一种太阳能光热电站熔盐储存装置、储存系统及光热电站的制作方法

2021-03-11 12:03:13|

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[0001]
本发明涉及太阳能光热电站技术领域，特别涉及一种太阳能光热电站的熔融盐储存装置。

背景技术：

[0002]
太阳能高温热发电技术是太阳能规模利用的一个重要方向。太阳能高温热发电采用的工质有水(水蒸汽)、熔盐、空气、导热油、液态金属和其他导热介质等。其中，由于太阳光照的波动性及不连续性，太阳能光热发电系统中必须有大规模储热系统才能连续稳定发电。熔盐有使用温度高、温度范围宽、流动特性好、热容量大等特性，作为储热工质应用到储热系统中正好可以弥补太阳光照不稳定的问题，是目前应用最为广泛的太阳能储热工质。
[0003]
目前，无论是槽式、线性菲涅尔式还是塔式光热发电站，大部分均采用大型储罐存储熔盐。受限于储罐结构的限制，一般熔盐储罐的高径比不会太大，即熔盐储罐的直径往往比较大。同时目前应用最广泛的熔盐输送方法是采用长轴立式熔盐泵，即熔盐泵安装于储罐顶部的支撑平台上，从上往下深入储罐底部，其吸入口在靠近储罐底板处。由于熔盐泵运行时对储罐熔盐最低液位有要求，因此造成储罐底部存在大量不可利用的熔盐，对电站的经济性造成较大的影响。如何尽可能地减小储罐的最低使用液位是目前光热电站需要解决的问题。

