单罐熔盐储热蒸发器的换热系统的制作方法

本技术涉及熔盐储能，具体涉及一种单罐熔盐储热蒸发器的换热系统。

背景技术：

1、熔盐储能是一种将化学能转化为热能，然后再转化为电能或其他介质热能的技术；其基本原理是将熔盐加热至高温，储存热能(以三元盐为例，储存温度为535℃时，1吨熔盐可以储存热能120kwh左右)，当需要电能或其他介质热能时，将热能转化为电能或其他介质热能。熔盐储能的核心是盐类的高温熔融特性，使得能量能够以高温高热效率进行转换和储存，灵活性较高，能够快速响应能源波动，并平滑维持系统稳定。熔盐储能作为一种先进的高温储能技术，具备低成本、无污染等优势，除光热发电领域外，在供暖、供蒸汽、火电机组灵活改造等领域有着广阔的应用前景。

2、传统的熔盐储热技术主要采取冷热双罐系统(热熔盐罐与冷熔盐罐)储热的方式，储热时将冷熔盐罐里面的熔盐进行加热，加完热的熔盐导入热熔盐罐；释热时将热熔盐罐里的熔盐导出进行换热，换完热的熔盐再回到冷熔盐罐内。目前双罐熔盐储热技术应用较为成熟，但是其存在投资成本高，投资回收周期长，设备占地面积大，运行管理繁琐，产汽速度慢，维修困难等缺点。鉴于此，很多生产厂家开始研究单罐熔盐储热技术，例如中国专利201610168408.9中就公开了一种熔盐储热的单罐内置换热谷电热水锅炉；其采用单罐内置的换热方案，使得加热的熔盐在熔盐罐中流动，并在熔盐罐中实现与换热管之间的换热，从而有效节约材料成本。但是，该热水锅炉将熔盐罐的内部分隔成低温区、电加热区、换热区和低温抽吸区，并通过设置熔盐泵及熔盐传输管道来实现熔盐在熔盐罐内的流动循环，整体体积较大，而且熔盐的凝固点通常在120-220℃，熔盐传输管道存在凝固冻堵风险，后期维护成本高。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中存在的上述问题，本申请提供了一种单罐熔盐储热蒸发器的换热系统。本申请的换热系统包括设于熔盐罐内部的电加热器和换热管，以及设于电加热器和换热管之间的导流围栏；其中，导流围栏上下开口，并包围于换热管的外侧，将熔盐罐内部划分成高温区和低温区，从而使得在熔盐放热时，可以利用冷热熔盐的密度差形成压力差，促使熔盐流动，实现熔盐在熔盐罐内部的自然循环，此时不需要再另外设置熔盐泵及管道，无熔盐凝固冻堵风险；此外，该换热系统的绝大部分设备布置在熔盐罐内部，整体结构紧凑，可以减小蒸发器的占地面积，降低投资成本，且后期检修方便。

2、本申请的技术方案为：

3、单罐熔盐储热蒸发器的换热系统，包括设于熔盐罐内部的换热管和一组沿周向均匀间隔分布的电加热器；所述电加热器环绕于所述换热管的外侧，用于对熔盐罐中的熔盐进行加热；所述换热管和电加热器之间设有导流围栏；所述导流围栏上下开口，包围于换热管的外侧；所述导流围栏内部的空间为低温区，所述熔盐罐和导流围栏之间的空间为高温区；所述电加热器位于高温区内，所述换热管位于低温区内；所述换热管的进水口通过进水管道连接至给水泵的出水口，所述给水泵的进水口连接至供水装置的出水口。

4、与现有技术相比，本申请的单罐熔盐储热蒸发器的换热系统包括设于熔盐罐内部的电加热器和换热管，以及设于电加热器和换热管之间的导流围栏；其中，导流围栏上下开口，并包围于换热管的外侧，将熔盐罐内部划分成高温区和低温区，从而使得在熔盐放热时，可以利用冷热熔盐的密度差形成压力差，促使熔盐流动(熔盐放热时，低温区内的熔盐会与换热管进行换热，将换热管内的水加热变成蒸汽，此时熔盐温度下降，密度增大，向熔盐罐底部流动，而高温区内的熔盐由于温度相对较高、密度较小，向熔盐罐顶部流动，高温熔盐在熔盐罐顶部堆积后，又会从导流围栏上方开口进入导流围栏内，形成自然流动回路)，实现熔盐在熔盐罐内部的自然循环，此时不需要再另外设置熔盐泵及管道，无熔盐凝固冻堵风险；此外，该换热系统的绝大部分设备布置在熔盐罐内部，整体结构紧凑，可以减小蒸发器的占地面积，降低投资成本，且后期检修方便。

5、作为优化，前述的单罐熔盐储热蒸发器的换热系统中，所述供水装置包括原水箱、纯水箱，以及设于原水箱和纯水箱之间的净水器；所述净水器用于对原水箱内的水进行净化，以输出纯水；所述给水泵的进水口通过出水管道连接至纯水箱的出水口。原水箱内的水经供水装置处理后，水质能够符合gb/t1576-2018标准，从而可以确保换热系统运行的安全和稳定性。

