本發(fā)明涉及熔鹽罐預(yù)熱領(lǐng)域，特別涉及一種熔鹽罐預(yù)熱系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、熔鹽罐預(yù)熱是熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)。熔鹽作為一種高效的儲(chǔ)能介質(zhì)，具有高熔點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)熱性能，被廣泛應(yīng)用于太陽能光熱發(fā)電、工業(yè)余熱回收等領(lǐng)域。熔鹽使用溫度可達(dá)450℃～600℃，凝固點(diǎn)一般在130℃～230℃。由于初次使用時(shí)的熔鹽需要加熱至熔融狀態(tài)后再進(jìn)入儲(chǔ)罐，而儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度為常溫，罐體與熔鹽之間的溫差較大，極易造成儲(chǔ)罐因瞬間過熱產(chǎn)生應(yīng)力破裂或變形的現(xiàn)象，從而影響罐體的使用壽命。若預(yù)熱達(dá)不到要求，不僅會(huì)造成熔鹽的浪費(fèi)，不利于熔鹽的循環(huán)使用，還會(huì)增加熔鹽儲(chǔ)罐清理和維護(hù)的費(fèi)用，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起儲(chǔ)罐乃至整個(gè)光熱電站的失效，造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)熔鹽罐進(jìn)行預(yù)熱是確保熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵步驟。

2、傳統(tǒng)解決辦法多采用罐本體電伴熱或熱風(fēng)預(yù)熱等方式對(duì)熱熔鹽罐(運(yùn)行溫度565℃)和冷熔鹽罐(運(yùn)行溫度290℃)進(jìn)行單獨(dú)或串聯(lián)加熱。電伴熱使用及維護(hù)成本高、壽命低且效率低。熱風(fēng)預(yù)熱的熱風(fēng)依靠燃燒天然氣來供熱，成本高且不環(huán)保，增加碳排放。

3、熔鹽罐預(yù)熱對(duì)溫度要求嚴(yán)格，調(diào)控難度大。要求罐本體最大溫升速率為1.7℃/h；熔鹽罐罐底任意兩個(gè)熱電偶溫差最大不超過35℃；熔鹽罐罐頂任意兩個(gè)熱電偶溫差最大不超過35℃；熔鹽罐罐體內(nèi)相鄰兩個(gè)熱電偶任的溫差最大不超過20℃；熔鹽罐罐體內(nèi)任意兩個(gè)熱電偶任的溫差最大不超過45℃。現(xiàn)有的預(yù)熱方法無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的溫度調(diào)控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種熔鹽罐預(yù)熱系統(tǒng)及方法，以達(dá)到降低了碳排放和預(yù)熱成本，同時(shí)適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境工況，實(shí)現(xiàn)熔鹽罐預(yù)熱的精準(zhǔn)溫控的目的。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種熔鹽罐預(yù)熱系統(tǒng)，包括定日鏡、吸熱器、輔助加熱裝置、緩沖罐、熱熔鹽罐、冷熔鹽罐、空氣罐和風(fēng)機(jī)，所述定日鏡用于聚集太陽光并反射至吸熱器，所述吸熱器用于吸收太陽光并聚集熱量加熱空氣；所述吸熱器通過管路一連接輔助加熱裝置，所述輔助加熱裝置通過管路二連接緩沖罐，所述緩沖罐通過管路三連接熱熔鹽罐，所述熱熔鹽罐通過管路四連接冷熔鹽罐，所述冷熔鹽罐通過管路五連接空氣罐，所述空氣罐通過管路六連接風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)通過管路七連接吸熱器；

4、所述輔助加熱裝置前后的管路一和管路二之間設(shè)置支路一，所述支路一上設(shè)置動(dòng)力閥一，所述管路三和管路四之間設(shè)置支路二，所述支路二上設(shè)置動(dòng)力閥二，所述管路四和管路五之間設(shè)置支路三，所述支路三上設(shè)置動(dòng)力閥三，所述管路一和管路七之間設(shè)置支路四，所述支路四上設(shè)置動(dòng)力閥四；所述管路一上位于輔助加熱裝置入口處設(shè)置動(dòng)力閥五，所述管路四上位于冷熔鹽罐入口處設(shè)置動(dòng)力閥六，所述管路七上位于吸熱器入口處設(shè)置動(dòng)力閥七。

