一種固液蓄熱介質組合式熔鹽儲罐的製作方法

2023-12-03 15:16:31 2

本實用新型屬於儲能技術領域，涉及一種固液蓄熱介質組合式熔鹽儲罐，具體涉及一種由蓄熱磚或蓄熱材料和蓄熱熔鹽組成的可應用於熔鹽傳熱蓄熱系統的熔鹽儲罐。

背景技術：

熔鹽罐是一種儲能裝置，它是熔鹽蓄熱系統的主要設備之一。目前，熔鹽蓄熱系統主要採用雙罐系統，即蓄熱系統中設置有高溫熔鹽罐和低溫熔鹽罐。蓄熱過程中，低溫熔鹽罐的熔鹽被輸送至熱源端換熱設備中加熱變成高溫熔鹽，隨後高溫熔鹽儲存在高溫熔鹽罐中，需要用熱時，高溫熔鹽從高溫儲鹽罐中輸出並進入用熱端換熱設備進行熱交換，釋放熱量後變成低溫熔鹽回到低溫儲鹽罐中繼續下一回循環。

隨著熔鹽蓄熱技術的不斷成熟和發展，熔鹽蓄熱系統在工程應用上的規模越來越大，相應地也要求配置大容量的熔鹽罐來維持系統的運行。為了防止熔鹽罐中熔鹽凝固，通常在熔鹽罐底部設置浸沒式電加熱器對罐中蓄熱熔鹽直接進行加熱，使熔鹽溫度不低於其凝固點溫度，因此需要在熔鹽罐底部預留一定深度的熔鹽將電加熱器的金屬部件浸沒。例如，在美國加利福尼亞州的太陽能熱發電試驗電站Solar Two的雙罐熔鹽蓄熱系統中，每個熔鹽罐都有約1米深的熔鹽長期殘留在罐底，導致熔鹽罐的有效蓄熱容積僅有罐容積的85％。預留在熔鹽罐底部的熔鹽不能用於蓄熱換熱，屬於無效熔鹽，且熔鹽罐的體積越大，無效熔鹽量也就越大，這將導致熔鹽蓄熱系統的蓄熱性能降低，以及投資成本增加。

經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN20298422U，公告日2013-05-08，提供了一種熔鹽儲熱裝置，其特徵是主熔鹽罐的底部與副熔鹽罐的底部通過連接管道連通，熔鹽泵安裝在副熔鹽罐的出料口處，通過主熔鹽罐和副熔鹽罐共同存儲熔鹽，主熔鹽罐的主要作用是儲存，副熔鹽罐的主要作用是輸送；中國專利文獻號CN203561259U，公告日2014-04-23，提供了一種節約型熔鹽罐，其特徵是電加熱器 設置在圓柱形罐體內底部，熔鹽泵吸入管設置在圓柱形罐體內，圓柱形罐體的底部設有圓錐形罐底，圓錐形罐底與圓柱形罐體的連接處位於電加熱器的下方，熔鹽罐基礎與圓錐形罐底之間為中空結構；中國專利文獻號CN203572066U，公告日2014-04-30，提供了一種高可利用率的熔鹽儲存容器，其特徵是在兩個儲罐內設有熔鹽，每個儲罐頂部設有液下泵，兩個液下泵之間設有熔鹽加熱器，儲罐的底部為階梯底部，液下泵的葉輪置於階梯底部最低處。

然而，上述現有技術要麼設備佔地面積較大，投資成本較高，要麼製造工藝複雜，改進優勢不明顯，因而限制了相應技術方案的推廣使用。

技術實現要素：

本實用新型針對現有技術中存在的設備佔地面積較大，投資成本較高或者製造工藝複雜，改進優勢不明顯等技術問題，提供一種固液蓄熱介質組合式熔鹽儲罐，固體與液體蓄熱介質相組合、蓄熱性能好、結構簡單且成本低廉。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是：一種固液蓄熱介質組合式熔鹽儲罐，包括儲鹽罐、保溫層、電加熱器、輔助儲能槽、熔鹽泵、攪拌器、入鹽口、排鹽口、熔鹽、頂蓋、殼體和底板，

所述儲鹽罐的頂端設有頂蓋，所述頂蓋的中心嵌入設有攪拌器，所述頂蓋的表面位於攪拌器與入鹽口的中心線之間嵌入設有熔鹽泵；

所述儲鹽罐的內壁為殼體；所述殼體的外表面和頂蓋的外表面均設有保溫層，所述儲鹽罐的內部底端設有底板，所述底板設有輔助儲能槽；

所述儲鹽罐的下部一側穿過保溫層和殼體嵌入設有排鹽口和電加熱器，所述電加熱器位於輔助儲能槽的上方。

作為優選，所述電加熱器為浸沒式電加熱器。

作為優選，所述保溫層的材質為矽酸鋁纖維氈、無石棉矽酸鈣或氣凝膠氈。

作為優選，所述電加熱器與輔助儲能槽之間存在10～20mm的間隙，所述的輔助儲熱槽4的材質與儲鹽罐的材質相同。

作為優選，所述輔助儲熱槽內部擺放或填充蓄熱磚或蓄熱材料，材質為氧化鎂 (MgO)、氧化鋁礬土(Al2O3)、氧化矽(SiO2)或其組合或其他價格便宜、比熱容大、穩定可靠的蓄熱材料或其組合。

