一种双层夹套高温熔盐储罐的制作方法

本实用新型属于太阳能光热装置技术领域，特别涉及一种双层夹套高温熔盐储罐。

背景技术：

太阳能光热发电是清洁能源来源的重要途径，目前利用熔盐作为储热工质的光热发电是世界范围普遍认可的方案，其不仅能作为中间热能载体，同时能存储在熔盐储罐中，以保障在夜晚没有太阳光的情况下，能连续、稳定地输出电能，是一种电网友好型电源，解决了新能源普遍面临的电力应用难题。高温熔盐储罐在储能发电过程中起到了关键作用。熔盐储罐的保温效果是否优良，设备是否安全可靠直接影响到发电系统的稳定运行和电站经济效益。

目前世界上仅有的两个投入商业化运营的太阳能光热塔式发电站。美国的新月沙丘电站高温熔盐储罐2016年10月发生了泄漏，停运几个月；同样的，位于西班牙塞维利亚的全球首座可实现24小时发电的太阳能电站Gemasolar光热电站，也在2017年初因高温熔盐储罐发生事故导致电站停运数月有余。由于维修储罐不仅需要将储罐排空，还需要待其自然冷却后才能开始维修，非常耗费时间。

目前的高温熔盐储罐，普遍采用常规的圆筒形不锈钢制储罐外加保温材料的结构形式，其主要存在以下技术问题：1、保温隔热材料安装在罐体外侧，仅有保温铝皮或铁皮保护，易受雨、雪、大风的影响，不可避免的需要定期维修；2、罐体外部包裹有保温隔热材料，罐体的变形、焊缝的泄漏无法有效观察并及时发现；3、罐体的预热困难，时间长且很难作到罐体各部位温度均匀；4、罐顶和罐壁由于受热不均，两者连接处温差应力大、易破坏；5、罐顶工作温度与高温熔盐接近，温度高，设计、制造困难；6、罐底保温隔热材料直接安装在罐体基础上，需进行额外的防护避免雨水的影响；同时冷风管需穿过或绕过罐体基础梁，罐体基础设计困难，结构复杂，建设费用高。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种使用寿命长、能有效防止熔盐直接外泄，并能够为罐体受热变形提供释放空间，同时有利于罐体预热的双层夹套高温熔盐储罐。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种双层夹套高温熔盐储罐，包括罐体、罐顶以及罐底，其特征在于：所述罐体由内罐和外罐组成，所述内罐与外罐之间形成夹套空间，在所述夹套空间内的外罐内侧设置有罐体保温层，所述罐体保温层与内罐之间留有空气层。

本实用新型所述的双层夹套高温熔盐储罐，其所述内罐为耐高温、耐腐蚀且承受熔盐静压力的不锈钢结构，所述外罐不与熔盐接触，不受熔盐静压力。

本实用新型所述的双层夹套高温熔盐储罐，其所述外罐内侧设置的罐体保温层采用轻质保温纤维制品。

本实用新型所述的双层夹套高温熔盐储罐，其所述内罐顶部无罐顶，所述内罐随温度升高自由向外膨胀。

本实用新型所述的双层夹套高温熔盐储罐，其在所述夹套空间的空气层内设置有熔盐储罐液位、温度检测器以及用于监测内罐变形及焊缝泄漏的监测仪。

本实用新型所述的双层夹套高温熔盐储罐，其在所述内罐顶部设置有内罐顶板，在所述内罐顶板上铺设有耐火纤维层，所述罐顶端部与罐体上端部连接，所述罐顶通过吊杆与内罐顶板连接。

本实用新型所述的双层夹套高温熔盐储罐，其所述罐底由内罐底和外罐底组成，在所述内罐底和外罐底之间设置有罐底保温层，所述外罐底安装在钢筋混凝土基础上。

本实用新型所述的双层夹套高温熔盐储罐，其所述罐底的冷风管设置在外罐底上，所述冷风管的安装位置与钢筋混凝土基础具有一定距离。

本实用新型的罐体通过采用双层结构，并利用保温层和空气层形成复合式保温结构，避免了高温对外罐的影响，使内罐可自由热膨胀而不受保温层限制，罐顶、罐壁、罐底的隔热保温材料都安装在外层钢壳内，有效避免了现有保温材料外置而对保温材料性能造成的影响，延长了保温材料的使用寿命。

本实用新型与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型有利于内罐的自由膨胀，避免了内罐热膨胀对保温层的影响，避免了因保温隔热材料限制内罐膨胀而产生的应力。

2、本实用新型中由于罐体为双层结构，施工工作量较大，且保温隔热材料的施工和罐体安装需要进行交叉作业，空气层的设置为安装施工留出了足够的空间，以方便外层壳壁的保温隔热材料施工，大大节约了施工周期。