5、上述方案中，所述輔助加熱裝置為電加熱器或燃?xì)庋a(bǔ)燃裝置。

6、一種熔鹽罐預(yù)熱方法，采用如上所述的一種熔鹽罐預(yù)熱系統(tǒng)，包括如下五種工況：

7、工況一：正常晴天工況下，定日鏡反射太陽光，聚集到吸熱器表面，加熱空氣；利用吸熱器獨(dú)立加熱空氣預(yù)熱熱熔鹽罐和冷熔鹽罐；

8、工況二：早晚或多云時(shí)，太陽光線弱的工況下，啟動(dòng)輔助加熱裝置配合吸熱器共同預(yù)熱熱熔鹽罐和冷熔鹽罐；

9、工況三：陰雨天氣或夜晚，吸熱器無法工作時(shí)，采用輔助加熱裝置獨(dú)立加熱空氣預(yù)熱熱熔鹽罐和冷熔鹽罐；

10、工況四，當(dāng)冷熔鹽罐溫度達(dá)不到要求時(shí)，在工況一、工況二或工況三的基礎(chǔ)上，使進(jìn)入熱熔鹽罐的部分空氣直接進(jìn)入冷熔鹽罐，提高進(jìn)入冷熔鹽罐的空氣溫度；

11、工況五，當(dāng)冷熔鹽罐提前達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，預(yù)熱空氣不再進(jìn)入冷熔鹽罐，直接進(jìn)入空氣罐，再進(jìn)入風(fēng)機(jī)，形成一個(gè)循環(huán)。

12、進(jìn)一步的技術(shù)方案中，工況一時(shí)，打開動(dòng)力閥一、動(dòng)力閥六、動(dòng)力閥七，關(guān)閉動(dòng)力閥五、動(dòng)力閥二、動(dòng)力閥三、動(dòng)力閥四，開啟風(fēng)機(jī)；空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)、吸熱器、動(dòng)力閥一、緩沖罐先進(jìn)入熱熔鹽罐，再經(jīng)動(dòng)力閥六進(jìn)入冷熔鹽罐，最終進(jìn)入空氣罐，再進(jìn)入風(fēng)機(jī)，形成一個(gè)循環(huán)。

13、進(jìn)一步的技術(shù)方案中，工況二時(shí)，關(guān)閉動(dòng)力閥一，打開動(dòng)力閥五，預(yù)熱空氣將經(jīng)過輔助加熱裝置進(jìn)一步加熱空氣，滿足預(yù)熱溫度需求。

14、進(jìn)一步的技術(shù)方案中，工況三時(shí)，在工況二的基礎(chǔ)上，關(guān)閉動(dòng)力閥七，打開動(dòng)力閥四，預(yù)熱空氣不再經(jīng)過吸熱器，直接進(jìn)入輔助加熱裝置，形成一個(gè)新的預(yù)熱循環(huán)。

15、進(jìn)一步的技術(shù)方案中，工況四時(shí)，在工況一、工況二或工況三的基礎(chǔ)上，打開動(dòng)力閥二，并調(diào)節(jié)預(yù)熱空氣流量，使預(yù)熱空氣分別經(jīng)過動(dòng)力閥二和動(dòng)力閥六混合后進(jìn)入冷熔鹽罐。

16、進(jìn)一步的技術(shù)方案中，工況五時(shí)，在工況一、工況二、工況三或工況四的基礎(chǔ)上，關(guān)閉動(dòng)力閥二和動(dòng)力閥六，打開動(dòng)力閥三，預(yù)熱空氣不再進(jìn)入冷熔鹽罐。

