熔盐循环热量回收系统的制作方法

本发明涉及一种环境保护领域，尤其涉及一种熔盐循环热量回收系统。

背景技术：

目前，工业导热介质主要采用蒸汽、导热油以及熔盐。蒸汽和导热油作为导热介质温度很难达到400℃以上，其应用场景必然会受到限制。而熔盐的工作温度可达600℃以上，应用前景广泛，因此人们逐渐开始采用熔盐作为工业导热介质的替代品。

熔盐通常是一种由硝酸钾(kno3)、亚硝酸钠(nano2)及硝酸钠(nano3)构成的混合物，由于其优良的传热、储热性能，熔盐常用于熔盐循环热量回收系统。

熔盐循环热量回收系统一般包括热量产生罐、软水罐和熔盐通道。熔盐从熔盐通道出口开始，依次穿过热量产生罐和软水罐的内部，再连接回熔盐通道入口。

人们通常将粉状的盐类混合物放入熔融糟，通过糟内安装的高压蒸汽加热管或电加热管进行加热熔化，加热到糟内的熔盐粘度降低至能够用循环泵搅动熔盐。熔盐通常使用熔盐泵进行抽吸使熔盐通道构成闭合回路，在现有的技术中，熔盐泵一般为直立式结构，直接插入高温熔盐中工作。熔盐在熔盐泵作用下，沿熔盐通道，经过热量产生罐后流入软水罐，软水罐用于降低熔盐温度，并将吸收的热量转换成蒸汽，产生的蒸汽接入相应设备再利用。

由于熔盐泵直接在高温环境下运转，为保证熔盐泵的耐用性和高温液体中的轴系密封性，通常较少考虑其维护难度，而熔盐中的杂物易在轴系累积，中间通道被杂物堵住之后，轴系容易磨损，影响熔盐泵的寿命。此外，熔盐泵的价格一直都居高不下，更换和维护的成本都十分高昂。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种熔盐循环热量回收系统，能够在成本较低的基础上实现节能环保的要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种熔盐循环热量回收系统，包括：热量产生罐、软水罐、熔盐通道和熔盐升降设备；

熔盐通道从熔盐升降设备的出口开始，依次穿过热量产生罐和软水罐的内部，再连接回熔盐升降设备的入口；

其中，位于热量产生罐内的部分熔盐通道的高度高于位于软水罐内的部分熔盐通道；

熔盐在重力作用下，沿熔盐通道，从熔盐升降设备的出口开始，经过热量产生罐后流入软水罐，再流回至熔盐升降设备的入口；熔盐升降设备用于将流回熔盐升降设备的熔盐从入口处循环至出口处。

位于热量产生罐内的部分熔盐通道的高度高于位于软水罐内的部分熔盐通道，使得熔盐得以在重力的作用下直接沿着熔盐通道流经软水罐，将熔盐的余热转化为蒸汽再利用。由于熔盐具有粘稠性，因此通过调整熔盐通道的倾斜度就能够方便地控制熔盐的流速，倾斜的熔盐通道具有缓释的优势，因此易于控制熔盐在软水罐中的换热效率。

相对现有技术而言，本发明设置的熔盐升降设备能够将熔盐从熔盐升降设备的入口提升至出口，升降设备相较熔盐泵而言，成本低廉且技术成熟。升降设备快速运行，能够有效预防粘稠的熔盐凝结，保证熔盐的流动性，能够顺畅地流出熔盐升降设备的出口。

作为优选，熔盐升降设备包括熔盐周转槽、升降机构、翻转机构和熔盐缓释槽；

其中，出口开设在熔盐缓释槽的底部；

熔盐通过入口，流入熔盐周转槽，升降机构带动熔盐周转槽上升至熔盐缓释槽的上方位置；翻转机构带动熔盐周转槽翻转，并将熔盐倒入熔盐缓释槽，熔盐从熔盐缓释槽上所开设的出口处流出，升降机构带动熔盐周转槽下降，直至熔盐周转槽重新接收来自入口的熔盐，以此循环。

经过软水罐的熔盐，通过熔盐周转槽承载熔盐，熔盐周转槽由升降机构提升至熔盐缓释槽上方，翻转机构能够快速将熔盐倒入熔盐缓释槽。

由于翻转机构对杂质不敏感，相较熔盐泵而言，能够更好地防止熔盐的固化和粘稠性质带来的阻碍。导入熔盐缓释槽的熔盐通过熔盐缓释槽底部的出口不断地缓缓释放到热量产生罐中，并在热量产生罐内获得热量。

进一步地，作为优选，熔盐升降设备还包括平移机构，用于沿水平方向移动熔盐周转槽。熔盐升降设备设置的平移机构能够有效防止熔盐周转槽在升降时与周围结构发生碰撞，提高熔盐升降设备的可靠性，且平移机构能够防止高温熔盐从熔盐升降设备的入口流出时，喷溅到工作范围之外。与升降机构配合使用的熔盐缓释槽和平移机构，能够提高熔盐升降设备的运行效率。

