改進的減腐脫雜循環熔鹽設備的製作方法

2023-04-26 18:15:26 1

本實用新型涉及太陽能熱發電站(CSP)技術中的熔鹽裝置，尤其是改進的減腐脫雜循環熔鹽設備。

背景技術：

太陽能熱發電站(CSP)，通過反射鏡將太陽光匯聚到太陽能收集裝置，利用太陽能加熱收集裝置內的液體或氣體傳熱介質，再加熱水形成蒸汽帶動或者直接帶動發電機發電。熔鹽是其中一種重要的傳熱介質。

熔鹽是一種由陰陽離子組成的在高溫下呈液態的無機化合物，具有熱容量大、流動性好，使用溫度高，蒸汽壓低等優點。相對於水/水蒸氣，如鈉或Pb-Bi等液態金屬、導熱油、氦氣或CO2等高溫氣體等傳熱介質，熔鹽是一種更具經濟性和安全性的傳蓄熱介質。

熔鹽需要先在特定溫度融化，然後在高溫液態下轉運至CSP電站的熔鹽儲罐中，根據電站的設計及運行要求，熔鹽熔化裝載的相應溫度也有不同，如至冷罐，則一般為295℃，至熱罐則為595℃。熔鹽具有較強的腐蝕性，且高溫下易分解。進入CSP系統中的熔鹽，如果不解決腐蝕性和穩定性問題，雖然短期內不會對CSP電站的運行造成影響，但熔鹽腐蝕與分解長期存在，一旦釀成事故，造成的損失將是不可估量的。

目前，已公開的熔鹽熔化裝載系統採用的工藝對熔鹽原料沒有做任何處理，只進行簡單的混合及熔化裝載，在工藝中只關注熔鹽熔化速率和成本，卻忽視了熔鹽的質量問題，尤其是穩定性和腐蝕性問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種改進的減腐脫雜循環熔鹽設備，解決熔鹽除雜淨化、熔化轉運、質量監控以及性能強化的技術問題。

本實用新型的目的將通過以下技術措施來實現：包括加料口、循環泵、循環槽、加熱器、熔鹽爐、混料螺杆、固液混熔分離罐、攪拌器、固液分離器、輸送泵槽、輸送泵、穩定劑緩蝕劑熔融爐、熔鹽儲罐、加料口和上料螺杆；

尤其是，循環槽內部安裝加熱器和循環泵，循環槽頂部外安裝加料口，循環泵通過管路連通熔鹽爐，熔鹽爐通過管路分別從頂部接入固液混熔分離罐和輸送泵槽，固液混熔分離罐內安裝攪拌器和固液分離器，輸送泵槽上安裝輸送泵，固液混熔分離罐上段和下端分別通過管路連接回循環槽內，輸送泵槽由底部通過管路連接回循環槽內；循環槽通過管路連接熔鹽儲罐，在循環槽與熔鹽儲罐之間的管路上連接穩定劑緩蝕劑熔融爐；同時，在固液混熔分離罐旁安裝加料口、上料螺杆和混料螺杆，其中，加料口安裝在上料螺杆的低端上側，上料螺杆的高端位於混料螺杆前端到中部的上側，混料螺杆後端接入固液混熔分離罐頂部；同時，所有管路外套裝伴熱保溫結構。

尤其是，在固液混熔分離罐旁安裝A上料口和B上料口，其中，A上料口安裝在A上料螺杆的低端上側，B上料口安裝在B上料螺杆的低端上側，A上料螺杆和B上料口並行安裝，A上料螺杆1和B上料口的高端均位於混料螺杆前端到中部的上側。

尤其是，熔鹽爐採用天然氣換熱器。

尤其是，循環槽頂部外安裝循環液位監測儀和循環溫度監測儀，循環槽底部安裝排鹽口；循環泵和熔鹽爐之間的管路上安裝主熔鹽閥；熔鹽爐與固液混熔分離罐之間的連通管路上安裝換熱循環熔鹽溫度監測儀和內循環熔鹽流量計；固液混熔分離罐底部安裝排汙口連接入循環槽；熔鹽爐與輸送泵槽之間的連通管路上安裝外循環熔鹽流量計；輸送泵槽頂部安裝輸送溫度監測儀和輸送液位監測儀，輸送泵槽底部連接回循環槽的管路上安裝排鹽口；循環槽連接熔鹽儲罐的管路上安裝在線取樣口；在循環槽與熔鹽儲罐之間的管路上通過輔助熔鹽閥連接穩定劑緩蝕劑熔融爐；穩定劑緩蝕劑熔融爐上安裝輔助熔鹽溫度監測儀；混料螺杆上安裝混料溫度監測儀。