17、更進(jìn)一步的技術(shù)方案中，熔鹽罐罐頂、罐壁和罐底布置若干溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熔鹽罐溫度變化；根據(jù)熔鹽罐的溫度均值和熔鹽罐罐壁溫度與罐底溫度的最大差值控制熔鹽罐預(yù)熱過程中的進(jìn)氣溫度和進(jìn)氣質(zhì)量流量；當(dāng)熔鹽罐罐壁溫度與罐底溫度的最大差值較小時(shí)，增大進(jìn)氣溫度和進(jìn)氣質(zhì)量流量，使熔鹽罐快速提升溫度，減少預(yù)熱時(shí)長(zhǎng)；當(dāng)最大差值較大時(shí)，減小進(jìn)氣溫度和進(jìn)氣質(zhì)量流量，降低罐壁和罐底的溫差；實(shí)現(xiàn)預(yù)熱過程中熔鹽罐溫升及溫差的控制，滿足熔鹽罐預(yù)熱對(duì)溫度的要求。

18、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種熔鹽罐預(yù)熱系統(tǒng)及方法具有如下有益效果：

19、(1)本發(fā)明利用聚光太陽能加熱空氣，達(dá)到預(yù)熱熔鹽罐的目的，節(jié)省了天然氣，降低成本和碳排放；

20、(2)本發(fā)明設(shè)置輔助電加熱器或燃?xì)庋a(bǔ)燃裝置，可實(shí)現(xiàn)夜晚和陰雨天氣下或吸熱器功率不足時(shí)繼續(xù)預(yù)熱熔鹽罐；

21、(3)本發(fā)明設(shè)置多個(gè)動(dòng)力閥，可實(shí)現(xiàn)冷、熱熔鹽罐預(yù)熱溫度和流量的調(diào)節(jié)，適應(yīng)各種環(huán)境及復(fù)雜工況下的熔鹽罐預(yù)熱需求，同時(shí)在滿足冷熔鹽罐的預(yù)熱需求后，實(shí)現(xiàn)熱熔鹽罐的獨(dú)立預(yù)熱，預(yù)熱效率更高；

22、(4)本發(fā)明熔鹽罐預(yù)熱控制方案可根據(jù)熔鹽罐整體溫度均值以及罐壁罐底最大差值交替耦合調(diào)控，實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣溫度和進(jìn)氣質(zhì)量流量的階梯自動(dòng)控制；

23、(5)本發(fā)明可根據(jù)輸入進(jìn)氣溫度和流量實(shí)時(shí)進(jìn)行溫度均值和差值的反饋，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)熱進(jìn)程的調(diào)控，控制簡(jiǎn)潔高效。

技術(shù)特征：

1.一種熔鹽罐預(yù)熱系統(tǒng)，其特征在于，包括定日鏡、吸熱器、輔助加熱裝置、緩沖罐、熱熔鹽罐、冷熔鹽罐、空氣罐和風(fēng)機(jī)，所述定日鏡用于聚集太陽光并反射至吸熱器，所述吸熱器用于吸收太陽光并聚集熱量加熱空氣；所述吸熱器通過管路一連接輔助加熱裝置，所述輔助加熱裝置通過管路二連接緩沖罐，所述緩沖罐通過管路三連接熱熔鹽罐，所述熱熔鹽罐通過管路四連接冷熔鹽罐，所述冷熔鹽罐通過管路五連接空氣罐，所述空氣罐通過管路六連接風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)通過管路七連接吸熱器；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔鹽罐預(yù)熱系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助加熱裝置為電加熱器或燃?xì)庋a(bǔ)燃裝置。