技术实现要素：

[0004]
本发明提供了一种太阳能光热电站熔盐储存装置，可以解决现有技术中的上述缺陷。
[0005]
本发明的技术方案如下：
[0006]
一种太阳能光热电站熔盐储存装置，包括：用于储存熔盐的储存装置本体；所述储存装置本体内设置有至少一个熔盐泵装配件，所述熔盐泵装配件内部形成有容置熔盐泵和熔盐的容置空间，所述熔盐泵装配件设置有至少一个熔盐入口，所述熔盐入口延伸至熔盐泵的最低工作液位下方，所述容置空间的径向尺寸小于所述储存装置本体的径向尺寸；其中，当所述储存装置本体内的熔盐达到熔盐泵的最低工作液位时，在所述熔盐泵装配件的容置空间内形成负压，使所述储存装置本体内的熔盐在压力差的作用下自所述熔盐入口流入所述熔盐泵装配件，再经装配在所述容置空间内的熔盐泵泵出所述储存装置本体，从而降低了因熔盐泵最低工作液位而造成的熔盐损失。
[0007]
通过在储存装置本体内设置一个装配熔盐泵的熔盐泵装配件，使熔盐泵装配在其中的容置空间内，当储存装置本体内液位较高时，熔盐会因重力势能而自熔盐入口流入熔盐泵装配件，此时熔盐泵正常工作即可将熔盐泵出。当储存装置本体内的熔盐达到熔盐泵的最低工作液位时，熔盐泵不能将熔盐泵出，此时，通过在熔盐泵装配件的容置空间内形成负压，则储存装置本体内的熔盐会在压力差的作用下流入熔盐泵装配件内，从而使熔盐泵装配件内的熔盐液位高于熔盐泵的最低工作液位，此时熔盐泵可以工作，从而降低了因熔
盐泵的最低工作液位而造成的熔盐损失。
[0008]
其中，每一储存装置本体可以配置一个熔盐泵装配件，或者每一储存装置本体可以配置多个熔盐泵装配件(如2个、3个、4个或更多个)，熔盐泵装配件数量越多，那么可以装配更多个熔盐泵，从而可以提高熔盐泵出的效率。
[0009]
较佳的，所述熔盐泵装配件装配在所述储存装置本体顶部，且所述熔盐泵装配件设置有至少一个熔盐泵装配口，每一所述熔盐泵装配口处均设置有一熔盐泵，每一所述熔盐泵与所述熔盐泵装配件之间为密封连接。密封连接可以使熔盐泵装配件内形成一个封闭的空间，从而在形成负压时能够提高容置空间内的真空度。其中，每一熔盐泵装配件可以配置一个或多个熔盐泵，应根据熔盐泵装配件的实际尺寸进行设置。
[0010]
较佳的，所述熔盐入口设置有多个，均匀布设在所述熔盐泵装配件的周向。熔盐入口数量越多，则熔盐流入熔盐泵装配件内的速度越快，能使熔盐泵工作更加可靠。
[0011]
较佳的，所述熔盐入口设置有一熔盐止回装置，防止负压下熔盐自熔盐泵装配件内流出。
[0012]
较佳的，所述熔盐止回装置包括阀座、阀板和转轴，所述阀座设置在所述熔盐入口周侧，所述阀板盖设所述阀座，所述阀板通过所述转轴转动连接于所述熔盐泵装配件，所述阀板转动时使所述熔盐入口处于打开状态或关闭状态。
[0013]
较佳的，所述熔盐止回装置设置在所述熔盐泵装配件内，所述阀座为一环状结构，所述阀座套设在所述熔盐入口的周向，所述转轴设置在所述阀座上方的预定位置处，以使所述阀板转动至所述熔盐入口打开或关闭，所述阀板在关闭状态下时与熔盐液面之间呈一预定角度，使所述阀板被抬起后因自身重力而回坐。阀板可以通过转轴旋转使熔盐入口打开或关闭，当阀板被抬起后能够依靠阀板自身的重力回坐，保证熔盐止回装置的止回效果。
[0014]
较佳的，所述熔盐泵装配件设置有一负压接口，所述负压接口处连接一负压发生装置，负压发生装置工作时使所述熔盐泵装配件内的容置空间产生负压。
[0015]
较佳的，所述负压发生装置包括一真空泵体、变速装置和叶轮装置，所述叶轮装置与所述真空泵体之间通过变速装置相连，所述叶轮装置安装于与吸热器出口相连的熔盐下降管道上，通过熔盐下降管道内的下将熔盐的重力势能以驱动所述叶轮装置转动，并通过所述变速装置的加速作用驱动所述真空泵体工作达到抽真空的作用。本发明充分利用下降管道内熔盐的重力势能以驱动真空泵抽真空，回收了下降熔盐的重力势能，提高了能源的利用率，提高了经济性。
[0016]
一种包含如上任一所述熔盐储存装置的熔盐储存系统。
[0017]
一种包含如上任一所述熔盐储存装置或上述的熔盐储存系统的太阳能光热电站。
[0018]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0019]