进一步地，作为优选，熔盐通道还包括与熔盐升降设备的入口通过可控开关相互连接的熔盐缓存区；

可控开关在熔盐周转槽离开入口时关闭，将熔盐阻挡在熔盐缓存区内；

可控开关在熔盐周转槽回到入口时开启，将熔盐释放至熔盐周转槽内。

可控开关根据熔盐周转槽运行，当熔盐周转槽由熔盐升降设备提升而远离熔盐升降设备的入口时，关闭可控开关，将熔盐阻挡在熔盐缓存区，防止熔盐继续释放到被提升前的熔盐周转槽位置；当熔盐周转槽下降而靠近熔盐升降设备的入口时，开启可控开关，将熔盐缓存区内的熔盐释放至熔盐周转槽内。

另外，作为优选，熔盐循环热量回收系统还包括副热循环装置；

副热循环装置包括从热量产生罐伸出的热介质管道；热介质管道至少有部分与熔盐缓释槽相接触，并与熔盐缓释槽交换热量。

热介质管道与熔盐缓释槽相接触，通过交换热量，能够有效保持熔盐在热量产生罐外的温度，保证熔盐通道的通畅，防止熔盐凝结，并且，相比于电热而言更加节能环保。

进一步地，作为优选，副热循环装置还包括热介质泵，用于输送热介质管道内的热介质。热介质泵能够将热介质快速输送到熔盐缓释槽需交换热量处，降低了熔盐缓释槽的保温成本。

另外，作为优选，热介质为热量产生罐中产生的高温气体。高温气体为热量产生罐的产物，高温气体直接用于热交换，节约能源。

另外，作为优选，热介质在热量产生罐中加热蒸发成气体，在靠近熔盐缓释槽的位置冷凝成液体并回流。热介质管道用于气体的输送和冷凝液体的回流，与热量产生罐不连通。冷凝液体由于重力作用处于热介质管道的底部，受热蒸发成气体后分布于热介质管道的顶部，也就是熔盐缓释槽的底部，气体将热量传递给熔盐缓释槽。热介质冷却后能够回流并蒸发，从而实现能量的多级利用。

另外，作为优选，熔盐通道至少有部分与水平面的夹角大于或等于20度，且小于或等于60度。熔盐通道与水平面的夹角控制在20度至60度之间，既能有效利用熔盐的重力作用使熔盐顺利流动到软水罐，还能够控制熔盐的流动速度。

另外，作为优选，熔盐通道从熔盐升降设备的出口开始，依次穿过热量产生罐的上部和软水罐的内部后，再次穿过热量产生罐的下部，再连接回熔盐升降设备的入口；

熔盐在重力作用下，沿熔盐通道，从熔盐升降设备的出口开始，经过热量产生罐的上部后流入软水罐，再从软水罐流至热量产生罐的下部，再流回至熔盐升降设备的入口；熔盐升降设备用于将流回熔盐升降设备的熔盐从入口处循环至出口处。

熔盐流经软水罐之后温度急剧下降，再次穿过热量产生罐的下部，可以使得熔盐温度得到升高，防止熔盐凝固。当熔盐转移至熔盐升降设备的出口处时，利用热量产生罐的上部再次加热，能够更加充分地利用热量产生罐的热能。

附图说明

图1是本发明第一实施方式熔盐循环热量回收系统的正视剖视示意图；

图2是本发明第二实施方式熔盐升降设备的放大示意图；

图3是本发明第三实施方式熔盐循环热量回收系统的侧视示意图；

图4是本发明第四实施方式熔盐循环热量回收系统的正视剖视示意图；

图5是本发明第五实施方式副热循环装置的放大示意图；

图6是本发明第六实施方式副热循环装置的放大示意图；

图7是本发明第七实施方式副热循环装置的放大示意图；

图8是本发明第八实施方式熔盐循环热量回收系统的正视剖视示意图。

附图标记说明：

1-热量产生罐；2-软水罐；3-熔盐通道；31-熔盐缓存区；32-可控开关；4-熔盐升降设备；41-熔盐周转槽；42-升降机构；43-翻转机构；44-熔盐缓释槽；45-平移机构；5-出口；6-入口；7-副热循环装置；71-热介质管道；72-热介质泵。

具体实施方式

实施方式一

本发明的第一实施方式提供了一种熔盐循环热量回收系统，参见图1所示，包括：热量产生罐1、软水罐2、熔盐通道3和熔盐升降设备4；

熔盐通道3从熔盐升降设备4的出口5开始，依次穿过热量产生罐1和软水罐2的内部，再连接回熔盐升降设备4的入口6；

其中，位于热量产生罐1内的部分熔盐通道3的高度高于位于软水罐2内的部分熔盐通道3；

熔盐在重力作用下，沿熔盐通道3，从熔盐升降设备4的出口5开始，经过热量产生罐1后流入软水罐2，再流回至熔盐升降设备4的入口6；熔盐升降设备4用于将流回熔盐升降设备4的熔盐从入口6处循环至出口5处。

