一种使用竖直回转换热器的熔盐储能换热装置的制作方法

本实用新型属于熔盐储能换热设备领域，尤其涉及一种使用竖直回转换热器的熔盐储能换热装置。

背景技术：

我国电力方面存在着资源不合理利用、能效低的问题，并且电网昼夜峰谷差日益扩大，目前的日负荷率已经达到了50％～60％。负荷增长就要求对电网进行升级或者增建，而传统的措施耗资巨大。大规模的扩建会导致电力设备平均利用时间下降和发电效率下降。如果将电网低谷电通过蓄能装置储存起来，在用电高峰时使用，则可以移峰填谷，达到减小电网的峰谷差的目的，能节约巨大的电力资产额。借助一定的技术手段减小峰谷差，大幅提升电力资产的利用率，是未来电网发展的主要发展方向。

在蓄能装置领域，熔盐作为一种具有优良性能的传热蓄热介质，使用非常广泛。它具有较高的使用温度、热稳定性、比热容、对流传热系数和较低的粘度、饱和蒸汽压和成本等优点。如果在低谷时段利用电能加热熔盐进行储能，然后在高峰时期通过换热装置传热提供给工业企业进行制热生产或对接市政供暖系统，那么就可以达到环保无污染和投资成本低等效果，能耗成本也大大降低。现有技术的熔盐储能装置往往配备多个反应装置，而且需要换热管道将熔盐输送至热能反应系统中，如专利ZL201410093965.X所述，加热装置、冷熔盐装置和热熔盐装置分别设置在三个罐体内，熔盐首先储存在冷熔盐存放设备中，熔盐通过加热装置加热后，进入热熔盐存放设备，再经过输送管道输送熔盐至热能反应系统，完成热量交换。整体来讲，现有系统的不足为：

(1)所需的熔盐储存和反应设备容量较大，并且常常需要配备多个反应装置，需要较大的场地布置设备；

(2)根据与热能反应系统的距离，需安装一定长度的熔盐输送管道，成本较高；

(3)加热器对熔盐加热不均匀，效能不高；

(4)换热过程繁琐，且效率较低，热损失较多；

(5)使用熔盐作为载热介质，对于设备的材料和安全问题都要求较高。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种使用竖直回转换热器的熔盐储能换热装置。该装置结构简单、设计合理、充分利用熔盐的传热蓄热性质，在低谷时段通过电能加热熔盐进行储能，在高峰时期通过换热装置输出热能，可广泛应用于热能储能领域。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种使用竖直回转换热器的熔盐储能换热装置，包括罐体、加热器、竖直回转换热器、排废口和加料口，在罐体内部设置竖直加热器，在罐体内部设置竖直回转换热器，在罐体外壁一侧表面设置竖直回转换热器进口，在罐体外壁对侧表面设置竖直回转换热器出口，在罐体的上表面设置加料口，在罐体的下表面设置排废口。

而且，所述的罐体由罐体顶部、罐体中部和罐体底部组成，罐体顶部的上表面和罐体底部的下表面均为弧面，罐体中部为圆柱体。

而且，所述的加热器为竖直棒状，所述的加热器为竖直棒状，上端连接罐体上表面，下端延伸至罐体底部。

而且，所述的加热器数量为m个，1≤m≤10，所有加热器同轴均布在罐体内部。

而且，所述的竖直回转换热器包括进液管、换热管和出液管；换热管在罐体内部竖直方向上下回转，按照使用要求共回转n次，2≤n≤20；每段换热管之间的距离相等；进液管连接换热管进口，出液管连接换热管出口。

而且，在所述的加料口上设置加料辅助装置，其由管体和盖板组成，管体上端设置盖板，管体与盖板密封连接。

而且，在所述的排废口上设置排废管道，排废管道与罐体底部下表面的弧面的切线的夹角为20°-60°。

而且，在罐体外壁的中部竖直设置四个支架。

而且，在罐体顶部的上表面设置安全阀。

而且，在罐体外壁的上、中、下部分别垂直设置一个热电偶，热电偶总数为三个。

而且，在罐体中部外壁的外侧设置保温层，保温层由内向外分为硅酸铝层、石棉层和聚氨酯层。

本实用新型的优点和有益效果是：

(1)本装置将换热装置竖直设置于罐体内部，使装置占地小，更适于小空间内或局部地区的储能使用；

(2)放弃了熔盐输送管道，节约了设置长距离管道的成本；

(3)本装置的加热器数量为m个，1≤m≤10，所有加热器同轴均布在罐体内部，加热器以罐体内同轴环绕的方式设置，使熔盐更加均匀的受热，加热效率更高；

(4)本装置的换热器为竖直回转换热器，换热管在罐体内部竖直方向上下回转，大大增加了换热介质(水或油)与熔盐的接触面积，提高了换热效率，并且罐体外侧设置有保温层，保温层可以防止热量向外的扩散，提高储能和换能的效率；

(5)本装置采用热性能优良的混合熔盐作为载热介质，晩上加热熔盐，将电能以热能的形式储存起来，白天再将储存的热量用于供热，充分利用了谷期电力，缓解电网峰谷差，节约了能源，通过使用谷期电力替代了煤燃烧，减少燃煤使用量，大大减少了对空气的污染；同时生产加工方式更加灵活，安全性能也大大提高。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1的俯视示意图。