第一，本发明通过在储存装置本体内设置一个装配熔盐泵的熔盐泵装配件，使熔盐泵装配在其中的容置空间内，当储存装置本体内的熔盐达到熔盐泵的最低工作液位时，通过在熔盐泵装配件的容置空间内形成负压，则储存装置本体内的熔盐会在压力差的作用下流入熔盐泵装配件内，从而使熔盐泵装配件内的熔盐液位高于熔盐泵的最低工作液位，此时熔盐泵可以工作，从而降低了因熔盐泵的最低工作液位而造成的熔盐损失，大大降低了储存装置本体内部不能利用的熔盐质量，增加了利用率。
[0020]
第二，本发明通过将叶轮装置设置在吸热器出口的熔盐下降管道上，充分利用下
降管道内熔盐的重力势能，不仅降低了熔盐对管道及设备的冲击，同时对能量进行进一步地回收利用。
[0021]
第三，本发明的熔盐泵装配件内设置熔盐止回装置，在熔盐流入熔盐泵装配件内使防止其流出。
[0022]
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0023]
图1是本发明实施例1的熔盐储存装置的示意图；
[0024]
图2是本发明实施例1的熔盐入口处的结构示意图。
[0025]
附图标记：储存装置本体100；储罐地基1；储罐保温层2；负压发生装置3；阀门4；熔盐泵5；熔盐液面6；熔盐泵装配件7；容置空间70；熔盐入口71；熔盐泵装配口72；负压接口73；熔盐止回装置8；阀座10；阀板11；转轴12；真空泵体31；变速装置32；叶轮装置33；熔盐下降管道9。
具体实施方式
[0026]
在本发明的描述中，需要说明的是，使熔盐泵能正常运行的最低液位称之为熔盐泵的“最低工作液位”。
[0027]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0028]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0029]
如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。
[0030]
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0031]
实施例1
[0032]
本实施例提供了一种太阳能光热电站熔盐储存装置，参见图1、图2，为本实施例中所述熔盐储存装置的结构示意图。所述的熔盐储存装置包括：用于储存熔盐的储存装置本体100；储存装置本体100内设置有至少一个熔盐泵装配件7，熔盐泵装配件7内部形成有容置熔盐泵和熔盐的容置空间70，熔盐泵装配件7设置有至少一个熔盐入口71，熔盐入口71延伸至熔盐泵的最低工作液位下方，容置空间70的径向尺寸小于储存装置本体100的径向尺
寸；其中，当储存装置本体100内的熔盐达到熔盐泵的最低工作液位时，在熔盐泵装配件7的容置空间内形成负压，使储存装置本体100内的熔盐在压力差的作用下自熔盐入口71流入熔盐泵装配件7，再经装配在容置空间内的熔盐泵泵出储存装置本体100，从而降低了因熔盐泵最低工作液位而造成的熔盐损失。
[0033]
通过在储存装置本体100内设置一个装配熔盐泵的熔盐泵装配件7，使熔盐泵装配在其中的容置空间70内，当储存装置本体100内液位较高时，熔盐会因重力势能而自熔盐入口71流入熔盐泵装配件7，此时熔盐泵正常工作即可将熔盐泵出。当储存装置本体100内的熔盐达到熔盐泵的最低工作液位时，熔盐泵不能将熔盐泵出，此时，通过在熔盐泵装配件7的容置空间内形成负压，则储存装置本体100内的熔盐会在压力差的作用下流入熔盐泵装配件7内，从而使熔盐泵装配件7内的熔盐液位高于熔盐泵的最低工作液位，此时熔盐泵可以工作，从而降低了因熔盐泵的最低工作液位而造成的熔盐损失。
[0034]
其中，每一储存装置本体100可以配置一个熔盐泵装配件7，或者每一储存装置本体100可以配置多个熔盐泵装配件7(如2个、3个、4个或更多个)，熔盐泵装配件7数量越多，那么可以装配更多个熔盐泵，从而可以提高熔盐泵出的效率。
[0035]
具体的，储存装置本体100为熔盐储罐，可以设置为耐高温的材料，用于储存高温熔盐，或者设置为低温熔盐储罐。储存装置本体100包括储罐地基1、储罐保温层2。熔盐泵装配件7为一套筒，安装于储存装置本体100内部，熔盐泵装配件7上部与拱顶相连或者与支架相连。
[0036]
