷壁系统包括膜式水冷壁、水冷壁下集箱、水冷壁上集箱和熔盐折流挡板，所述膜式水冷壁的上下两侧分别安装有所述水冷壁上集箱和水冷壁下集箱，所述熔盐折流挡板交错设置于所述膜式水冷壁的内侧；所述蒸发器系统通过所述熔盐出口段支撑安装在所述水冷壁上集箱上，所述水冷壁上集箱的四周焊接蒸发器支吊点，所述蒸发器支吊点用于将整个熔盐蒸发器支吊于钢结构上；所述蒸发器管束与膜式水冷壁的膨胀方向相同；以及

汽包，所述蒸发管束下联箱和水冷壁下集箱分别通过下降管束与所述汽包连接，所述汽包用于为所述蒸发管束下联箱和水冷壁下集箱供水，所述蒸发管束下联箱和水冷壁下集箱分别用于将供水分配至所述蒸发器管束和膜式水冷壁，所述蒸发管束上联箱和水冷壁上集箱分别通过上升管束与所述汽包连接。

优选地，在所述膜式水冷壁的内壁交错预埋金属板，所述熔盐折流挡板安装在所述金属板上，所述熔盐折流挡板用于将熔盐的流通通道进行折流；所述蒸发器管束可与熔盐折流挡板自由膨胀。

优选地，所述蒸发器管束上交错安装有所述熔盐折流挡板，所述熔盐折流挡板用于将熔盐的流通通道进行折流；所述蒸发器管束可与熔盐折流挡板自由膨胀。

优选地，所述熔盐进口段的一侧设置有熔盐进口，所述熔盐进口段与所述蒸发管束下联箱的焊接部位低点安装有疏盐口；所述熔盐出口段的一侧设置有熔盐出口。

优选地，所述熔盐进口和熔盐出口的数量为单个或多个。

优选地，所述蒸发器管束和膜式水冷壁的膨胀方向均为向下膨胀。

优选地，所述蒸发管束下联箱和水冷壁下集箱分别通过单根或多根所述下降管束与所述汽包连接，所述蒸发管束上联箱和水冷壁上集箱分别通过单根或多根所述上升管束与所述汽包连接。

本实用新型相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本实用新型中的带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，包括蒸发器系统、膜式水冷壁系统和汽包，蒸发器管束、蒸发管束下联箱和蒸发管束上联箱及其附属设备构成了蒸发器系统；膜式水冷壁、水冷壁下集箱、水冷壁上集箱和熔盐折流挡板及其附属设备构成了膜式水冷壁系统，他们都依靠下降管束连接汽包供水，供水经过蒸发管束下联箱和水冷壁下集箱分配后进入蒸发器管束和膜式水冷壁；水在蒸发器管束和膜式水冷壁中吸收熔盐热量蒸发后汇集到蒸发管束上联箱和水冷壁上集箱中，通过上升管束进入汽包，在汽包中汽水分离；熔盐自下而上经过膜式水冷壁内的蒸发器管束，将熔盐通道全部用蒸发管道包覆，这样在运行过程中，内外部分的膨胀差一致，使蒸发器系统本身能够有效吸收现有技术导致的内外膨胀差，提高蒸发系统的运行安全性；并且该蒸发器经过设计，能100％利用熔盐空间，防止因为局部熔盐不流通导致的局部结晶，影响安全运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本实用新型实施例中带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器的整体结构示意图；

图2为图1中的A-A向剖视图；

图3为图1中的B-B向剖视图；

图4为蒸发器系统的结构组成图；

图5为膜式水冷壁系统的结构组成图；

其中，1.汽包；21.蒸发器管束；22.蒸发管束下联箱；23.蒸发管束上联箱；31.膜式水冷壁；32.水冷壁下集箱；33.水冷壁上集箱；34.熔盐折流挡板；35.蒸发器支吊点；4.下降管束；5.上升管束；6.熔盐进口段；61熔盐进口；62.疏盐口；7.熔盐出口段；71.熔盐出口。

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做出创造性劳动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。

本实用新型的目的是提供一种带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，以解决上述现有技术存在的问题，能够有效吸收自身系统的膨胀差，运行安全可靠；并且具有模块化设计和检修方便的特点。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-图5所示，本实用新型提供一种带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，系统主要由蒸发器系统和膜式水冷壁系统组成；蒸发器系统和膜式水冷壁系统需要进行严格的保温，保温保证满足设计要求。

