[发明专利]传热储能熔盐熔化装载工艺及系统设备

说明书

传热储能熔盐熔化装载工艺及系统设备,工艺系统包括以下六个相互连接的组成部分：1)多组分熔盐原料上料、除水、混料区域；2)熔盐初熔区域；3)熔盐升温区域；4)固液混合分离及性能强化区域；5)输送及在线检测区域；6)管路、阀门和控制单元；其中，熔盐上料、除水、混料区域包括至少二个以上螺杆上料机构，每个螺杆上料机构对应一种熔盐原料组分；采用天然气熔盐换热器和固液混合化盐工艺，热效率高，熔化速率高，且熔盐腐蚀性和稳定性可得到有效控制；熔盐槽体积小，启动时间短，系统运行效率高，有效去除了关键杂质，提高了熔盐的稳定性，降低了熔盐的腐蚀性；强化熔盐性能，进一步保证熔盐质量。熔融装载速率30—70吨每小时。

技术领域

本发明涉及IPC分类中F28D7/00用于两种热交换介质的固定管状通道组件的热交换装置，尤其是传热储能熔盐熔化装载工艺及系统设备。

背景技术

太阳能热发电站(CSP)，通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置，利用太阳能加热收集装置内的液体或气体传热介质，再加热水形成蒸汽带动或者直接带动发电机发电。熔盐是其中一种重要的传热介质。

熔盐是一种由阴阳离子组成的在高温下呈液态的无机化合物，具有热容量大、流动性好，使用温度高，蒸汽压低等优点。相对于水/水蒸气，如钠或Pb-Bi等液态金属、导热油、氦气或CO2等高温气体等传热介质，熔盐是一种更具经济性和安全性的传蓄热介质。

目前在熔盐传蓄热领域，被广泛的用作传蓄热工质最为成熟的熔盐即为NaNO3-KNO3(60-40wt％)，也称为Solar Salt。这种混合硝酸盐熔点为221℃，最高使用温度接近600℃。

熔盐需要先在特定温度融化，然后在高温液态下转运至CSP电站的熔盐储罐中，根据电站的设计及运行要求，熔盐熔化装载的相应温度也有不同，如至冷罐，则一般为295℃，至热罐则为595℃。熔盐具有较强的腐蚀性，且高温下易分解。进入CSP系统中的熔盐，如果不解决腐蚀性和稳定性问题，虽然短期内不会对CSP电站的运行造成影响，但熔盐腐蚀与分解长期存在，一旦酿成事故，造成的损失将是不可估量的。因此，在这些CSP电站建造投运中面临一个重要的技术问题就是千吨乃至万吨级熔盐材料的熔融装载。

熔盐的熔融装载需解决的重要问题包括：(1)保证高速率熔融装载。对于传蓄热系统而言，熔盐的用量在千吨和万吨级，以一个装机规模为50MW，储热时间为7.5小时的电站为例，熔盐用量高达2.8万吨，熔盐熔融装载速率一般要在数十吨每小时以上。(2)保证熔融装载的经济性。要保证电站的建造成本，熔盐材料成本占比不应超过10％，熔融装载产生的附加成本应保证整个熔盐成本不成为整个电站建设的负担。(3)保证熔盐质量，即应保证最终进入熔盐储罐的熔盐满足CSP电站运行的需要，腐蚀性低，稳定性好。

已公开的相关技术较少。

中国专利申请201310334757.X提供一种熔盐罐启动预热系统及预热方法，熔盐罐启动预热系统包括冷熔盐罐、热熔盐罐、油盐换热器、天然气燃烧器、通风机、手动阀门、电磁阀门、引风机和输气管道；天然气燃烧器分别连接第一进气管道、第二进气管道以及出气口；手动阀门和电磁阀门依次安装在第一进气管道上；通风机安装在第二进气管道上；出气口位于热熔盐罐的内部；输气管道的一端密封穿过热熔盐罐的罐壁并位于热熔盐罐内部，输气管道的另一端密封穿过冷熔盐罐的罐壁并位于冷熔盐罐内部，油盐换热器安装在输气管道上；冷熔盐罐设置排烟口，排烟口与引风机连接。

中国专利申请201520666722.0公开了一种含换热、加热系统的高温储能熔盐罐，其包括一熔盐罐体，熔盐罐体设置有人工检修入口、对空呼吸孔、加料孔、防爆式电加热器、搅拌器、排放孔，以及一套用于工艺介质与熔盐罐体内熔盐进行换热的U型换热器；所述防爆式电加热器分布在熔盐罐体的两侧端以及前后端。