其中1为罐体，2为加热器，3为竖直回转换热器，4为进液管，5为支架，6为换热管，7为排废管道，8为罐体底部，9为出液管，10为热电偶，11为罐体中部，12为罐体顶部，13为加料辅助装置盖板，14为加料辅助装置管体，15为加料辅助装置，16为安全阀，17为保温层。

具体实施方式

下面结合附图与具体的实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

实施例1：

一种使用竖直回转换热器的熔盐储能换热装置，包括罐体1、加热器2、竖直回转换热器3、加料口和排废口。罐体由罐体底部8、罐体中部11和管体顶部12组成，罐体顶部的上表面和罐体底部的下表面均为弧面，罐体中部为圆柱体。在罐体内部竖直同轴均布设置3个加热器，图1省略了两个加热器，加热器为竖直棒状，上端连接罐体顶部上表面，下端延伸至罐体底部，加热器距离罐体内壁的距离为罐体半径的1/6，加热器底端至罐底的距离为加热器长度的1/6。在罐体内部设置竖直回转换热器，竖直回转换热器包括进液管4、换热管5和出液管9，换热管在罐体内部竖直方向上下回转，按照使用要求共回转5次，如图1所示；换热管上端与罐体顶部的距离为罐体半径的1/4，换热管下端与罐体底部的距离为罐体半径的1/5，换热管竖直方向的边缘与罐体外壁的距离为罐体半径的1/4，每段换热管之间的距离相等；进液管连接换热管进口，出液管连接换热管出口。在罐体顶部的上表面设置加料口，加料辅助装置盖板13和盖板上端的管体14共同构成加料孔上设置加料辅助装置15，盖板与管体密封连接。在罐体底部的下表面设置排废口，在所述的排废口上设置排废管道7，排废管道与罐体底部下表面的弧面的切线的夹角为20°，管道的直径为罐体直径的1/10。在罐体外壁的中部竖直设置四个支架5，支架的长度为罐体半径的1/6。在罐体顶部的上表面设置安全阀16。在罐体中部的外壁的上、中、下部分别垂直设置一个热电偶10，热电偶总数为三个并在同一竖直线上，其间距相等。在罐体中部的外侧包有5cm厚的保温层17，保温层由内向外分为硅酸铝层、石棉层和聚氨酯硬泡层。

实施例2：

一种使用竖直回转换热器的熔盐储能换热装置，包括罐体、加热器、竖直回转换热器、加料口和排废口。罐体由罐体底部、罐体中部和管体顶部组成，罐体顶部的上表面和罐体底部的下表面均为弧面，罐体中部为圆柱体。在罐体内部竖直同轴均布设置6个加热器，加热器为竖直棒状，上端连接罐体顶部上表面，下端延伸至罐体底部，加热器距离罐体内壁的距离为罐体半径的1/5，加热器底端至罐底的距离为加热器长度的1/5。在罐体内部设置竖直回转换热器，竖直回转换热器包括进液管、换热管和出液管，换热管在罐体内部竖直方向上下回转，按照使用要求共回转8次；换热管上端与罐体顶部的距离为罐体半径的1/4，换热管下端与罐体底部的距离为罐体半径的1/5，换热管竖直方向的边缘与罐体外壁的距离为罐体半径的1/4，每段换热管之间的距离相等；进液管连接换热管进口，出液管连接换热管出口。在罐体顶部的上表面设置加料口，加料辅助装置盖板和盖板上端的管体共同构成加料孔上设置加料辅助装置，盖板与管体密封连接。在罐体底部的下表面设置排废口，在所述的排废口上设置排废管道，排废管道与罐体底部下表面的弧面的切线的夹角为40°，管道的直径为罐体直径的1/9。在罐体外壁的中部竖直设置四个支架，支架的长度为罐体半径的1/4。在罐体顶部的上表面设置安全阀。在罐体中部的外壁的上、中、下部分别垂直设置一个热电偶，热电偶总数为三个并在同一竖直线上，其间距相等。在罐体中部的外侧包有8cm厚的保温层，保温层由内向外分为硅酸铝层、石棉层和聚氨酯硬泡层。

本装置的使用包括储能阶段与换热阶段：储能阶段，热能设置于罐体内部的加热棒传递至罐体中间位置，形成由四周向中间的热量传递流，直至罐体内部各位置的熔盐的温度一致；换热阶段，低温换热介质通过进液管进入罐体内的竖直回转换热器，与高温的熔盐进行热量交换，低温换热介质吸收热量后由出液管排出，中间位置的热量被交换走，四周的热量向中间传递，形成由四周向中间传递的热量流。储能阶段和换热阶段中罐体内部存在的热量差会形成热量传递流，这有助于热量在罐体内部的均匀分布，无需其他辅助装置，完全依靠加热器和竖直回转换热器的形态、位置和数量设置。

使用时，将使用竖直回转换热器的熔盐储能换热装置的罐体通过位于四周的支架安装于指定位置，通过罐体上方的加料辅助装置将熔盐放入罐体内，在电低谷时，将加热器通电加热熔盐，通过热电偶对罐内的温度进行监测，当熔盐加热至温度300-500摄氏度时停止供电；罐体外壁的保温装置可以防止热量扩散；在电高峰时，将竖直回形换热装置内通入放热介质，如水或油，放热介质吸收熔盐的热量并通过管道传递出去，完成储能换热的整个过程。

以上对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。