具体地，蒸发器管束21、蒸发管束下联箱22、蒸发管束上联箱23及其附属设备构成了蒸发器系统；膜式水冷壁31、水冷壁下集箱32、水冷壁上集箱33、熔盐折流挡板34及其附属设备构成了膜式水冷壁系统，蒸发器系统和膜式水冷壁系统共同构成了水冷蒸发系统，并且都向一个方向(向下)整体膨胀。

蒸发器系统和膜式水冷壁系统都依靠下降管束4链接汽包1供水，供水经过蒸发管束下联箱22、水冷壁下集箱32分配后进入蒸发器管束21和膜式水冷壁31；水在蒸发器管束21和膜式水冷壁31中吸收熔盐热量蒸发后汇集到蒸发管束上联箱23和水冷壁上集箱33中，通过上升管束5进入汽包1，在汽包1中汽水分离。

其中蒸发器管束21是由无缝钢管按照设计要求组成的，它们两端与蒸发管束下联箱22、蒸发管束上联箱23腔体的管板穿孔焊接(也可以是胀接，根据设计需要)，使之构成一个完成的受热面，包括入口腔体(蒸发管束下联箱22)和出口腔体(蒸发管束上联箱23)。

在一个实施例中，在膜式水冷壁31上面预埋金属板，用于安装熔盐折流挡板34，熔盐折流挡板34焊接在膜式水冷壁31(预埋金属板)上面，与蒸发器管束21不焊接；蒸发器管束21的管束可以和熔盐折流挡板34自由膨胀；熔盐折流挡板34的主要功能是将熔盐的流通通道进行折流，增加扰动和提高换热系数，熔盐折流挡板34的数量根据设计的实际情况进行确定；熔盐折流挡板34也可以固定到蒸发器管束21上，而不与膜式水冷壁31固定；不影响本设计的原则。熔盐折流挡板34如果固定在膜式水冷壁31上，则它与蒸发器管束21保持自由膨胀，若固定于蒸发器管束21上，则它与膜式水冷壁31保持自由膨胀。

在一个实施例中，熔盐进口61位于下部，熔盐出口71位于上部，熔盐的流通通道是由熔盐进口段6、熔盐出口段7、蒸发管束下联箱22、蒸发管束上联箱23、膜式水冷壁31、水冷壁下集箱32、水冷壁上集箱33一体密封的通道，熔盐折流挡板34用于折流熔盐，扰流提高流速和换热效率，在内部经过熔盐折流挡板34折板扰流，依次从下到上冲刷蒸发器管束21的管束和膜式水冷壁31的膜式壁并和他们管子内部的工质换热；熔盐进口61和熔盐出口71根据设计情况可以是单个也可以是多个接口；在熔盐进口段6和蒸发管束下联箱22的焊接部位低点安装疏盐口62，在系统停运的时候将系统中的熔盐全部疏出。

在一个实施例中，整个蒸发器系统(汽包除外)的设备通过蒸发器支吊点35悬吊于钢结构上(也可是支撑)，下部整体留有足够的膨胀空间。

在一个实施例中，其中熔盐进口段6和熔盐出口段7在满足设计和安装要求的情况下尽量缩短；蒸发器管束21、蒸发管束下联箱22、蒸发管束上联箱23整体通过熔盐出口段7支撑于水冷壁上集箱33上，水冷壁上集箱33上焊接蒸发器支吊点35用于悬吊整个蒸发设备。

在一个实施例中，蒸发器管束21和膜式水冷壁31在运行中整体向下膨胀，并且同属于一个蒸发系统，内部工质温度一致，且同接触熔盐，外部工质温度也一致，所以他们整体膨胀系数一致，所以在整体的蒸发系统中上部支吊，同时向下膨胀，内部无膨胀差；能够极大提高运行安全性。

在一个实施例中，蒸发管束下联箱22、蒸发管束上联箱23、水冷壁下集箱32、水冷壁上集箱33上连接下降管束4、上升管束5的管接头的数量根据设计情况，可以考虑单根或者多根；膜式水冷壁31外侧可以根据实际情况增加刚性梁以增加强度。

图2和图3中的截面不局限于圆形，可以采用矩形或多边形；也可以取消水冷壁下集箱32、水冷壁上集箱33将膜式水冷壁31直接插入蒸发管束下联箱22、蒸发管束上联箱23内。

