一種單罐熔鹽蓄熱式電熱蒸汽鍋爐的製作方法

2023-09-12 21:37:05 3

本發明屬於蓄熱式電鍋爐技術領域，特別是涉及一種單罐熔鹽蓄熱式電熱蒸汽鍋爐，通過採用熔鹽混合罐為熔鹽-水/蒸汽換熱創造一個相對穩定的溫度環境。

背景技術：

面對日益嚴峻的霧霾問題，國家開始取締各種中小型燃煤鍋爐，並鼓勵使用燃氣鍋爐和電鍋爐進行替代。蓄熱式電鍋爐因具有削峰填谷的能力，而得到電力部門的大力推廣，並享受優惠電價政策。蓄熱式電鍋爐利用廉價的谷電為企業生產提供熱能，相比傳統電鍋爐可大大降低企業的日常電費開支，其運營成本可與燃氣鍋爐媲美。

目前市場上的蓄熱式電鍋爐有兩大類，一類是水蓄熱式電鍋爐，一類是固體蓄熱式電鍋爐。水蓄熱式電鍋爐一般用於提供熱水，當使用蒸汽蓄熱器時可提供蒸汽，但該型鍋爐體積較大，而且大型蒸汽蓄熱器成本高昂，限制了其使用。固體蓄熱式電鍋爐常用於供熱風和熱水，由於使用傳熱性能不佳的熱風作為中間傳熱介質，提供蒸汽時，需要體積非常龐大的蒸汽發生器，導致鍋爐佔地面積較大。

熔鹽蓄熱技術儘管在蓄熱鍋爐領域沒有成熟應用，但因其具有良好的性價比，在光熱發電領域得到了廣泛應用。目前常用的熔鹽蓄熱技術有單罐熔鹽蓄熱和雙罐熔鹽蓄熱技術。雙罐熔鹽蓄熱中冷、熱熔鹽分別儲存於不同的罐體，參與換熱的熔鹽溫度恆定，有利於穩定輸出發電用高品質蒸汽。單罐熔鹽蓄熱由於減少了一個熔鹽儲罐，其體積和成本大幅減小，但隨著放熱過程的不斷進行，熔鹽的整體溫度呈逐漸下降趨勢，導致換熱負荷較難穩定。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種單罐熔鹽蓄熱式電熱蒸汽鍋爐，通過採用單罐熔鹽蓄熱技術，同時採用熔鹽混合罐為熔鹽-水/蒸汽換熱創造一個相對穩定的溫度環境，解決了單罐熔鹽蓄熱技術中換熱負荷波動、傳統蓄熱式電熱蒸汽鍋爐造價高昂和體積龐大的缺點，有效替代各種輸出蒸汽的燃煤鍋爐、燃氣鍋爐，緩解日益嚴重的環境汙染等問題。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明為一種單罐熔鹽蓄熱式電熱蒸汽鍋爐，包括熔鹽蓄熱罐、蒸汽發生器和電加熱爐，所述熔鹽蓄熱罐頂部安裝有加熱循環泵和換熱循環泵，所述換熱循環泵的轉速可調；所述電加熱爐分別與加熱循環泵、熔鹽蓄熱罐連接構成一個熔鹽流動循環系統；所述蒸汽發生器位於一熔鹽混合罐上；所述熔鹽混合罐分別和換熱循環泵、熔鹽蓄熱罐連接構成一個熔鹽流動循環系統。

進一步地，所述熔鹽蓄熱罐頂部還安裝有攪拌器。

進一步地，所述蒸汽發生器嵌入到熔鹽混合罐內；所述蒸汽發生器的體積1/4-3/4位於熔鹽混合罐內。

進一步地，所述電加熱爐位於熔鹽蓄熱罐的上部；所述加熱循環泵將熔鹽蓄熱罐內的冷熔鹽泵入到電加熱爐；所述電加熱爐的熱熔鹽出口與熔鹽蓄熱罐頂部的熔鹽入口連通。

進一步地，所述蒸汽發生器內安裝有給水噴頭。

進一步地，所述給水噴頭通過第一調節閥連接到鍋爐給水入口，所述蒸汽發生器通過第二調節閥連接到蒸汽出口構成水/蒸汽流動系統。

進一步地，所述熔鹽混合罐安裝有熔鹽噴頭。

進一步地，所述熔鹽噴頭與換熱循環泵連接；所述換熱循環泵將熱熔鹽通過熔鹽噴頭泵入到熔鹽混合罐內；所述熔鹽混合罐的熱熔鹽與蒸汽發生器換熱後，冷熔鹽輸送到熔鹽蓄熱罐；所述熔鹽混合罐與熔鹽蓄熱罐頂部的熔鹽入口連通。

