开口通过通孔与进口管箱密封相连，另一个开口通过通孔与出口管箱密封相连，保证高温熔盐从进口管箱输入到U型列管，然后输出到出口管箱。管体8与U型列管15间为液态水/水蒸汽17。本实施例中，出于加工方便、节省成本等考虑，所述U型列管换热系统的管体8为筒体结构；顶部连接封头9为上下两端开口的椭圆结构，下面的开口即为空腔，上面的开口与蒸汽输出系统的蒸汽通道相通。进口管箱5和出口管箱20为椭圆结构，中间用隔板19隔开。
[0030]所述U型列管15与管板18之间通过焊接密封，固定形成一体式结构，列管15在管板18上交错排列；管体8与顶部连接封头9采用法兰连接；管板18与进口管箱和出口管箱通过法兰固定。
[0031]本实施例中，所述管体8上部设有液位控制器16，用于蒸汽发生过程中保证液位稳定；管体下部设有进水管道6。液位控制器16控制进水管道中进水的流速。
[0032]本实施例中，所述蒸汽输出系统包括蒸汽通道10、过滤网14、蒸汽包11、蒸汽参数测控器13与蒸汽出口 12。蒸汽通道10与U型列管换热系统的顶部连接封头9相连，蒸汽通道10内设有过滤网14，蒸汽包11位于蒸汽通道10上方，蒸汽出口 12设有蒸汽参数测控器13。
[0033]本实施例中，所述进口四通阀3连接熔盐进口 1、熔盐卸出口 2、高温气体进口 4与进口管箱5 ;所述出口三通阀22连接熔盐出口 21、高温气体出口 23与出口管箱20。
[0034]通过上述装置实现的U型列管式熔盐蒸汽发生方法，首先，通入高温气体进入U型列管15、进口管箱5与出口管箱20预热，直至温度高于熔盐凝固点温度。预热结束后，向U型列管15内灌注高温熔盐，同时向管体8内灌注液态水，液态水吸收高温熔盐热能后形成水蒸汽继而进入蒸汽包11。当蒸汽包11内的蒸汽温度与压力达到设定值后，输出蒸汽。系统停止后，熔盐利用自重流出U型列管换热系统，最后用高温气体清理U型列管15。
[0035]具体包括以下步骤:
[0036](I)预热过程:调节进口四通阀3，关闭熔盐进口 I与熔盐卸出口 2，打开高温气体进口 4 ;调节出口三通阀22，关闭熔盐出口 21，打开高温气体出口 23 ;通入高温气体进入U型列管15、进口管箱5与出口管箱20预热，直至温度高于熔盐凝固点温度；
[0037](2)熔盐灌注:调节进口四通阀3，打开熔盐进口 1，关闭熔盐卸出口 2与高温气体进口 4 ;调节出口三通阀22，打开熔盐出口 21，关闭高温气体出口 23 ;从熔盐进口 I向U型列管15内灌注高温熔盐，熔盐充满整个U型列管15后从熔盐出口 21流出；
[0038](3)蒸汽发生:从进水管道6向管体8内灌注液态水，液态水吸收高温熔盐热能后形成水蒸汽，管体8内部采用液位控制器16调节液位高度和蒸汽发生速度；
[0039](4)蒸汽输出:管体8内产生的蒸汽经过滤网14过滤后进入蒸汽包11，当蒸汽包11内的蒸汽温度与压力达到设定值后，从蒸汽出口 12输出蒸汽；
[0040](5)系统停止:放空管体8内高温热水；调节进口四通阀3，关闭熔盐进口 I与高温气体进口 4，打开熔盐卸出口 2，把进口管箱5—侧的熔盐卸出流回熔盐槽；保持熔盐出口21打开和高温气体出口 23关闭，把出口管箱20 —侧的熔盐卸出流回熔盐槽；待熔盐基本卸出后，调节进口四通阀3，关闭熔盐进口 I与熔盐卸出口 2，打开高温气体进口 4，用高温气体清理U型列管15。
[0041]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.U型列管式熔盐蒸汽发生装置，其特征在于，包括U型列管换热系统、蒸汽输出系统、熔盐输入输出系统，所述U型列管换热系统包括一由顶部连接封头、管体、管板围成的空腔，空腔内为液态水和/或水蒸汽，在所述空腔内设有若干个U型列管，在所述管板上对应设有若干个通孔，在所述管板的下方设有进口管箱和出口管箱，U型列管其中一个开口通过所述通孔与进口管箱密封相连，另一个开口通过所述通孔与出口管箱密封相连；所述蒸汽输出系统设于顶部连接封头的上方；所述熔盐输入输出系统用于将高温熔盐输入到进口管箱，同时将流经U型列管后的熔盐从出口管箱输出。2.