图1中31膜式水冷壁管束不局限于直管，可以采用弯管等其他形式。

本实用新型中的带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，具有如下特点：

1.整个系统整体向一个方向膨胀，并且蒸发系统整体温度一致，膨胀系数相同，避免了由于膨胀差引起的结构损坏；

2.整个系统熔盐的容积利用率高，无熔盐聚留的死区，所以不会造成局部熔盐不流动造成的结晶，影响安全；

3.采用膜式壁，换热器壁面设计温度低，可将降低材质要求，降低成本；目前常用的是钢板构成的外面腔体(膜式水冷壁31、水冷壁下集箱32、水冷壁上集箱33合成的腔体)，由于直接接触熔盐，设计使用温度高，在需要满足强度的条件下，需要用强度更高、耐热更好的不锈钢，造成刚才造价昂贵。本系统设计的是水冷膜式壁形式的膜式水冷壁31，由于是水冷模式，所以设计温度更低；

4.壁面温度低，也可以降低保温要求，降低散热损失，减少保温材料投入；

5.换热器壁面由膜式壁组成，系统预热速度更快、更均匀；可以直接通过高温蒸汽或者高温高压热水进行预热。

本实用新型中的带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，就是针对高温熔盐加热水(导热介质)的高温蒸发器及蒸发系统进行优化设计，本身自带膜式壁，能够有效吸收自身系统的膨胀差，运行安全可靠；并且带有安全排除熔盐装置，还具有模块化设计和检修方便的特点。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，其特征在于：包括

蒸发器系统，所述蒸发器系统包括蒸发器管束、蒸发管束下联箱和蒸发管束上联箱，所述蒸发器管束的上下两侧分别连通于所述蒸发管束上联箱和蒸发管束下联箱；所述蒸发器管束与蒸发管束下联箱之间设置有熔盐进口段，所述蒸发器管束与蒸发管束上联箱之间设置有熔盐出口段；以及

膜式水冷壁系统，所述膜式水冷壁系统包括膜式水冷壁、水冷壁下集箱、水冷壁上集箱和熔盐折流挡板，所述膜式水冷壁的上下两侧分别安装有所述水冷壁上集箱和水冷壁下集箱，所述熔盐折流挡板交错设置于所述膜式水冷壁的内侧；所述蒸发器系统通过所述熔盐出口段支撑安装在所述水冷壁上集箱上，所述水冷壁上集箱的四周焊接蒸发器支吊点，所述蒸发器支吊点用于将整个熔盐蒸发器支吊于钢结构上；所述蒸发器管束与膜式水冷壁的膨胀方向相同；以及

汽包，所述蒸发管束下联箱和水冷壁下集箱分别通过下降管束与所述汽包连接，所述汽包用于为所述蒸发管束下联箱和水冷壁下集箱供水，所述蒸发管束下联箱和水冷壁下集箱分别用于将供水分配至所述蒸发器管束和膜式水冷壁，所述蒸发管束上联箱和水冷壁上集箱分别通过上升管束与所述汽包连接。

2.根据权利要求1所述的带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，其特征在于：在所述膜式水冷壁的内壁交错预埋金属板，所述熔盐折流挡板安装在所述金属板上，所述熔盐折流挡板用于将熔盐的流通通道进行折流；所述蒸发器管束可与熔盐折流挡板自由膨胀。

3.根据权利要求1所述的带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，其特征在于：所述蒸发器管束上交错安装有所述熔盐折流挡板，所述熔盐折流挡板用于将熔盐的流通通道进行折流；所述蒸发器管束可与熔盐折流挡板自由膨胀。

4.根据权利要求1所述的带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，其特征在于：所述熔盐进口段的一侧设置有熔盐进口，所述熔盐进口段与所述蒸发管束下联箱的焊接部位低点安装有疏盐口；所述熔盐出口段的一侧设置有熔盐出口。

5.根据权利要求4所述的带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，其特征在于：所述熔盐进口和熔盐出口的数量为单个或多个。

6.根据权利要求1所述的带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，其特征在于：所述蒸发器管束和膜式水冷壁的膨胀方向均为向下膨胀。

7.根据权利要求1所述的带膜式壁的自吸收膨胀式熔盐蒸发器，其特征在于：所述蒸发管束下联箱和水冷壁下集箱分别通过单根或多根所述下降管束与所述汽包连接，所述蒸发管束上联箱和水冷壁上集箱分别通过单根或多根所述上升管束与所述汽包连接。