6、作为优化，前述的单罐熔盐储热蒸发器的换热系统中，所述换热管固定于中心管板上，且换热管的进水口和出水口均从中心管板上引出；所述中心管板与熔盐罐的上盖板可拆连接。由此，当换热管损坏需要更换时，可以直接将中心管板向上提起，把换热管从顶部拉出，而不需要切割熔盐罐罐体，检修非常方便。进一步的，所述中心管板的顶部对称设有2个吊环。由此，在后期检修时，可以将吊绳装入吊环内，然后使用行车将中心管板吊起、移动，操作较为方便。进一步的，所述换热管的进水口处设有安全阀。当压力超过安全阀整定值时，安全阀自动起跳，保证了换热系统的使用可靠性。

7、作为优化，前述的单罐熔盐储热蒸发器的换热系统中，所述导流围栏由4块导流板依次首尾相接，围成方形。此时，结构简单、便于批量生产。进一步的，所述导流围栏的两侧分别设有2根支撑杆，所述支撑杆固定于熔盐罐的底部。装配方便，且安装牢固度高。

8、作为优化，前述的单罐熔盐储热蒸发器的换热系统中，所述电加热器的数量为6个，且每个电加热器上分别设有2个d热电偶。当检测到电加热器管的中心熔盐温度超过设定温度值时，电加热器自动停止加热，保证了电加热器的使用寿命。进一步的，所述电加热器固定于熔盐罐的上盖板上。此时，安装方便，易于实施。

技术特征：

1.单罐熔盐储热蒸发器的换热系统，其特征在于：包括设于熔盐罐(1)内部的换热管(2)和一组沿周向均匀间隔分布的电加热器(3)；所述电加热器(3)环绕于所述换热管(2)的外侧，用于对熔盐罐(1)中的熔盐进行加热；所述换热管(2)和电加热器(3)之间设有导流围栏(5)；所述导流围栏(5)上下开口，包围于换热管(2)的外侧；所述导流围栏(5)内部的空间为低温区，所述熔盐罐(1)和导流围栏(5)之间的空间为高温区；所述电加热器(3)位于高温区内，所述换热管(2)位于低温区内；所述换热管(2)的进水口通过进水管道连接至给水泵(6)的出水口，所述给水泵(6)的进水口连接至供水装置(7)的出水口。

2.根据权利要求1所述的单罐熔盐储热蒸发器的换热系统，其特征在于：所述供水装置(7)包括原水箱(701)、纯水箱(702)，以及设于原水箱(701)和纯水箱(702)之间的净水器(703)；所述净水器(703)用于对原水箱(701)内的水进行净化；所述给水泵(6)的进水口通过出水管道连接至纯水箱(702)的出水口。

3.根据权利要求1所述的单罐熔盐储热蒸发器的换热系统，其特征在于：所述换热管(2)固定于中心管板(11)上，且换热管(2)的进水口和出水口均从中心管板(11)上引出；所述中心管板(11)与熔盐罐(1)的上盖板(103)可拆连接。

4.根据权利要求3所述的单罐熔盐储热蒸发器的换热系统，其特征在于：所述中心管板(11)的顶部对称设有2个吊环(12)。

5.根据权利要求1所述的单罐熔盐储热蒸发器的换热系统，其特征在于：所述导流围栏(5)由4块导流板依次首尾相接，围成方形。

6.根据权利要求5所述的单罐熔盐储热蒸发器的换热系统，其特征在于：所述导流围栏(5)的两侧分别设有2根支撑杆(15)，所述支撑杆(15)固定于熔盐罐(1)的底部。

7.根据权利要求3所述的单罐熔盐储热蒸发器的换热系统，其特征在于：所述换热管(2)的进水口处设有安全阀(14)。

8.根据权利要求1所述的单罐熔盐储热蒸发器的换热系统，其特征在于：所述电加热器(3)的数量为6个，且每个电加热器(3)上分别设有2个d热电偶(301)。

9.根据权利要求8所述的单罐熔盐储热蒸发器的换热系统，其特征在于：所述电加热器(3)固定于熔盐罐(1)的上盖板(103)上。

技术总结本技术公开了一种单罐熔盐储热蒸发器的换热系统，包括设于熔盐罐内部的换热管和一组沿周向均匀间隔分布的电加热器；所述电加热器环绕于换热管的外侧，用于对熔盐罐中的熔盐进行加热；所述换热管和电加热器之间设有导流围栏；所述导流围栏上下开口，并包围于换热管的外侧；所述导流围栏内部的空间为低温区，所述熔盐罐和导流围栏之间的空间为高温区；所述电加热器位于高温区内，所述换热管位于低温区内；所述换热管的进水口通过进水管道连接至给水泵的出水口，所述给水泵的进水口连接至供水装置的出水口。在熔盐放热时，可以利用冷热熔盐的密度差形成压力差，促使熔盐流动，实现熔盐在熔盐罐内部的自然循环。技术研发人员：张宏,沈航,翁新军,宋二乔,陈保全,张晨,周文,黄诚蔚受保护的技术使用者：浙江大通清洁能源装备制造有限公司技术研发日：20240425技术公布日：2024/12/12