一种电极加热熔融盐装置和方法与流程

1.本发明属于熔盐储能技术领域，具体涉及一种电极加热熔融盐装置和方法，适用于以熔融盐为媒介的各种储热系统，能够显著提高熔盐电加热器功率密度、降低成本。


背景技术：

2.目前我国风能、太阳能等可再生能源逐年迅猛发展，加之全社会用电量逐年攀升，电网用电峰谷差日益增大，电网对低成本、长寿命储能技术的需求越来越强。按照储能品质高低，目前储能技术可以简单划分为电储存、势能储存和热量储存，其中电储存可分为锂电池、液流电池、超级电容等，势能储存可分为抽水蓄能、压缩空气、飞轮等，热量储存可分为固体储热、熔融盐储热、热化学储存等。
3.熔融盐储热技术目前广泛应用于太阳能光热电站、清洁供暖等场景，具有成本低、储热温度高、寿命长的优点。使用熔融盐储热辅助火电厂调峰、调频、供汽可以有效提高电厂收益，在当下光伏、风电快速发展的情况下，具有广阔的市场空间和应用价值。使用熔融盐储热实现调峰或调频等功能时，电加热器是必不可少的。现阶段用于加热熔盐的电加热器都是电阻式加热器，其工作原理是：利用电阻丝产生热量，电阻丝外设有耐腐蚀的不锈钢套，不锈钢套与电阻丝之间填充绝缘导热的氧化镁粉末，不锈钢套外面为流动的熔融盐，不断将电阻丝产生的热量带走。现有电阻式加热器的缺点是单位长度电阻丝的传热功率受限、高成本的不锈钢使用量大，导致单位功率成本高、占地体积大。