3.一種熔鹽罐預(yù)熱方法，采用如權(quán)利要求1所述的一種熔鹽罐預(yù)熱系統(tǒng)，其特征在于，包括如下五種工況：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熔鹽罐預(yù)熱方法，其特征在于，工況一時(shí)，打開動(dòng)力閥一、動(dòng)力閥六、動(dòng)力閥七，關(guān)閉動(dòng)力閥五、動(dòng)力閥二、動(dòng)力閥三、動(dòng)力閥四，開啟風(fēng)機(jī)；空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)、吸熱器、動(dòng)力閥一、緩沖罐先進(jìn)入熱熔鹽罐，再經(jīng)動(dòng)力閥六進(jìn)入冷熔鹽罐，最終進(jìn)入空氣罐，再進(jìn)入風(fēng)機(jī)，形成一個(gè)循環(huán)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熔鹽罐預(yù)熱方法，其特征在于，工況二時(shí)，關(guān)閉動(dòng)力閥一，打開動(dòng)力閥五，預(yù)熱空氣將經(jīng)過輔助加熱裝置進(jìn)一步加熱空氣，滿足預(yù)熱溫度需求。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熔鹽罐預(yù)熱方法，其特征在于，工況三時(shí)，在工況二的基礎(chǔ)上，關(guān)閉動(dòng)力閥七，打開動(dòng)力閥四，預(yù)熱空氣不再經(jīng)過吸熱器，直接進(jìn)入輔助加熱裝置，形成一個(gè)新的預(yù)熱循環(huán)。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熔鹽罐預(yù)熱方法，其特征在于，工況四時(shí)，在工況一、工況二或工況三的基礎(chǔ)上，打開動(dòng)力閥二，并調(diào)節(jié)預(yù)熱空氣流量，使預(yù)熱空氣分別經(jīng)過動(dòng)力閥二和動(dòng)力閥六混合后進(jìn)入冷熔鹽罐。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熔鹽罐預(yù)熱方法，其特征在于，工況五時(shí)，在工況一、工況二、工況三或工況四的基礎(chǔ)上，關(guān)閉動(dòng)力閥二和動(dòng)力閥六，打開動(dòng)力閥三，預(yù)熱空氣不再進(jìn)入冷熔鹽罐。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熔鹽罐預(yù)熱方法，其特征在于，熔鹽罐罐頂、罐壁和罐底布置若干溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熔鹽罐溫度變化；根據(jù)熔鹽罐的溫度均值和熔鹽罐罐壁溫度與罐底溫度的最大差值控制熔鹽罐預(yù)熱過程中的進(jìn)氣溫度和進(jìn)氣質(zhì)量流量；當(dāng)熔鹽罐罐壁溫度與罐底溫度的最大差值較小時(shí)，增大進(jìn)氣溫度和進(jìn)氣質(zhì)量流量，使熔鹽罐快速提升溫度，減少預(yù)熱時(shí)長(zhǎng)；當(dāng)最大差值較大時(shí)，減小進(jìn)氣溫度和進(jìn)氣質(zhì)量流量，降低罐壁和罐底的溫差；實(shí)現(xiàn)預(yù)熱過程中熔鹽罐溫升及溫差的控制，滿足熔鹽罐預(yù)熱對(duì)溫度的要求。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種熔鹽罐預(yù)熱系統(tǒng)及方法，預(yù)熱系統(tǒng)包括定日鏡、吸熱器、輔助加熱裝置、緩沖罐、熱熔鹽罐、冷熔鹽罐、空氣罐和風(fēng)機(jī)，定日鏡用于聚集太陽光并反射至吸熱器，吸熱器用于吸收太陽光并聚集熱量加熱空氣；吸熱器、輔助加熱裝置、緩沖罐、熱熔鹽罐、冷熔鹽罐、空氣罐和風(fēng)機(jī)通過管路連接形成空氣流通回路；各級(jí)管路上設(shè)置并聯(lián)支路，管路以及支路上設(shè)置動(dòng)力閥，本發(fā)明利用聚光太陽能加熱空氣，達(dá)到預(yù)熱熔鹽罐的目的，節(jié)省了天然氣，降低成本和碳排放；設(shè)置多個(gè)動(dòng)力閥，可實(shí)現(xiàn)冷、熱熔鹽罐預(yù)熱溫度和流量的調(diào)節(jié)，適應(yīng)各種環(huán)境及復(fù)雜工況下的熔鹽罐預(yù)熱需求，在滿足冷熔鹽罐的預(yù)熱需求后，實(shí)現(xiàn)熱熔鹽罐的獨(dú)立預(yù)熱，預(yù)熱效率更高。

技術(shù)研發(fā)人員：代少猛,魏源,丁道寒,李云梅,霍曉光
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東電力建設(shè)第三工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15