一种劣化熔盐提纯再生系统及其制备方法与流程

本发明属于储能，具体涉及一种劣化熔盐提纯及再生系统及其制备方法。

背景技术：

1、硝基型太阳能熔盐包含二元熔盐（主要成分 nano360%、kno340%）和三元熔盐（主要成分nano37%、nano240%、kno3 53%），具有比热容大、温域宽、性能稳定的特性而被作为传热、蓄热介质，用于太阳能发电、工业储能、电储热等领域的热载体 。随着风电、光电新能源的快速发展，熔盐储能作为新兴产业得到了快速发展，熔盐不仅是光热发电首选储热材料，而且是实现大容量、长效储能的最佳途径。根据中国光热联盟协会统计，至2021年已有25万吨熔盐投入光热储能应用，而且每年需求量处于大幅递增之势，至2030年将达到1000万吨。随着熔盐应用时间的推移，熔盐会出现分解、性能衰减，导致储热、传热性能降低，为了恢复硝基熔盐的储热、换热性能，必须先对硝基熔盐进行还原提纯处理，并根据组分比例添加一定量的新盐，从而达到熔盐再生的目的。

2、多元熔盐劣化主要原因是nano2氧化生成nano3、kno3高温分解生成k2o（2kno3＝2kno2＋o2↑；2kno2=k2o+no↑+no2↑）；次要原因是fe3+、ca2+、mg2+离子等杂质增多，性能下降。劣化熔盐是一种产量大且难处理的固体废弃污染物，工业应用中一般的处理方法为稀释排放，但会造成严重的土地污染；传统处理技术是物理方法—过滤，去除沉渣及部分杂质，再补充新盐，虽然达到了净化的目的，但其性能指标下降，影响储能系统的运行。现有专利技术尚无成熟的熔盐再生工艺技术的应用。

技术实现思路

1、为达到上述目的，本发明提供了一种劣化硝基熔盐提纯及再生系统，将劣化熔盐提纯再生并重复应用，延长熔盐使用寿命、避免危废废弃物造成环境污染。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种劣化熔盐提纯及再生系统，包括依次连接的破碎系统、溶解槽、过滤器、酸化反应釜、浓缩结晶釜、离心分离机、冲洗烘干装置、复配线；

4、所述的劣化熔盐提纯及再生系统还包括蒸发器，蒸发器分别与浓缩结晶釜和离心分离机连接；所述的浓缩结晶釜用于将溶液浓缩为结晶和溶液，浓缩后的结晶和溶液进入离心分离机中，离心分离机用于将结晶和溶液分离，分离后的溶液流至蒸发器，将分离后的溶液加热蒸发至过饱和溶液，并返回到浓缩结晶釜中，实现循环结晶；分离后的结晶输送到冲洗烘干装置，经冲洗烘干后进入复配线；复配线用于再生熔盐的复配。

5、进一步的，所述破碎系统包括依次连接的上料机、磨机、输送机；输送机出口与溶解槽进料口相连接；所述上料机为螺旋上料机；所述磨机为锤式细磨机；所述输送机为螺旋输送机。

6、进一步的，所述溶解槽内安装有机械搅拌装置和加热装置；所述溶解槽通过管道与过滤器相连接。所述加热装置为蒸汽加热或电加热装置。

7、进一步的，所述过滤器为滤芯过滤或滤布过滤，过滤后溶液由泵送进入酸化反应釜中。

8、进一步的，所述酸化反应釜设置硝酸加注系统，所述硝酸加注系统是通过定量计量泵加注硝酸，实现k2o酸化反应重新生成kno3 、nano2酸化反应生成nano3；酸化还原后溶液由泵送进入浓缩结晶釜中。

9、进一步的，述浓缩结晶釜包含抽真空系统；抽真空系统使浓缩结晶釜产生真空，在真空状态下溶液浓缩，使nano3、kno3不断结晶析出，然后结晶混合溶液排入离心分离机中。

10、进一步的，所述冲洗烘干装置包含喷淋系统、热风系统；所述喷淋系统是采用净化水冲洗晶体表面硝酸；所述热风系统采用热风烘干达到结晶体脱出水分；晶体烘干后进入复配线。

11、进一步的，所述复配线包含计量加料装置、混合搅拌装置；所述计量加料装置用于定量添加nano3或kno3，所述混合搅拌装置使多元盐成分达到混合均匀。

12、进一步的，所述复配线还包括装袋机，用于按袋装重量实现分包包装。

13、一种劣化熔盐提纯及再生方法，步骤如下：

14、（1）粉碎：将劣化熔盐进行机械破碎，破碎粒度小于100目，破碎后进行原始成分检测ⅰ；

15、（2）搅拌溶解：将步骤（1）得到的熔盐在溶解槽中进行加热搅拌溶解，加热温度70～90℃，得到劣化熔盐溶液；

16、（3）过滤：将步骤（2）得到的劣化熔盐溶液过滤，采用孔径＜50μm一级滤芯过滤；

17、（4）酸化反应：过滤后的溶液进入酸化反应釜，向酸化反应釜中加入硝酸，加入硝酸的量与原始成分检测ⅰ中nano2和k2o含量，质量比为1：1.1～1.5，使熔盐中剩余的nano2全部还原为nano3；使k2o酸化生成kno3；