作為優選，所述熔鹽為兩種或兩種以上無機鹽混合物的熔融態液體。

與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果是：本實用新型採用低廉的蓄熱磚替代了用於浸沒電加熱器的大部分無效熔鹽，所述的蓄熱磚具有導熱性能好，比熱容較高的優點，蓄熱磚在熔鹽傳熱蓄熱系統儲能裝置中的使用不僅能夠滿足蓄熱需求，還可降低投資成本，有助於本實用新型的大規模推廣應用。

附圖說明

圖1是本實用新型的主視圖；

圖2是本實用新型輔助儲熱槽一種排列方式的剖視圖；

圖3是本實用新型輔助儲熱槽另一種排列方式的剖視圖；

圖4是本實用新型輔助儲熱槽的結構圖；

圖5是本實用新型輔助儲熱槽的爆炸圖。

圖中1-儲鹽罐，2-保溫層，3-電加熱器，4-輔助儲能槽，5-熔鹽泵，6-攪拌器，7-入鹽口，8-排鹽口，9-熔鹽，10-頂蓋，11-殼體，12-底板。

具體實施方式

為使本領域技術人員更好的理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作詳細說明。

實施例1：

本實用新型的實施例公開了一種固液蓄熱介質組合式熔鹽儲罐，如圖所示，包括儲鹽罐1、保溫層2、電加熱器3、輔助儲能槽4、熔鹽泵5、攪拌器6、入鹽口7、排鹽口8、熔鹽9、頂蓋10、殼體11和底板12，

儲鹽罐1的頂端設有頂蓋10，頂蓋10的中心嵌入設有攪拌器6，頂蓋10的表面位於攪拌器6與入鹽口7的中心線之間嵌入設有熔鹽泵5；

儲鹽罐1的內壁為殼體11；殼體11的外表面和頂蓋10的外表面均設有保溫層 2，儲鹽罐1的內部底端設有底板12，底板12設有輔助儲能槽4；

儲鹽罐1的下部一側穿過保溫層2和殼體11嵌入設有排鹽口8和電加熱器3，電加熱器3位於輔助儲能槽4的上方。

本實施例中，電加熱器3為浸沒式電加熱器。

本實施例中，保溫層2的材質為矽酸鋁纖維氈、無石棉矽酸鈣或氣凝膠氈。

本實施例中，電加熱器3與輔助儲能槽4之間存在10～20mm的間隙，的輔助儲熱槽4的材質與儲鹽罐1的材質相同。

本實施例中，輔助儲熱槽4內部擺放或填充蓄熱磚或蓄熱材料，材質為氧化鎂(MgO)、氧化鋁礬土(Al2O3)、氧化矽(SiO2)或其組合或其他價格便宜、比熱容大、穩定可靠的蓄熱材料或其組合。

本實施例中，熔鹽為兩種或兩種以上無機鹽混合物的熔融態液體。

本實施例中，輔助儲熱槽布置在罐底，並有多種安置排列方式。通常情況下熔鹽泵與攪拌器會從熔鹽罐頂延伸到罐底，為了防止輔助儲熱槽阻礙熔鹽泵及攪拌器的使用，輔助儲熱槽有兩種設計方案：1)為帶有螺紋紐蓋的圓形槽，直徑為罐體直徑的1/3-1/5左右，高度可根據罐體及熔鹽儲量進行相應的設置，一般為罐體高度的1/6，取3-5個輔助儲熱槽圍繞罐底中心布置，每兩個輔助儲熱槽的間隔為30-50cm；2)為帶有中空螺紋紐蓋的中空環形槽，直徑為罐體直徑的1/2左右，高度可根據罐體及熔鹽儲量進行相應的設置，一般為罐體高度的1/6，布置在罐底中央，環形槽的內圓直徑要大於熔鹽泵和攪拌器底部的工作範圍。

本實施例中，熔鹽儲罐主要用於儲存熔鹽傳熱蓄熱系統的蓄熱熔鹽。

在本實施例中，所述的固液蓄熱介質組合式儲能裝置作為太陽能熱發電站熔鹽傳熱蓄熱系統或熔鹽蓄熱式電加熱供暖系統的低溫熔鹽罐。為了保證低溫熔鹽罐中的熔鹽溫度不低於其凝固點溫度，需要採用電加熱器對熔鹽進行加熱，以防止熔鹽凝固。首先開啟電加熱器，電加熱器將電能轉換為熱能並傳遞給熔鹽和蓄熱磚，使熔鹽罐內的溫度保持在設定值以上。在加熱過程中，通過攪拌器的攪拌作用使儲鹽罐內不同空間位置的熔鹽溫度均勻分布，達到消除罐內溫度梯度的效果。

實施例2：

與實施例1的特徵相同，所述的固液蓄熱介質組合式儲能裝置作為熔鹽蓄熱式電加熱供暖系統的高溫熔鹽罐。在電力系統用電低谷時段，開啟電加熱器對熔鹽和蓄熱磚進行加熱，低溫熔鹽升溫後變成高溫熔鹽，然後熔鹽泵將高溫熔鹽輸送至用熱端換熱設備加熱循環水供熱用戶採暖。

以上通過實施例對本實用新型進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的示例性實施例，不能被認為用於限定本實用新型的實施範圍。本實用新型的保護範圍由權利要求書限定。凡利用本實用新型所述的技術方案，或本領域的技術人員在本實用新型技術方案的啟發下，在本實用新型的實質和保護範圍內，設計出類似的技術方案而達到上述技術效果的，或者對申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本實用新型的專利涵蓋保護範圍之內。