根据权利要求1所述U型列管式熔盐蒸汽发生装置，其特征在于，所述U型列管换热系统的管体为筒体结构；顶部连接封头为上下两端开口的椭圆结构；进口管箱和出口管箱为一体化设计，整体为椭圆结构，中间用隔板隔开。3.根据权利要求2所述U型列管式熔盐蒸汽发生装置，其特征在于，所述U型列管与管板之间通过焊接密封，固定形成一体式结构，U型列管在管板上交错排列；管体与顶部连接封头采用法兰连接；管板与进口管箱和出口管箱通过法兰固定。4.根据权利要求1所述U型列管式熔盐蒸汽发生装置，其特征在于，所述空腔内设有用于蒸汽发生过程中保证液位稳定的液位控制器，所述管体一侧设有进水管道。5.根据权利要求1所述U型列管式熔盐蒸汽发生装置，其特征在于，所述蒸汽输出系统包括蒸汽通道、过滤网、蒸汽包、蒸汽参数测控器与蒸汽出口，所述蒸汽通道与U型列管换热系统的顶部连接封头相连，蒸汽通道内设有过滤网，蒸汽包位于蒸汽通道上方，蒸汽出口设有蒸汽参数测控器。6.根据权利要求1所述U型列管式熔盐蒸汽发生装置，其特征在于，所述熔盐输入输出系统包括进口四通阀和出口三通阀，所述进口四通阀分别与熔盐进口、熔盐卸出口、高温气体进口、进口管箱连接，所述出口三通阀分别与熔盐出口、高温气体出口、出口管箱连接。7.根据权利要求1?6任一项所述装置实现的U型列管式熔盐蒸汽发生方法，其特征在于，包括步骤:工作开始，通过熔盐输入输出系统向U型列管内灌注高温熔盐，同时向管体内灌注液态水，液态水吸收高温熔盐热能后形成水蒸汽继而进入蒸汽包，当蒸汽包内的蒸汽温度与压力达到设定值后，输出蒸汽；工作停止后，熔盐利用自重流出U型列管换热系统。8.根据权利要求7所述的U型列管式熔盐蒸汽发生方法，其特征在于，还包括预热步骤，即:在向U型列管内灌注高温熔盐前，先向进口管箱、U型列管、出口管箱通入高温气体进行预热，直至内部温度高于熔盐凝固点温度。9.根据权利要求8所述的U型列管式熔盐蒸汽发生方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)预热过程:调节进口四通阀，关闭熔盐进口与熔盐卸出口，打开高温气体进口；调节出口三通阀，关闭熔盐出口，打开高温气体出口 ；通入高温气体进入U型列管、进口管箱与出口管箱预热，直至温度高于熔盐凝固点温度； (2)熔盐灌注:调节进口四通阀，打开熔盐进口，关闭熔盐卸出口与高温气体进口；调节出口三通阀，打开熔盐出口，关闭高温气体出口；从熔盐进口向U型列管内灌注高温熔盐，熔盐充满整个U型列管后从熔盐出口流出； (3)蒸汽发生:从进水管道向管体内灌注液态水，液态水吸收高温熔盐热能后形成水蒸汽，管体内部采用液位控制器调节液位高度和蒸汽发生速度； (4)蒸汽输出:管体内产生的蒸汽经过滤后进入蒸汽包，当蒸汽包内的蒸汽温度与压力达到设定值后，从蒸汽出口输出蒸汽； (5)系统停止:放空管体内高温热水；调节进口四通阀，关闭熔盐进口与高温气体进口，打开熔盐卸出口，进口管箱一侧的熔盐通过该熔盐卸出口卸出流回外部熔盐槽；保持熔盐出口打开和高温气体出口关闭，把出口管箱一侧的熔盐卸出流回外部熔盐槽；待熔盐基本卸出后，调节进口四通阀，关闭熔盐进口与熔盐卸出口，打开高温气体进口，用高温气体清理U型列管。
【专利摘要】本发明提供一种U型列管式熔盐蒸汽发生装置及方法，其装置包括U型列管换热系统、蒸汽输出系统、熔盐输入输出系统；蒸汽输出系统设于U型列管换热系统顶部，熔盐输入输出系统设于U型列管换热系统底部，其还可利用进口四通阀和出口三通阀来同时控制高温气体与熔盐的流通；采用液位控制器调节液位高度和蒸汽发生速度；采用蒸汽参数测控器使输出蒸汽参数保持稳定。其方法是先采用高温气体预热系统，然后依次进行熔盐灌注、蒸汽发生和蒸汽输出，最后熔盐回流和清理U型列管。本发明蒸汽产量大与参数可控、熔盐容易回流且不易堵塞，系统热效率高、结构简单且使用寿命长，能较好地满足太阳能中高温热利用、余热利用和核能发电技术领域的要求。
【IPC分类】F22B1/06
【公开号】CN105066083
【申请号】CN201510579684
【发明人】陆建峰, 丁静, 袁溢博, 杨建平, 王维龙
【申请人】中山大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年9月11日