18、（5）浓缩结晶：经步骤（4）酸化反应后，抽真空系统使浓缩结晶釜产生真空，在真空状态下溶液浓缩，使nano3、kno3不断结晶析出；结晶混合溶液排入离心分离机中，使用离心分离机将晶体混合液固液离心分离，结晶体输送到冲洗烘干装置中，溶液送入蒸发器中，蒸发器将分离后溶液加热至过饱和溶液，并返回到浓缩结晶釜中，实现循环结晶；

19、（6）冲洗烘干：采用净化水冲洗结晶体残余硝酸，并避免水中杂质二次污染，喷淋水返回到步骤（2）的溶解槽中，实现溶液循环利用，冲洗后立即进行烘干，采用温度为40℃～50℃，3m/s≤风速≤10m/s热风烘干结晶晶体达到脱出水分；烘干后晶体进行取样进行成分检测ⅱ，进入复配线7；

20、（7）复配：根据成分检测ⅱ中nano3、kno3含量，依据二元熔盐标准进行添加nano3或kno3，调整含量比从而获得标准的二元熔盐；依据三元熔盐标准进行添加nano3或kno3，并按比例加入nano2，从而获得标准的三元熔盐。

21、有益效果：

22、1、本系统通过蒸发器分别与抽真空系统和离心分离机连接，实现了溶液的连续浓缩结晶，使结晶更充分，提高了结晶产率。

23、2、通过结晶析出高纯度的二元盐（nano3+kno3），并进行化学成分检测分析，按二元熔盐或三元熔盐的成分标准进行复配，实现了劣化熔盐的提纯再生，其优点是能够实现劣化熔盐的彻底再生，且新盐添加量少，这是现有物理方法无法比拟的；本系统技术成熟、闭环循环，降低了再生成本，既能节约净化水的消耗，又能避免二次污染。

技术特征：

1.一种劣化熔盐提纯及再生系统，包括依次连接的破碎系统（1）、溶解槽（2）、过滤器（3）、酸化反应釜（4）、浓缩结晶釜（5）、离心分离机（6）、冲洗烘干装置（8）、复配线（9）；

2.根据权利要求1所述的种劣化熔盐提纯及再生系统，其特征在于，所述破碎系统（1）包括依次连接的上料机（1.1）、磨机（1.2）、输送机（1.3）；输送机（1.3）出口与溶解槽（2）进料口相连接。

3.根据权利要求1所述的种劣化熔盐提纯及再生系统，其特征在于，所述溶解槽（2）内安装机械搅拌装置（2.1）和加热装置（2.2）；所述溶解槽（2）通过管道与过滤器（3）相连接。

4.根据权利要求1所述的种劣化熔盐提纯及再生系统，其特征在于，所述过滤器（3）为滤芯过滤或滤布过滤，过滤后溶液进入酸化反应釜（4）中。

5.根据权利要求1所述的种劣化熔盐提纯及再生系统，其特征在于，所述酸化反应釜（4）设置硝酸加注系统（4.1）；酸化还原后溶液进入浓缩结晶釜（5）中。

6.所根据权利要求1所述的种劣化熔盐提纯及再生系统，其特征在于，述浓缩结晶釜（5）包含抽真空系统（5.1）；结晶混合溶液排入离心分离机（6）中。

7.根据权利要求1所述的种劣化熔盐提纯及再生系统，其特征在于，所述冲洗烘干装置（8）包含喷淋系统（8.1）、热风系统（8.2）；所述喷淋系统（8.1）是采用净化水冲洗晶体表面硝酸；所述热风系统（8.2）采用热风烘干达到结晶体脱出水分；晶体烘干后进入复配线（9）。

8.根据权利要求1所述的种劣化熔盐提纯及再生系统，其特征在于，所述复配线（9）包含计量加料装置（9.1）、混合搅拌装置（9.2）；所述计量加料装置（9.1）用于定量添加nano3或kno3，所述混合搅拌装置（9.2）使多元盐成分达到混合均匀。

9.根据权利要求8所述的种劣化熔盐提纯及再生系统，其特征在于，所述复配线（9）还包括装袋机（9.3），用于按袋装重量实现分包包装。

10.一种劣化熔盐提纯及再生方法，其特征在于，方法步骤如下：

技术总结
本发明属于储能技术领域，具体涉及一种劣化熔盐提纯及再生系统及其制备方法。本系统包括依次连接的破碎系统（1）、溶解槽（2）、过滤器（3）、酸化反应釜（4）、浓缩结晶釜（5）、离心分离机（6）、冲洗烘干装置（8）、复配线（9）；本系统还包括蒸发器（7），蒸发器（7）分别与浓缩结晶釜（5）和离心分离机（6）连接；所述的浓缩结晶釜（5）用于将溶液浓缩为结晶和溶液，浓缩后的结晶和溶液进入离心分离机（6）中，分离后的溶液流至蒸发器（7），经加热蒸发后返回至浓缩结晶釜（5）中；分离后的结晶进入冲洗烘干装置（8），经冲洗烘干后进入复配线（9）。本系统技术成熟、闭环循环，降低了再生成本。

技术研发人员：孙云国,曾智勇,孙春艳,杨玉庆,赵浩东
受保护的技术使用者：山东爱能森新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12