[发明专利]一种利用蒸汽加热熔盐的换热器及方法

说明书

本发明涉及利用蒸汽加热熔盐的换热器，包括换热内管、外管连接槽、换热外管、外管连接管和熔盐排放管道；中空的换热内管由若干个垂直设置的U形管道串接而成；外管连接槽分别设置于每个U形管道的下方，与U形管道相对应；每个U形管道均包括两个直线管段以及连通两个直线管段下端口的弧形弯管段；弧形弯管段设置于对应的外管连接槽中，直线管段外部均套设有换热外管；对应于同一个U形管道的换热外管下部和外管连接槽上部连通；于相邻的U形管道之间，通过外管连接管连通相邻的换热外管。本发明的有益效果是：本发明由垂直设置的换热内管和换热外管组成，换热内管通蒸汽，换热外管通熔盐，换热效率高。

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及一种用于蒸汽加热的熔盐换热器。

背景技术

储热技术是以储热材料为媒介将太阳能光热、地热、工业余热、低品位废热等热能储存起来，在需要的时候释放，力图解决由于时间、空间或强度上的热能供给与需求间不匹配所带来的问题，最大限度地提高整个系统的能源利用率而逐渐发展起来的一种技术。常见的储能蓄热技术主要有蒸汽蓄热技术、熔盐蓄热技术、相变材料蓄热技术以及固体材料蓄热技术等。目前熔盐储热技术已成功应用在光热发电领域以及供暖领域。在光热发电领域，主要利用太阳能来加热熔盐储热；在供暖领域，主要利用谷电来加热熔盐储热。放热时，熔盐通过管壳式换热器加热给水，产生高温水或蒸汽，用来供暖或者发电。

申请号为CN201721190502.0的实用新型专利公开了一种蒸汽熔盐换热器，采用熔盐换热常用的管壳式换热器，在小型工况下，熔盐流速慢，换热效率低，难以满足换热要求。在壳体内部设有折流挡板，在停机时部分熔盐将受到阻挡，无法排出，导致阻塞。申请号为201810232294.9的发明专利公开了一种超临界水与熔融盐换热器装置，其中熔盐无法依靠重力全部排出，会有熔盐滞留在管道中，在设备停运后熔盐将会凝固导致管道阻塞。申请号为CN201811652797.8的发明专利公开了一种应用于小型熔盐储热系统的套管式换热器，其中熔盐通过较小倾斜角度自排，由于熔盐有一定的粘性，整个设备排空需要很长时间，增加了运行成本。熔盐走内管侧，万一熔盐发生凝固，难以加热融化，维护检修很不方便。换热器外管两端通过法兰固定在内管上，但由于内管和外管温度不一样，两管的膨胀量不一致，将产生应力，导致设备损坏。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种利用蒸汽加热熔盐的换热器及方法，换热器停机时能够及时排空熔盐防止凝固，并避免内外管膨胀程度不一致而产生损坏。

这种利用蒸汽加热熔盐的换热器，包括换热内管、外管连接槽、换热外管、外管连接管和熔盐排放管道；中空的换热内管由若干个垂直设置的U形管道串接而成；外管连接槽分别设置于每个U形管道的下方，与U形管道相对应；每个U形管道均包括两个直线管段以及连通两个直线管段下端口的弧形弯管段；弧形弯管段设置于对应的外管连接槽中，直线管段外部均套设有换热外管；对应于同一个U形管道的换热外管下部和外管连接槽上部连通；于相邻的U形管道之间，通过外管连接管连通相邻的换热外管；每个外管连接槽的下部分别与熔盐排放管道连通，熔盐排放管道上设置有熔盐排放阀。

作为优选：于相邻的两个U形管道之间，通过内管弯头连通相邻的两个直线管段的上端口，并且直线管段的上端口与内管弯头通过焊接连通。

作为优选：换热外管、外管连接槽、外管连接管、熔盐排放管道以及熔盐排放阀上均设有电伴热部件；换热外管、外管连接槽与换热内管之间形成熔盐流道。

作为优选：外管连接管呈倾斜布置，外管连接管的流入端口高于外管连接管的流出端口。

作为优选：将换热内管的一末端所在的直线管段作为入口管段，并将入口管段的上端口作为热蒸汽入口；将换热内管的另一末端所在的直线管段作为出口管段，并将出口管段的上端口作为冷蒸汽出口。

作为优选：入口管段外部套设的换热外管上部设有熔盐出口；出口管段外部套设的换热外管上部设有熔盐入口。