進一步地，所述熔鹽混合罐位於熔鹽蓄熱罐的上部；所述熔鹽混合罐為一開口罐體，所述開口罐體的開口處與蒸汽發生器周側固定為一體；通過熔鹽混合罐與蒸汽發生器結合的結構以實現熔鹽-水/蒸汽換熱，具有結構簡單、成本低、易於實現等優點。

進一步地，所述熔鹽混合罐與熔鹽蓄熱罐通過若干條均勻對稱布置的管道連通。

進一步地，使用單個熔鹽罐體進行蓄熱，蓄熱體佔地面積小、成本低。

本發明具有以下有益效果：

1、本發明通過加熱循環泵、電加熱爐和熔鹽蓄熱罐構成一個熔鹽流動循環系統，將電能轉化為熔鹽的熱能，並存儲於熔鹽蓄熱罐中。

2、本發明通過單個熔鹽罐體進行蓄熱，蓄熱體佔地面積小、成本低。

3、本發明通過換熱循環泵、熔鹽混合罐和熔鹽蓄熱罐構成一個熔鹽流動循環系統，根據蓄熱罐和混合罐中熔鹽的平均溫度對換熱循環泵的轉速進行調整，控制混合罐的熱補償速率，使罐中熔鹽的溫度相對穩定，確保輸出蒸汽參數的穩定。

4、本發明熔鹽混合罐和熔鹽蓄熱罐之間由多條管道連接，並且管道均勻對稱分布，使混合罐內的流場分布儘量均勻，有利於蒸汽的穩定輸出。

5、本發明通過將蒸汽發生器嵌入熔鹽混合罐內，並與之連為一體的結構形式，實現熔鹽-水/蒸汽的換熱，這種換熱方法具有結構簡單、成本低、易於實現等優點。

當然，實施本發明的任一產品並不一定需要同時達到以上所述的所有優點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明的一種單罐熔鹽蓄熱式電熱蒸汽鍋爐的裝置系統圖；

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1-熔鹽蓄熱罐，2-加熱循環泵，3-攪拌器，4-換熱循環泵，5-電加熱爐，6-熔鹽混合罐，7-熔鹽噴頭，8-蒸汽發生器，9-第一調節閥，10-第二調節閥，11-給水噴頭，a1-鍋爐給水入口，a2-蒸汽出口。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「開口」、「上」、「下」、「高度」、「頂」、「中」、「內」、「周側」等指示方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的組件或元件必須具有特定的方位，以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

請參閱圖1所示，本發明為一種單罐熔鹽蓄熱式電熱蒸汽鍋爐，包括熔鹽蓄熱罐1、蒸汽發生器8和電加熱爐5，熔鹽蓄熱罐1頂部安裝有加熱循環泵2和換熱循環泵4，換熱循環泵4的轉速可調，用以控制換熱功率；電加熱爐5分別與加熱循環泵2、熔鹽蓄熱罐1連接構成一個熔鹽流動循環系統；蒸汽發生器8位於一熔鹽混合罐6上；熔鹽混合罐6分別與換熱循環泵4、熔鹽蓄熱罐1連接構成一個熔鹽流動循環系統。

