一种高温太阳能加热系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工业高温加热技术领域，特别是涉及一种高温太阳能加热系统。
【背景技术】
[0002]高温加热是现代化工生产过程中常见的工艺环节。其中，制热和蓄热传热是高温加热过程中最重要的两个步骤，其效果对加热温度和功率具有重要影响。为提高系统的整体热效率，目前工业生产中运行的高温加热系统的制热方式主要有以下几种:
[0003]1、化石能源燃烧加热，此种方法结构简单、易于实现，缺点是对环境污染较大、增加额外的运输、排污以及环境治理成本，综合成本较高。
[0004]2、电加热，此方法环保性好、无污染、不增加运输成本，缺点是对电力供给要求较高，同时运行成本较高。
[0005]3、传统太阳能集热加热，此种方法结构简单、运行成本低、不污染环境，缺点是只能产生低温热量，不适于大部分的工业生产环节使用。
[0006]蓄热传热方式主要有:
[0007]1、以蒸汽和水为传热蓄热介质。此方式工质成本低、易获取，缺点是工作温度低于238 °C，但压力高达3MPa，需要配置额外的压缩机，能耗较大。
[0008]2、以导热油为传热蓄热介质。此种方式工质成本较低，运行压力较低，缺点是导热油工作温度低于400°C，长期高温运行易造成导热油变质、挥发，降低系统可靠性。
[0009]3、以液态金属为传热蓄热介质，此方式导热较好、加热均匀性高，工作温度较高，缺点是液态金属成本较高、比热小、同时对管路和系统的腐蚀率高。
[0010]4、以空气为传热蓄热介质，此方式工质成本低，工作温度高，缺点是传热系数和比热小。
[0011]可见，工业生产中运行的高温加热系统的制热及蓄热传热方式仍有待改进。
【发明内容】
[0012]针对上述技术存在的问题，本实用新型提出了一种高温太阳能加热系统，以提高制热温度，并减少制热带来的环境污染、降低运行成本，同时改善蓄热传热介质，提高系统运行的可靠性。
[0013]为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下:
[0014]一种高温太阳能加热系统，包括带有吸热器的太阳能集热装置、用于对外供热的加热炉，还包括装有熔盐的蓄热罐，以及熔盐泵、伴热器，所述吸热器的出口通过耐高温管连接蓄热罐的入口，从该蓄热罐的底部向上引出耐高温管并连接至所述熔盐泵的入口，熔盐泵的出口通过耐高温管连接加热炉的入口，加热炉的出口通过耐高温管连接回所述吸热器的进口，并在所述熔盐泵出口及加热炉入口之间的耐高温管外壁上设置伴热器。
[0015]上述高温太阳能加热系统，采用太阳能集热装置制热，能制取400°C以上高温，并利用高温熔盐作为载热和传热介质，在耐高温管内循环流动时将高温热量送至加热炉内，从而加热炉内的用热物体。其制热温度高，且制热运行成本低、不污染环境，适于大部分工业生产环节使用；以熔盐为传热蓄热介质，可根据使用温度选择熔盐类型，适用范围广，且工质成本较低，工作压力低、热容量大、粘度低、稳定性良好，适于大部分工业传热蓄热环
-K-T。
[0016]在所述伴热器与加热炉之间的耐高温管上还设有流量阀。能控制耐高温管中熔盐的流量，保持吸热量、放热量与蓄热量之间的平衡，使整个系统稳定顺畅的运行。
[0017]所述蓄热罐、伴热器、加热炉和耐高温管的外表面均覆盖有耐高温保温层。可最大限度的防止热量散发，将熔盐长时间维持在高温熔融态，提高蓄热效果。
[0018]本实用新型的优点是:结构简单、合理，加热温度高，运行成本低，不排放污染物，稳定性和蓄热效果好，并且安装或拆卸方便，适合模块化生产，适用范围广，实用性强。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的结构示意图；
[0020]图2是本实用新型中蓄热罐的结构示意图；
[0021]图3是本实用新型中加热炉的结构示意图；
[0022]附图标记说明:1、吸热器；2、太阳能集热装置；3、耐高温管；4、蓄热罐；5、熔盐泵；6、伴热器；7、流量阀；8、换热盘管；9、加热炉；10、用热物体；11、熔盐。
【具体实施方式】
[0023]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0024]实施例
[0025]如图1所示，一种高温太阳能加热系统，包括带有吸热器I的太阳能集热装置2、用于对外供热的加热炉9，还包括装有熔盐11的蓄热罐4，以及熔盐泵5、伴热器6，所述吸热器I的出口通过耐高温管3连接蓄热罐4的入口，从该蓄热罐4的底部向上引出耐高温管3并连接至所述熔盐泵5的入口，熔盐泵5的出口通过耐高温管3连接加热炉9的入口，加热炉9的出口通过耐高温管3连接回所述吸热器I的进口，并在所述熔盐泵5出口及加热炉9入口之间的耐高温管外壁上设置伴热器6。
[0026]进一步地，在所述伴热器6与加热炉9之间的耐高温管3上还设有流量阀7 ;所述蓄热罐4、伴热器6、加热炉9和耐高温管3的外表面均覆盖有耐高温保温层。