3、本实用新型的双层夹套高温熔盐储罐罐体施工时，采用先施工外罐，然后再施工内罐的方法；由于有外罐的保护，避免了施工难度最大的不锈钢内罐露天作业问题，为内罐的施工创造了较好的施工条件。近期国外熔盐储罐相继发生的事故，使大家认识到，高温熔盐储罐的制造特别是焊接方面应高度重视。大型储罐必需在现场安装焊接，现场焊接易受天气因素的影响，有外层罐体的保护，内层不锈钢罐体可以在任何天气情况、任何时间进行不间断焊接。当光热发电项目建设在天气条件比较恶劣的地区时，采用双层夹套罐，建设周期基本可不受天气影响。

4、本实用新型的双层夹套高温熔盐储罐所有的隔热保温材料，包括罐顶的吊顶、罐壁内衬以及罐底的保温隔热材料等都是安装在外罐金属壳体内，外罐壳体可有效的保护这些材料不受天气的影响，理论上不需要进行检修，可以真正实现隔热保温材料和罐体等寿命，满足了储罐连续运行30年不停车的要求。

5、本实用新型的双层夹套高温熔盐储罐在罐底的隔热保温层下也设置有冷风管，其冷风管安装在外罐底金属壳体内，外罐底的基础不需考虑高温的影响，且不受冷风管布置的影响，采用常规大罐基础即可，降低了储罐基础的设计难度和建设费用。

6、本实用新型的夹套空间内安装熔盐储罐液位、温度等仪器，分布式实时在线监测储罐的液位、温度、应变等参数，确保储罐长周期运行。同时还可安装在线泄漏预警系统，通过光纤、温度检测等在线监测手段来提前预知可能出现的内罐变形、焊缝泄漏等内罐危险情况。

7、本实用新型的熔盐储罐在开工运行前，必需进行罐体预热，以避免进入罐内的熔盐接触冷罐体而凝固，同时减少熔盐的高温对罐体的热冲击。罐体预热最经济的方式是向罐内通入热风进行预热，但当罐体尺寸较大时，热风无法均匀分布，极易出现罐体冷热不均问题。由于罐体尺寸大，热风在整个罐内的流速极低，基本上只能通过空气热传导传热，传热效率很低。本实用新型通过在夹套环形空间内通入热风，只需采用较简单的热风分布器，即可实现对罐壁的均匀加热；由于夹套空间相对罐体小了很多，热风和罐壁可实现对流传热，传热效率较高，有效解决了大型罐体开工预热的难题。

8、本实用新型的内外罐间的夹套空间，通过特殊的结构设计和选择合适的耐火隔热材料，能够耐受一定时间的高温熔盐的直接浸泡。因内罐泄漏和焊缝开裂漏出的熔盐，可以容纳在夹套空间内，避免了高温熔盐直接泄漏到环境中而造成环境污染问题，同时给事故处理争取了时间，大大的提高了熔盐罐的安全性。

附图说明

图1和图2是本实用新型的结构示意图。

图中标记：1为罐体，1a为内罐，1b为外罐，2为罐顶，3为罐底，3a为内罐底，3b为外罐底，4为罐体保温层，5为空气层，6为内罐顶板,7为耐火纤维层，8为吊杆，9为罐底保温层，10为钢筋混凝土基础，11为冷风管。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1和2所示，一种双层夹套高温熔盐储罐，包括罐体1、罐顶2以及罐底3，所述罐体1由内罐1a和外罐1b组成，在所述内罐1a顶部设置有内罐顶板6，在所述内罐顶板6上铺设有耐火纤维层7，所述罐顶2端部与罐体1上端部连接，所述罐顶2通过吊杆8与内罐顶板6连接。

其中，所述内罐1a为耐高温、耐腐蚀且承受熔盐静压力的不锈钢结构，所述外罐1b不与熔盐接触，不受熔盐静压力，不需耐高温和腐蚀，可采用廉价的普通碳钢，暴露于常温环境中，所述内罐1a与外罐1b之间形成夹套空间，在所述夹套空间内的外罐1b内侧设置有罐体保温层4，所述罐体保温层4与内罐1a之间留有空气层5，所述外罐1b内侧设置的罐体保温层4采用轻质保温纤维制品，如陶瓷纤维制品，具有良好的保温性能，通过罐体保温层的设置，避免了储罐的热损失，满足了储热蓄能的工艺要求，同时罐体保温层隔绝了高温，使外罐不需耐受高温，不接触熔盐，所以外罐材料可以选用普通碳钢，所述内罐1a顶部无罐顶2，所述内罐1a可随温度升高自由向外膨胀，在所述夹套空间的空气层5内设置有熔盐储罐液位、温度检测器以及用于监测内罐1a变形及焊缝泄漏的监测仪。

其中，所述罐底3由内罐底3a和外罐底3b组成，在所述内罐底3a和外罐底3b之间设置有罐底保温层9，所述外罐底3b安装在钢筋混凝土基础10上，所述罐底3的冷风管11设置在外罐底3b上，所述冷风管11的安装位置与钢筋混凝土基础10具有一定距离。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。