尤其是，熔鹽爐上安裝餘熱回收裝置。

尤其是，上料螺杆採用伴熱保溫結構，上料螺杆下端設有出氣口，上端設有進氣口。

本實用新型的優點和效果：採用天然氣熔鹽換熱器和固液混合化鹽結構，熱效率高，化鹽速度快，熔鹽槽體積小，啟動時間短，系統運行效率高，具有卓越的經濟性，熔鹽熔化過程中有效去除了關鍵雜質，提高了熔鹽的穩定性，降低了熔鹽的腐蝕性；熔鹽熔化速度快可達70噸每小時，熱效率可高達90％以上；熔鹽質量得到有效強化，腐蝕性和穩定性得到顯著改善，熔鹽槽體積小，整個系統所佔空間較小。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1結構示意圖。

附圖標記包括：

1-加料口；2-循環液位監測儀；3-循環溫度監測儀；4-循環泵；5-循環槽；6-加熱器；7-排鹽口；8-主熔鹽閥；9-熔鹽爐；10-換熱循環熔鹽溫度監測儀；11-A上料口，14-B上料口；12-A上料螺杆，15-B上料螺杆；13-A上料溫度監測，16-B上料溫度監測；17-混料螺杆；18-混料溫度監測儀；19-固液混熔分離罐；20-攪拌器；21-固液分離器；22-排汙口；23-內循環熔鹽流量計，24-外循環熔鹽流量計；25-輸送泵槽；26-輸送泵；27-排鹽口；28-輸送溫度監測儀；29-輸送液位監測儀；30-穩定劑緩蝕劑熔融爐；31-輔助熔鹽溫度監測儀；32-輔助熔鹽閥；33-在線取樣口；34-熔鹽儲罐；35-餘熱回收裝置。

具體實施方式

本實用新型原理在於，熔鹽熔化裝載必須以不耽誤工程項目的正常投運為原則，因此熔鹽的熔融裝載必須具有較大的速率才能滿足要求。本實用新型理論和實驗都證實，熔鹽的腐蝕性和穩定性直接制約熔鹽的熔融裝載速率，而這是由熔鹽中的雜質引起。熔鹽原料中存在H2O、Mg、Cl-、SO42-等雜質，導致熔鹽腐蝕性和穩定性問題。因此，熔鹽腐蝕性和穩定性必須得到有效控制，進入熔鹽儲罐中的熔鹽質量達到相應要求，這些雜質如果在熔鹽進入CSP系統儲罐前予以去除，可以對CSP電站的穩定運行提供有效保障，此為實現熔鹽熔化裝載性能效率改善的有效措施。

本實用新型包括：加料口1、循環泵4、循環槽5、加熱器6、熔鹽爐9、混料螺杆17、固液混熔分離罐19、攪拌器20、固液分離器21、輸送泵槽25、輸送泵26、穩定劑緩蝕劑熔融爐30、熔鹽儲罐34、加料口和上料螺杆。

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例1：如附圖1所示，循環槽5內部安裝加熱器6和循環泵4，循環槽5頂部外安裝加料口1，循環泵4通過管路連通熔鹽爐9，熔鹽爐9通過管路分別從頂部接入固液混熔分離罐19和輸送泵槽25，固液混熔分離罐19內安裝攪拌器20和固液分離器21，輸送泵槽25上安裝輸送泵26，固液混熔分離罐19上段和下端分別通過管路連接回循環槽5內，輸送泵槽25由底部通過管路連接回循環槽5內；循環槽5通過管路連接熔鹽儲罐34，在循環槽5與熔鹽儲罐34之間的管路上連接穩定劑緩蝕劑熔融爐30；同時，在固液混熔分離罐19旁安裝加料口、上料螺杆和混料螺杆17，其中，加料口安裝在上料螺杆的低端上側，上料螺杆的高端位於混料螺杆17前端到中部的上側，混料螺杆17後端接入固液混熔分離罐19頂部；同時，所有管路外套裝伴熱保溫結構。