在本实施方式中，位于热量产生罐1内的部分熔盐通道3的高度高于位于软水罐2内的部分熔盐通道3，使得熔盐得以在重力的作用下直接沿着熔盐通道3流经软水罐2，将熔盐的余热转化为蒸汽再利用。由于熔盐具有粘稠性，因此通过调整熔盐通道3的倾斜度就能够方便地控制熔盐的流速，倾斜的熔盐通道3具有缓释的优势，进而控制熔盐在软水罐2中的换热效率。

位于熔盐升降设备4的入口6的熔盐，经熔盐升降设备4提升至熔盐升降设备4的出口5，高温的熔盐从位于高处的热量产生罐1流入低处的软水罐2进行换热，软水吸收热量产生蒸汽，熔盐放出热量温度降低。降温后的熔盐再次被提升至熔盐升降设备4的出口5，经过热量产生罐1后温度再次升高，以此循环。

相对现有技术而言，本发明设置的熔盐升降设备4能够将熔盐从熔盐升降设备4的入口6处提升至出口5处，升降设备相较熔盐泵而言，成本低廉且技术成熟。升降设备快速运行，能够有效预防粘稠的熔盐凝结，保证熔盐的流动性，能够顺畅地流出升降设备的出口5。

在本实施方式中，熔盐通道3至少有部分与水平面的夹角大于或等于20度，且小于或等于60度。熔盐通道3与水平面的夹角控制在20度至60度之间，既能有效利用熔盐的重力作用使熔盐顺利流动到软水罐2，还能够控制熔盐的流动速度。优选地，在热量产生罐1与软水罐2内的熔盐通道3为螺旋形通道，通过令熔盐在软水罐2内螺旋下降，能够使熔盐的换热更加充分。

实施方式二

本发明的第二实施方式提供了一种熔盐循环热量回收系统。第二实施方式是第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第二实施方式中，参见图2所示，熔盐升降设备4包括熔盐周转槽41、升降机构42、翻转机构43和熔盐缓释槽44；

其中，出口5开设在熔盐缓释槽44的底部；

熔盐通过入口6，流入熔盐周转槽41，升降机构42带动熔盐周转槽41上升至熔盐缓释槽44的上方位置；翻转机构43带动熔盐周转槽41翻转，并将熔盐倒入熔盐缓释槽44，熔盐从熔盐缓释槽44上所开设的出口5处流出，升降机构42带动熔盐周转槽41下降，直至熔盐周转槽41重新接收来自入口6的熔盐，以此循环。

经过软水罐2的熔盐，通过熔盐周转槽41承载熔盐，熔盐周转槽41由升降机构42提升至熔盐缓释槽44上方，翻转机构43能够快速将熔盐倒入熔盐缓释槽44。

由于翻转机构43对杂质不敏感，相较熔盐泵而言，能够更好地防止熔盐的固化和粘稠性质带来的阻碍。导入熔盐缓释槽44的熔盐通过熔盐缓释槽44底部的出口5不断地缓缓释放到热量产生罐1中，并在热量产生罐1内获得热量。

实施方式三

本发明的第三实施方式提供了一种熔盐循环热量回收系统。第三实施方式是第二实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第三实施方式中，参见图3所示，熔盐升降设备4还包括平移机构45，用于沿水平方向移动熔盐周转槽41。熔盐升降设备4设置的平移机构45能够有效防止熔盐周转槽41在升降时与周围结构发生碰撞，提高熔盐升降设备4的可靠性，且平移机构45能够防止高温熔盐从熔盐升降设备4的入口6流出时，喷溅到工作范围之外。与升降机构42配合使用的熔盐缓释槽44和平移机构45，能够提高熔盐升降设备4的运行效率。优选地，平移机构45可以通过传送带传动，也可以通过丝杠传动。平移机构45的移动方向可以既垂直于熔盐周转槽41升降方向，又垂直于熔盐喷射方向，平移机构45与熔盐升降设备4错开设置，能够防止熔盐周转槽41升降时触碰熔盐升降设备4的入口6。

实施方式四

本发明的第四实施方式提供了一种熔盐循环热量回收系统。第四实施方式是第三实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第四实施方式中，参见图4所示，熔盐通道3还包括与熔盐升降设备4的入口6通过可控开关32相互连接的熔盐缓存区31；