其中，熔鹽蓄熱罐1頂部還安裝有攪拌器3，用於對熔鹽的攪拌。

其中，蒸汽發生器8嵌入到熔鹽混合罐6內；蒸汽發生器8半浸沒於熔鹽混合罐6內。

其中，電加熱爐5位於熔鹽蓄熱罐1的上部；加熱循環泵2將熔鹽蓄熱罐1內的冷熔鹽泵入到電加熱爐5；電加熱爐5的熱熔鹽出口與熔鹽蓄熱罐1頂部的熔鹽入口連通。

其中，蒸汽發生器8內安裝有給水噴頭11。

其中，給水噴頭11通過第一調節閥9連接到鍋爐給水入口a1、蒸汽發生器8通過第二調節閥10連接到蒸汽出口a2構成水/蒸汽流動系統。

其中，熔鹽混合罐6是熔鹽發生熱交換的設備，其內安裝有熔鹽噴頭7，並充滿熔鹽。換熱循環泵4將熔鹽蓄熱罐1中的熱熔鹽通過熔鹽噴頭7輸入熔鹽混合罐6中，用以補償因換熱而造成的罐體內熔鹽熱損失。根據熔鹽蓄熱罐1和熔鹽混合罐6中熔鹽的平均溫度對換熱循環泵4的轉速進行調整，控制熔鹽混合罐6的熱補償速率，使罐中的熔鹽溫度相對穩定，確保輸出蒸汽參數的穩定。

其中，熔鹽噴頭7與換熱循環泵4連接；換熱循環泵4將熱熔鹽通過熔鹽噴頭7泵入到熔鹽混合罐6內；熔鹽混合罐6的熱熔鹽與蒸汽發生器8換熱後，冷熔鹽輸送到熔鹽蓄熱罐1；熔鹽混合罐6與熔鹽蓄熱罐1頂部的熔鹽入口連通。

其中，熔鹽混合罐6位於熔鹽蓄熱罐1的上部；熔鹽混合罐6為一開口罐體，開口罐體的開口處與蒸汽發生器8周側固定為一體；通過熔鹽混合罐與蒸汽發生器結合的結構以實現熔鹽-水/蒸汽換熱，具有結構簡單、成本低、易於實現等優點。

其中，熔鹽混合罐6與熔鹽蓄熱罐1通過若干條均勻對稱布置的管道連通。即熔鹽混合罐6和熔鹽蓄熱罐1之間由多條管道連通，並且管道均勻對稱布置，使混合罐內的流場分布儘量均勻，有利於蒸汽的穩定輸出。

其中，使用單個熔鹽罐體進行蓄熱，蓄熱體佔地面積小、成本低。或採用多個熔鹽罐體進行蓄熱，提高蓄熱量。

本單罐熔鹽蓄熱式電熱蒸汽鍋爐主要包括蓄熱和放熱兩種工作模式。蓄熱時，加熱循環泵2將熔鹽蓄熱罐1中的熔鹽泵送至電加熱爐5，被加熱的熔鹽重新流回熔鹽蓄熱罐1，攪拌器3使熔鹽蓄熱罐1中加熱前後的熔鹽混合更加均勻。蓄熱過程中熔鹽蓄熱罐1的熔鹽平均溫度逐漸上升至565℃，此後關閉加熱循環泵2和電加熱爐5，停止蓄熱。

放熱時，熔鹽混合罐6中的熔鹽與蒸汽發生器8中的軟化水進行換熱，軟化水變為10bar、180℃的蒸汽通過第二調節閥10後從蒸汽出口a2排出；10bar、20℃的鍋爐給水從a1口流入，經過第一調節閥9與給水噴頭11後，均勻分布於蒸汽發生器8中。換熱循環泵4將熔鹽蓄熱罐1中的熱熔鹽泵送至熔鹽混合罐6中，通過熔鹽噴頭7與換熱後的冷熔鹽進行均勻混合，隨後重新流入熔鹽蓄熱罐1，經攪拌器3攪拌後與罐內熔鹽進行混合。通過調節換熱循環泵4的轉速，控制流入混合罐6中熱熔鹽的流量，從而控制混合罐中熔鹽的平均溫度穩定在300℃左右。放熱過程中熔鹽蓄熱罐1中熔鹽的溫度逐漸降低，降至350℃時，換熱循環泵4和第一調節閥9關閉，停止換熱。第一調節閥9根據熔鹽混合罐6中的液位與蒸汽流量來調節其開度，當需要增大蒸汽流量時，增大開度，增加給水量，使液位上升，增大蒸發麵積；反之，當需要減小蒸汽流量時，減小開度，減少給水量，使液位下降，減小蒸發麵積。第二調節閥10用於控制蒸汽的壓力，減小閥門開度蒸汽壓力升高，增大閥門開度蒸汽壓力減小。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「示例」、「具體示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

以上公開的本發明優選實施例只是用於幫助闡述本發明。優選實施例並沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施方式。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取並具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地理解和利用本發明。本發明僅受權利要求書及其全部範圍和等效物的限制。