一种基于硬石膏矿采空区储存熔盐的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于硬石膏矿采空区储存熔盐的方法。包括如下步骤：硬石膏矿采空区的表面处理、熔盐储存仓的建立、发电产热装置的建立，在地面上建立蒸汽发电机系统和供热系统；其中，蒸汽发电机系统与熔盐储热装置通过管道连通；蒸汽发电机系统还包括熔盐换热系统和安装检测设备。本发明通过利用开采后的硬石膏矿采空区用于储存熔盐，通过电加热或太阳能加热熔盐储存能量，通过蒸汽发电系统进行供热和供电，解决现有的熔盐储热装置中，建立的罐的容量较小，储存的熔盐量也较为低，限制了熔盐储热的储热量，而且建立的立体罐占用地面面积较大，易受环境变化的影响，需要周期性的维护，增加了熔盐储热系统的成本。
【专利说明】
一种基于硬石膏矿采空区储存熔盐的方法
技术领域
[0001]本发明属于硬石膏矿地质存储技术领域，特别是涉及一种基于硬石膏矿采空区储存熔盐的方法。
【背景技术】
[0002]在光热电站开发中，熔盐作为一种性能较好的传热、储热工作介质，已成为当前光热电站实现长时间稳定发电的重要保障。熔融盐是一种成本低、寿命长、换热性能好的高温(大于500°C)、高热通量(大于105W/m2)和低压(<2bar)传热介质。一个传统的50MW光热项目的储热系统包含有热罐和冷罐两个直径70英尺、高约30英尺的罐子。在直接的储电应用市场，可以利用现成的工业电加热装置将罐子中约5000吨的熔盐加热，在另一端，汽轮机提取罐子中的能量来进行发电。
[0003]熔盐储热系统采用双罐显热储能方式，使用二元熔盐(40%KN03_60%NaN03)作为储热与传热介质，具有储热和放热两种工作模式。放热时，具备产生供暖热水和高温蒸汽两种功能。其运行流程为:
[0004](I)储热时，低温熔盐栗将冷熔盐从冷罐抽出送入电加热炉进行加热，得到的高温熔盐流入热罐储存。
[0005](2)放热时，高温熔盐栗将热罐中的高温熔盐输送到供暖换热器或蒸汽发生器中与水/蒸汽进行换热，冷却后的低温熔盐流入冷罐中储存。同时供暖换热器或蒸汽发生器分别对外输出供暖热水或高温蒸汽。
[0006]现有的熔盐储热系统多为在地面建立多组立体罐进行储存，储热系统采用双罐式储热。由于建立的罐的容量较小，储存的熔盐量也较为低，限制了熔盐储热的储热量，而且建立的立体罐占用地面面积较大，易受环境变化的影响，需要周期性的维护，增加了熔盐储热系统的成本。
【发明内容】
[0007]本发明为一种基于硬石膏矿采空区储存熔盐的方法，通过利用开采后的硬石膏矿采空区用于储存熔盐，通过电加热或太阳能加热熔盐储存能量，通过蒸汽发电系统进行供热和供电，解决现有的熔盐储热装置中，建立的罐的容量较小，储存的熔盐量也较为低，限制了熔盐储热的储热量。
[0008]本发明提供了硬石膏矿采空区在储能、储物方面的方法，包括如下步骤:
[0009]a硬石膏矿采空区的表面处理:将主巷道内的地面碎石、灰尘杂物清理干净，再通过高压水进行表面的清洗，并通过风机鼓风风干；
[0010]b熔盐储存仓的建立:在硬石膏矿采空区的支巷道内表面固定一层隔热层;所述隔热层的表面附着一层保温层；
[0011]其中，在硬石膏矿采空区每相邻一对支巷道内固定有熔盐储热装置;一对支巷道中，其中一个支巷道中的熔盐储热罐用于储存低温熔盐的低温储罐，另一个支巷道中的熔盐储热罐用于储存高温熔盐的高温储罐。
[0012]c发电产热装置的建立:在地面上建立蒸汽发电机系统和供热系统；
[0013]其中，蒸汽发电机系统与熔盐储热装置通过管道连通;蒸汽发电机系统还包括熔盐换热系统。
[0014]d安装检测设备:在主巷道和井道内分别安装有温度传感器、可燃气体报警器和粉尘检测仪。
[0015]进一步地，所述步骤b熔盐储存仓的建立中，所述隔热层采用高温隔热材料;所述保温层采用保温棉。
[0016]进一步地，所述步骤b熔盐储存仓的建立中，熔盐储热装置包括一与支巷道配合的条形罐，在罐的一端安装有熔盐栗。
[0017]本发明具有以下有益效果:
[0018]本发明充分利用硬石膏矿采空区在储能、储物方面应用，石膏矿储能或储物的方式，具有节约土地、投资省、运营定员少、安全性高、环保污染少、使用寿命长等特点。通过利用开采后的硬石膏矿采空区用于储存熔盐，通过电加热或太阳能加热熔盐储存能量，通过蒸汽发电系统进行供热和供电，解决现有的熔盐储热装置中，建立的罐的容量较小，储存的熔盐量也较为低，限制了熔盐储热的储热量，而且建立的立体罐占用地面面积较大，易受环境变化的影响，需要周期性的维护，增加了熔盐储热系统的成本。
[0019]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本发明的硬石膏矿采空区的主巷道和入口井的布置图；
[0022]图2为本发明的硬石膏矿采空区的支巷道的横截面示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]请参阅图1和图2所示，本发明为一种基于硬石膏矿采空区储存熔盐的方法，包括如下步骤:
[0025](I)硬石膏矿采空区的表面处理:将主巷道4内的地面碎石、灰尘杂物清理干净，再通过高压水进行表面的清洗，并通过风机鼓风风干；
[0026](2)熔盐储存仓的建立:在硬石膏矿采空区的支巷道5内表面固定一层隔热层501;隔热层501的表面附着一层保温层502;隔热层501采用高温隔热材料;保温层502采用保温棉。熔盐储热装置包括一与支巷道5配合的条形罐，在罐的一端安装有熔盐栗。所有设备均通过硬石膏矿井道3内的电梯系统2进行运送。
[0027]其中，在硬石膏矿采空区每相邻一对支巷道5内固定有熔盐储热装置;一对支巷道5中，其中一个支巷道5中的熔盐储热罐用于储存低温熔盐的低温储罐，另一个支巷道5中的熔盐储热罐用于储存高温熔盐的高温储罐。
[0028]其中，低温储罐安装有低温熔盐栗，高温储罐安装有高温熔盐栗;熔盐栗安装位置为靠近支巷道5地面的位置。
[0029](3)发电产热装置的建立:在地面I上建立蒸汽发电机系统101和供热系统102;其中，蒸汽发电机系统101与熔盐储热装置通过管道连通;蒸汽发电机系统101还包括熔盐换热系统。
[0030](4)安装检测设备:在主巷道4和井道3内分别安装有温度传感器、可燃气体报警器和粉尘检测仪。
[0031]专利CN201310167760.7(《用于太阳能热发电的熔盐储热及换热系统》)中提供了一种基于太阳能热发电通过熔盐储热的方式进行换热发电的技术。本基于硬石膏矿采空区储存熔盐的方式是通过将熔盐储热的高温储罐和低温储罐放置在硬石膏矿采空区的支巷道5内，由于硬石膏矿的开采深度在300-500m的深度，其硬石膏矿的支巷道5内的温度比较恒定，不受外界环境的影响，使得对熔盐的温度控制较为容易，减少对储存罐的维护，而且，将熔盐储热的罐体设置在地下矿洞内，减少地面I的占有面积，而且，不会对环境造成污染。
[0032]该硬石膏矿储存熔盐的原理是:包括熔盐储热系统和熔盐换热系统；
[0033]其中，将熔盐储热系统的储热装置设置在硬石膏矿的支巷道5内，并在硬石膏矿采空区的支巷道5内表面固定一层隔热层501;隔热层501的表面附着一层保温层502，通过隔热层501来阻挡熔盐储热的热量散失，避免对矿洞的表面造成温差侵蚀，采用保温层502用于对熔盐储热的罐体进行保温；
[0034]其中，将熔盐换热系统设置在地面I上，在地面I建立蒸汽发电机系统101和供热系统102;其中，蒸汽发电机系统101与熔盐储热装置通过管道连通;蒸汽发电机系统101还包括熔盐换热系统。熔盐换热系统安装在主巷道4与井道3的交汇处，通过高温熔盐栗将高温熔盐(温度一般在500-600Γ)与熔盐换热系统的管壳式换热器进行换热，将水加热蒸发产生的蒸汽用于推动蒸汽发电机转动发电，或将产生的热水用于供热。
[0035]其中，对于熔盐的加热，一般采用市电或光伏或风能的电进行对熔盐的加热，进行初步的温度上升，的是的颗粒状的熔盐融化成液态，其初步过程是将在低温储罐内进行的，通过加热装置将熔盐初步加热到初步温度(温度在380-450 °C的范围)，再通过低温熔盐栗将低温熔盐栗入高温储罐内，在进一步进行加热。
[0036]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0037]以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【主权项】
1.一种基于硬石膏矿采空区储存熔盐的方法，其特征在于，包括如下步骤: a硬石膏矿采空区的表面处理:将主巷道(4)内的地面碎石、灰尘杂物清理干净，再通过高压水进行表面的清洗，并通过风机鼓风风干； b熔盐储存仓的建立:在硬石膏矿采空区的支巷道(5)内表面固定一层隔热层(501);所述隔热层(501)的表面附着一层保温层(502); 其中，在硬石膏矿采空区每相邻一对支巷道(5)内固定有熔盐储热装置； c发电产热装置的建立:在地面(I)上建立蒸汽发电机系统(101)和供热系统(102); 其中，蒸汽发电机系统(101)与熔盐储热装置通过管道连通； d安装检测设备:在主巷道(4)和井道(3)内分别安装有温度传感器、可燃气体报警器和粉尘检测仪。2.根据权利要求1所述的一种基于硬石膏矿采空区储存熔盐的方法，其特征在于，所述步骤b熔盐储存仓的建立中，所述隔热层(501)采用高温隔热材料;所述保温层(502)采用保温棉。3.根据权利要求1所述的一种基于硬石膏矿采空区储存熔盐的方法，其特征在于，所述步骤b熔盐储存仓的建立中，熔盐储热装置包括一与支巷道(5)配合的条形罐，在罐的一端安装有熔盐栗。
【文档编号】F28D20/02GK106050305SQ201610384347
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】黄河, 戚家忠, 苗玉亮, 郎宝华, 胡振法, 李祥飞, 丰红波, 陈跃武, 郑司光, 许浩, 李军, 韩喜子
【申请人】安徽省皖北煤电集团有限责任公司含山恒泰非金属材料分公司