本实施例中，熔盐泵装配件7装配在储存装置本体100顶部，且熔盐泵装配件7设置有至少一个熔盐泵装配口72，每一熔盐泵装配口72处均设置有一熔盐泵5，每一熔盐泵5与熔盐泵装配件7之间为密封连接。密封连接可以使熔盐泵装配件7内形成一个封闭的空间，从而在形成负压时能够提高容置空间70内的真空度。其中，每一熔盐泵装配件7可以配置一个或多个熔盐泵(如2个、3个、4个或更多个)，应根据熔盐泵装配件7的实际尺寸进行设置。熔盐泵5可以选择长轴立式泵。
[0037]
本实施例中，熔盐泵装配件7的熔盐入口71设置在靠近储罐地基1的位置处，从而提高储存装置本体100内熔盐的利用率。
[0038]
较佳的，熔盐入口71设置有多个，均匀布设在熔盐泵装配件7的周向。熔盐入口71数量越多，则熔盐流入熔盐泵装配件7内的速度越快，能使熔盐泵工作更加可靠。本实施例中，应保证熔盐流入熔盐泵装配件7内的速度大于熔盐流出的速度。熔盐入口71的口径大小与数量取决于熔盐泵出口的设计流量。
[0039]
较佳的，熔盐入口71设置有一熔盐止回装置8，防止负压下熔盐自熔盐泵装配件7内流出。熔盐止回装置8位于熔盐液面6以下，安装于熔盐泵装配件7下部，使熔盐泵装配件7、熔盐泵5形成一个相对密闭的空间。
[0040]
较佳的，熔盐止回装置8包括阀座10、阀板11和转轴12，阀座10设置在熔盐入口71周侧，阀板11盖设阀座10，阀板11通过转轴12转动连接于熔盐泵装配件7，阀板11转动时使熔盐入口71处于打开状态或关闭状态。
[0041]
较佳的，熔盐止回装置8设置在熔盐泵装配件7内，阀座10为一环状结构，阀座10套设在熔盐入口71的周向，转轴12设置在阀座10上方的预定位置处，以使阀板11转动至熔盐入口71打开或关闭，且阀板11在关闭状态下时与熔盐液面之间配置为预定的角度，以使阀
板11被抬起后因自身重力而回坐，参见图1与图2，阀板11与熔盐液面之间的夹角为0至90
°
。阀板11可以通过转轴12旋转至贴合阀座10而使熔盐入口71处于关闭状态，或阀板11转动远离阀座10而打开熔盐入口71。阀板11在关闭状态下时与熔盐液面之间配置为预定的角度，因此在阀板11被抬起后能够依靠阀板11自身的重力回坐，且阀板11与阀座10可以紧密贴合，保证熔盐止回装置8的止回效果。
[0042]
本实施例中，熔盐泵装配件7设置有一负压接口73，负压接口73处连接一负压发生装置3，负压发生装置3工作时使熔盐泵装配件7内的容置空间产生负压。
[0043]
具体的，负压接口72设置在靠近储存装置100拱顶的预定位置处，负压接口72通过一管道与负压发生装置3连接并连通，管道上设置阀门4。负压发生装置3包括一真空泵体31、变速装置32和叶轮装置33，叶轮装置33与真空泵体31之间通过变速装置32相连，叶轮装置33安装于与吸热器出口相连的熔盐下降管道9上，通过熔盐下降管道9内的下将熔盐的重力势能以驱动叶轮装置33转动，并通过变速装置32的加速作用驱动真空泵体31工作达到抽真空的作用。其中，叶轮装置33包括设置在熔盐下降管道9内的叶轮，变速装置32可以设置为一变速箱，起到加速的作用。通过将叶轮装置33设置在吸热器出口的熔盐下降管道9上，充分利用下降管道内熔盐的重力势能，不仅降低了熔盐对管道及设备的冲击，同时对能量进行进一步地回收利用。
[0044]
本实施例的太阳能光热电站熔盐储存装置的工作过程为：
[0045]
当储存装置本体100熔盐液位较高时，熔盐因自身的重力而自熔盐入口71进入熔盐泵装配件7内部，此时熔盐泵5能正常工作将熔盐泵出；当储存装置本体100熔盐液位达到熔盐泵5的最低工作液位时，熔盐泵5不能正常工作，此时启动负压发生装置3以使熔盐泵装配件7内部产生负压，储存装置本体100内的熔盐因压力差的作用而自熔盐入口71进入熔盐泵装配件7内部，从而使熔盐泵装配件7内的熔盐液位高于熔盐泵5的最低启动液位，此时熔盐泵5能正常工作将熔盐泵出。
[0046]
通过负压发生装置3在熔盐泵装配件7内形成的负压，降低了因熔盐泵的最低工作液位而造成的熔盐损失，大大降低了储存装置本体100内部不能利用的熔盐质量，增加了利用率，提高了经济性。
[0047]
以上公开的仅为本发明优选实施例。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

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