技术实现要素：

4.为克服现有电阻式熔盐电加热器的不足，本发明提出一种电极加热熔融盐装置，该装置利用熔盐的电阻特性，直接将电能转换为热能用于加热熔盐，电压等级高，同等加热功率条件下体积较小、造价低。
5.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
6.一种电极加热熔融盐装置，由电源设备1、低温熔盐集箱2、高温熔盐集箱3、压缩空气储箱4、中性电极5、相电极6、疏盐集箱7、绝缘连接件8、电极锅炉外壳9、中性线10、第一阀门11、第二阀门12、第三阀门13、第四阀门14和液位监测器15组成；
7.所述电源设备1连有三个相线和一个中性线10，三个相线分别为a相线a1、b相线b1和c相线c1，三个相线分别与三个相电极6连接，中性线10与三个中性电极5连接；低温熔盐集箱2有三个出口，分别通过第一阀门11与中性电极5上的熔盐入口连接；高温熔盐集箱3有三个入口，分别通过第二阀门12与中性电极5上的熔盐出口连接；压缩空气储箱4有三个出口，分别通过第三阀门13与中性电极5上的空气口连接；中性电极5呈筒形结构，三个相电极6分别放在三个中性电极筒体内；疏盐集箱7有三个入口，分别通过第四阀门14与中性电极5上的疏盐出口连接；中性电极5上设置有液位监测器15；绝缘连接件8安装在低温熔盐集箱2、高温熔盐集箱3、压缩空气储箱4和疏盐集箱7与中性电极5间的连接管道上；中性电极5、相电极6和绝缘连接件8被密封在电极锅炉外壳9内；该电极加热熔融盐装置利用熔盐的电
阻特性，直接将电能转换为热能用于加热熔盐，电压等级高、功率密度大，该装置使用压缩空气调节加热功率，无运动部件、排盐彻底，能避免检修或故障时排盐不彻底造成的设备损坏。
8.所述中性电极5为密封承压筒体结构，便于加热和排盐。
9.所述压缩空气储箱4储存带压空气，压力可灵活调节，用于调整中性电极5内的熔盐液位，通过改变熔盐与电极间的接触面积来调整加热功率。
10.所述疏盐集箱7与中性电极5底部连接，装置检修或停运时，采用压缩空气吹扫能够彻底排盐。
11.所述的一种电极加热熔融盐装置的运行方法，包括正常运行模式和排盐模式，具体如下：
12.正常运行模式：打开第一阀门11和第二阀门12，关闭第四阀门14，第三阀门13处于常闭状态，调整负荷时短时间开启后关闭；低温熔盐从低温熔盐集箱2的三个出口均匀流出，分别从中性电极5上部的熔盐入口流入，电流从电源设备1流入相电极6，电流在相电极6和中性电极5之间转化为热量，低温熔盐吸收热量温度升高后从中性电极5下部的熔盐出口流入高温熔盐集箱3；降低加热功率时，短时开启第三阀门13，压缩空气从中性电极5上部的空气口进入，使熔盐液面降低；提高加热功率时，短时开启第三阀门13，压缩空气从中性电极5上部的空气口排出筒体，使熔盐液面升高；
13.排盐模式：关闭电源设备1的电能供应，关闭第一阀门11和第二阀门12，打开第三阀门13和第四阀门14；压缩空气从中性电极5上部的空气口进入，对筒体内的熔盐进行吹扫，熔盐从中性电极5底部疏盐出口排出进入疏盐集箱7。
14.和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
15.本发明电极加热熔融盐装置和方法，适用于以熔融盐为媒介的各种储热系统，该装置利用熔盐的电阻特性，直接将电能转换为热能用于加热熔盐，电压等级高、功率密度大、造价成本低，该装置使用压缩空气调节加热功率，无运动部件、排盐彻底，能避免检修或故障时排盐不彻底造成的设备损坏。
附图说明
16.图1是本发明的系统示意图。
17.图中：
[0018]1‑
电源设备2
‑
低温熔盐集箱3
‑
高温熔盐集箱4
‑
压缩空气储箱
[0019]5‑
中性电极6
‑
相电极7
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疏盐集箱8
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绝缘连接件9
‑
电极锅炉外壳10
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中性线11
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第一阀门12
‑
第二阀门13
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第三阀门14
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第四阀门15
‑
液位监测器。
具体实施方式
[0020]
下面结合附图和具体实施方式对本发明专利作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0021]
如图1所示，本发明一种电极加热熔融盐装置，由电源设备1、低温熔盐集箱2、高温熔盐集箱3、压缩空气储箱4、中性电极5、相电极6、疏盐集箱7、绝缘连接件8、电极锅炉外壳9、中性线10、第一阀门11、第二阀门12、第三阀门13、第四阀门14和液位监测器15组成。
[0022]
电源设备1连有三个相线(a相线a1、b相线b1和c相线c1)和一个中性线10，三个相线分别与三个相电极6连接，中性线10与三个中性电极5连接；低温熔盐集箱2有三个出口，分别通过第一阀门11与中性电极5上的熔盐入口连接；高温熔盐集箱3有三个入口，分别通过第二阀门12与中性电极5上的熔盐出口连接；压缩空气储箱4有三个出口，分别通过第三阀门13与中性电极5上的空气口连接；中性电极5具体包括三个中性电极，各电极呈筒形结构，相电极6具体包括三个相电极，三个相电极分别放在三个中性电极筒体内；疏盐集箱7有三个入口，分别通过第四阀门14与中性电极5上的疏盐出口连接；中性电极5上设置有液位监测器15；绝缘连接件8安装在低温熔盐集箱2、高温熔盐集箱3、压缩空气储箱4和疏盐集箱7与中性电极5间的连接管道上；中性电极5、相电极6和绝缘连接件8被密封在电极锅炉外壳9内；本发明装置利用熔盐的电阻特性，直接将电能转换为热能用于加热熔盐，电压等级高、功率密度大，该装置使用压缩空气调节加热功率，无运动部件、排盐彻底，能避免检修或故障时排盐不彻底造成的设备损坏。
[0023]
本发明一种电极加热熔融盐装置可以按照以下正常运行模式和排盐模式运行。
[0024]
正常运行模式：打开第一阀门11和第二阀门12，关闭第四阀门组14，第三阀门13处于常闭状态，调整负荷时短时间开启后关闭；低温熔盐从低温熔盐集箱2的三个出口均匀流出，分别从中性电极5上部的熔盐入口流入，电流从电源设备1流入相电极6，电流在相电极6和中性电极5之间转化为热量，低温熔盐吸收热量温度升高后从中性电极5下部的熔盐出口流入高温熔盐集箱3；降低加热功率时，短时开启第三阀门13，压缩空气从中性电极5上部的空气口进入，使熔盐液面降低；提高加热功率时，短时开启第三阀门13，压缩空气从中性电极5上部的空气口排出筒体，使熔盐液面升高。
[0025]
排盐模式：关闭电源设备1的电能供应，关闭第一阀门11和第二阀门12，打开第三阀门13和第四阀门14；压缩空气从中性电极5上部的空气口进入，对筒体内的熔盐进行吹扫，熔盐从中性电极5筒体底部疏盐出口排出进入疏盐集箱7。
[0026]
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。