[0027]本实用新型的高温太阳能加热系统，吸热器1、蓄热罐4、熔盐泵5、伴热器6、流量阀7、加热炉9等部件由耐高温管3依次连接为一个循环，各个部件之间相应的采用法兰、卡套或是焊接等方式固定。
[0028]其中，太阳能集热装置2可以采用碟式或槽式太阳能集热方式，为获得更高加热温度，也可采用塔式集热方式，其集热装置的抛物面可以由太阳能跟踪装置控制，实时调整跟踪太阳角度，获得更高的集热效率。对于太阳能集热装置2的设置，现有技术有很多，在此不做限制。
[0029]太阳能集热装置2中的吸热器I可以由耐高温金属管缠绕而成，而加热炉9内可以设置换热盘管8，并填充用热物体10，让高温熔盐11流过换热盘管8并与用热物体10进行换热，由此加热该用热物体10。太阳能集热装置2中的吸热器1、加热炉9中的吸热盘管可以按照系统所需的加热功率计算相应的换热面积和换热直径后，分别针对太阳能集热装置2和加热炉9的情况设计而成。这种设计方式既可以增强换热效果、降低所需换热面积，并能提高系统运行可靠性、降低运行成本。
[0030]如图2所示，蓄热罐4顶部与外壳侧壁上分别设置吸液孔和回流孔，分别用于固定连接熔盐泵5和连接通入蓄热罐4内的耐高温管3，熔盐泵5入口的耐高温管3从吸液口穿到蓄热罐4内距底面约15?20cm处，系统运行时，需在蓄热罐4内部填充与加热时间对应量的熔盐11。
[0031]如图3所示，加热炉9由耐高温金属材料加工而成，炉体底部设置供熔盐11流入的入口，炉体顶部设置供熔盐11流出的出口，炉内设置换热盘管8，并填充需要进行加热的用热物体10。
[0032]系统首次运行时，首先启动伴热器6，对管路内的残余固态熔盐11进行加热，使其变成熔融状态，从而可以在熔盐泵5的驱动下流动，经过数个强制循环后，可使系统内的熔盐11全部处于高温熔融状态。
[0033]太阳能集热装置2收集并产生超过400°C高温热量，将热量传递给流经吸热器I内部作为载热介质的熔盐11，熔盐11升温至高温状态，并在熔盐泵5的驱动下进入蓄热罐4。在密度影响下，温度较高的熔盐会位于蓄热罐4的上层位置，温度较低的熔盐会下沉，而底层的低温熔盐在熔盐泵5的驱动下流向加热炉9，完成一个加热循环。经过数次强制循环，系统内的熔盐11温度不断升高，最终使蓄热罐4内的熔盐11全部处于高温状态。
[0034]当熔盐11全部处于高温状态时，则可对加热炉9内的用热物质进行加热，释放高温热量后的熔盐11降低温度，在熔盐泵5的驱动下进入吸热器I吸收后恢复至高温状态，并重新进入循环管路进行下一次的加热过程。
[0035]若外界太阳能辐射量不足时，本系统可利用蓄热罐4内的熔盐11在熔盐泵5的驱动下流至加热炉9对用热物体10进行加热，并返回至蓄热罐4，蓄热罐4内的熔盐11填充量经过计算设计，可满足工艺要求加热时间条件下的不间断加热。
[0036]当不需加热时，管路内的所有熔盐11在熔融状态下自动回流至蓄热罐4内保温储存，可长期维持熔融状态，避免上述首次运行时所需的伴热器6加热操作，进一步减少运行难度、降低运行成本。
[0037]本实用新型结构简单、合理，加热温度高，运行成本低，不排放污染物，稳定性和蓄热效果好，并且安装或拆卸方便，适合模块化生产，适用范围广，实用性强。
[0038]上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
【主权项】
1.一种高温太阳能加热系统，包括带有吸热器的太阳能集热装置、用于对外供热的加热炉，其特征在于:还包括装有熔盐的蓄热罐，以及熔盐泵、伴热器，所述吸热器的出口通过耐高温管连接蓄热罐的入口，从该蓄热罐的底部向上引出耐高温管并连接至所述熔盐泵的入口，熔盐泵的出口通过耐高温管连接加热炉的入口，加热炉的出口通过耐高温管连接回所述吸热器的进口，并在所述熔盐泵出口及加热炉入口之间的耐高温管外壁上设置伴热器。
2.根据权利要求1所述的高温太阳能加热系统，其特征在于:在所述伴热器与加热炉之间的耐高温管上还设有流量阀。
3.根据权利要求1或2所述的高温太阳能加热系统，其特征在于:所述蓄热罐、伴热器、加热炉和耐高温管的外表面均覆盖有耐高温保温层。
【专利摘要】本实用新型提供了一种高温太阳能加热系统，包括带有吸热器的太阳能集热装置、用于对外供热的加热炉，还包括装有熔盐的蓄热罐，以及熔盐泵、伴热器，所述吸热器的出口通过耐高温管连接蓄热罐的入口，从该蓄热罐的底部向上引出耐高温管并连接至所述熔盐泵的入口，熔盐泵的出口通过耐高温管连接加热炉的入口，加热炉的出口通过耐高温管连接回所述吸热器的进口，并在所述熔盐泵出口及加热炉入口之间的耐高温管外壁上设置伴热器。本实用新型结构简单、合理，加热温度高，运行成本低，不排放污染物，稳定性和蓄热效果好，并且安装或拆卸方便，适合模块化生产，适用范围广，实用性强。
【IPC分类】F24J2-34, F24J2-46
【公开号】CN204574557
【申请号】CN201520092885
【发明人】刘培, 蒋方明, 谭忠冠, 王洁莉, 岑继文
【申请人】中国科学院广州能源研究所, 广东金泥华牛科技有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年2月9日