可控开关32在熔盐周转槽41离开入口6时关闭，将熔盐阻挡在熔盐缓存区31内；

可控开关32在熔盐周转槽41回到入口6时开启，将熔盐释放至熔盐周转槽41内。

可控开关32根据熔盐周转槽41运行，当熔盐周转槽41由熔盐升降设备4提升而远离熔盐升降设备4的入口6时，关闭可控开关32，将熔盐阻挡在熔盐缓存区31，防止熔盐继续释放到被提升前的熔盐周转槽41位置；当熔盐周转槽41下降而靠近熔盐升降设备4的入口6时，开启可控开关32，将熔盐缓存区31内的熔盐释放至熔盐周转槽41内。可控开关32可以通过压力传感器操作，当熔盐周转槽41停靠在熔盐升降设备4的入口6时，压力传感器接收到压力信号，传输给计算机并开启可控开关32；当熔盐与熔盐周转槽41的重量达到一定的数值，可控开关32关闭。当然，压力传感器也可以用图像传感器或者时间传感器代替。

实施方式五

本发明的第五实施方式提供了一种熔盐循环热量回收系统。第五实施方式是第二至第四实施方式中任意一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第五实施方式中，参见图5所示，熔盐循环热量回收系统还包括副热循环装置7；

副热循环装置7包括从热量产生罐1伸出的热介质管道71；热介质管道71至少有部分与熔盐缓释槽44相接触，并与熔盐缓释槽44交换热量。

通过热介质管道71与熔盐缓释槽44相接触交换热量，能够有效保持熔盐在热量产生罐1外的温度，保证熔盐通道3的通畅。熔盐的熔点温度通常在142℃至148℃之间，低于142℃温度则会凝固。而为了防止熔盐凝固，可以在熔盐缓释槽44底部设置电加热管，电加热管用于控制熔盐的温度。电加热管虽然能够控制熔盐的温度，但是需要额外的能量供给。相比于耗能的电加热管，采用热介质管道71的方式更具有节能环保的优势。

副热循环装置7还包括热介质泵72，用于输送热介质管道71内的热介质。热介质泵72能够将热介质快速输送到熔盐缓释槽44需交换热量处，降低了熔盐缓释槽44的保温成本。

实施方式六

本发明的第六实施方式提供了一种熔盐循环热量回收系统，第六实施方式与第五实施方式有所不同，主要不同之处在于，在本发明的第五实施方式中，热介质通过热介质泵72输送；而在本发明的第六实施方式中，参见图6所示，热介质为热量产生罐1中产生的高温气体。高温气体为热量产生罐1的直接产物，热量产生罐1内压强的变化较小，当温度升高时，高温气体的体积变大，由于高温气体的质量未发生改变，因此高温气体密度减小，密度减小的高温气体会向热量产生罐1的高处流动，进而到达熔盐缓释槽44的底部。当这些高温气体与熔盐缓释槽44内的熔盐冷却时候，密度增加，将回流至热量产生罐1内，以此循环。通过高温气体循环，能够有效保持熔盐的温度，节约能源。

实施方式七

本发明的第七实施方式提供了一种熔盐循环热量回收系统，第七实施方式与第五、第六实施方式有所不同，主要不同之处在于，在本发明的第七实施方式中，参见图7所示，热介质冷却后能够回流并再利用。热介质在热量产生罐1中加热蒸发成气体，在靠近熔盐缓释槽44的位置冷凝成液体并回流。

热介质管道71用于气体的输送和冷凝液体的回流，与热量产生罐1不连通。冷凝液体由于重力作用处于热介质管道71的底部，受热蒸发成气体后分布于热介质管道71的顶部，也就是熔盐缓释槽44的底部，气体将热量传递给熔盐缓释槽44。热介质冷却后能够回流并蒸发再利用，从而实现能量的多级利用。

实施方式八

本发明的第八实施方式提供了一种熔盐循环热量回收系统。第八实施方式是第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第八实施方式中，参见图8所示，熔盐通道3从熔盐升降设备4的出口5开始，依次穿过热量产生罐1的上部和软水罐2的内部后，再次穿过热量产生罐1的下部，再连接回熔盐升降设备4的入口6；

熔盐在重力作用下，沿熔盐通道3，从熔盐升降设备4的出口5开始，经过热量产生罐1的上部后流入软水罐2，再从软水罐2流至热量产生罐1的下部，再流回至熔盐升降设备4的入口6；熔盐升降设备4用于将流回熔盐升降设备4的熔盐从入口6处循环至出口5处。

熔盐流经软水罐2之后温度急剧下降，再次穿过热量产生罐1的下部，可以使得熔盐温度得到升高，防止熔盐凝固。当熔盐转移至熔盐升降设备4的出口5处，利用热量产生罐1的上部再次加热，能够充分利用热量产生罐1，且二次加热使熔盐的温度更高。当然，热量产生罐1下部的熔盐通道3也可以设置成螺旋状，以延长热交换时间和热交换接触面积。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。