前述中，在固液混熔分離罐19旁安裝A上料口11和B上料口14，其中，A上料口11安裝在A上料螺杆12的低端上側，B上料口14安裝在B上料螺杆15的低端上側，A上料螺杆12和B上料口14並行安裝，A上料螺杆12和B上料口14的高端均位於混料螺杆17前端到中部的上側。

前述中，熔鹽爐9採用天然氣換熱器，將從初熔區域出來的熔鹽加熱到一定溫度。

前述中，固液混熔分離罐19頂部有溢流口。

前述中，循環槽5頂部外安裝循環液位監測儀2和循環溫度監測儀3，循環槽5底部安裝排鹽口7；循環泵4和熔鹽爐9之間的管路上安裝主熔鹽閥8；熔鹽爐9與固液混熔分離罐19之間的連通管路上安裝換熱循環熔鹽溫度監測儀10和內循環熔鹽流量計23；固液混熔分離罐19底部安裝排汙口22連接入循環槽5；熔鹽爐9與輸送泵槽25之間的連通管路上安裝外循環熔鹽流量計24；輸送泵槽25頂部安裝輸送溫度監測儀28和輸送液位監測儀29，輸送泵槽25底部連接回循環槽5的管路上安裝排鹽口27；循環槽5連接熔鹽儲罐34的管路上安裝在線取樣口33；在循環槽5與熔鹽儲罐34之間的管路上通過輔助熔鹽閥32連接穩定劑緩蝕劑熔融爐30；穩定劑緩蝕劑熔融爐30上安裝輔助熔鹽溫度監測儀31；混料螺杆17上安裝混料溫度監測儀18。

前述中，熔鹽爐9上安裝餘熱回收裝置35。

前述中，循環槽5臥式安裝，循環槽5兩端分別有熱電偶連接口，該二熱電偶連接口上分別安裝電熱的加熱器6。

前述中，上料螺杆採用伴熱保溫結構，上料螺杆下端設有出氣口，上端設有進氣口，混料螺杆不伴熱。

本實用新型在工作時：

1)化鹽開始時，先啟動管路伴熱保溫，管路液態熔鹽伴熱保溫溫度為300-400℃；將部分按比例混合的原料鹽加入循環槽5中，當循環槽5中熔鹽定量達到設定值時，啟動加熱器6，將固體鹽熔化為液態。

2)當循環槽5中液態鹽液位高出循環泵4吸入口300mm-450mm時，啟動循環泵4和熔鹽爐9。此時主熔鹽閥8和換熱循環熔鹽溫度監測儀10及相關循環管路閥門和流量計開啟，加料口1逐漸關閉。循環槽5中液態熔鹽由循環泵4抽出，經管路輸送入熔鹽爐9，再分別由頂部進入固液混熔分離罐19和輸送泵槽25，然後再分別從固液混熔分離罐19和輸送泵槽25返回循環槽5形成循環系統。

3)隨著熔鹽在熔鹽爐9中不斷循環加熱，當固液混熔分離罐19中熔鹽溫度達到所需溫度時，開啟固液混合區上料口，啟動上料螺杆採用持續上料方式開始按比例上料，並通過混料螺杆混料後由頂部進入固液混熔分離罐19。上料螺杆伴熱保溫維持溫度為150—300℃。

4)當固液混熔分離罐19中熔鹽達到罐體體積的50％時，開啟相應閥門和流量計，當輸送泵槽25中熔鹽高出輸送泵26吸入口位置300mm左右時，啟動輸送泵26，從輸送泵槽25中將熔鹽輸送至並熔鹽儲罐34，並控制流量。

5)通過檢測固液分離器中液面位置和溫度情況，調節輸出流量大小。

6)在線取樣分析，根據分析結果通過穩定劑緩蝕劑熔融爐30添加相應的緩蝕劑與穩定劑。

7)熔融工序結束後：先關停上料螺杆和混料螺杆，再關閉循環泵4，最後關閉輸送泵26。

8)打開固液混熔分離罐19底部的排汙口22，將熔鹽殘渣排除。

本實用新型應用可以去除熔鹽中的部分關鍵雜質，同時有效控制熔鹽的腐蝕性、強化熔鹽穩定性，進而滿足熔鹽熔化裝載速率和經濟性要求。