熔盐加热系统、熔盐加热方法以及光伏-光热耦合系统与流程

本发明涉及太阳能发电领域，具体而言，涉及一种熔盐加热系统、熔盐加热方法以及光伏-光热耦合系统。

背景技术：

1、目前，光伏-光热互补发电耦合方式主要包括：1)利用光伏向光热发电系统的辅助设备供电；2)通过对光伏和光热电站进行功率分配，为用户提供稳定电能；3)利用光伏系统的散热，向光热发电系统提供热量；4)利用分光技术合理分配光伏、光热所接收的太阳光波长。其中，第2)种仅通过运行和调度手段对光伏和光热进行结合的非紧凑式光伏-光热系统，是目前商业化程度最高的光伏-光热互补发电方式。

2、对于第2)种光伏-光热耦合方式，互补发电系统内光伏和光热电站除了在电网侧进行耦合外，还可通过电加热器将部分或全部光伏弃光功率回收转化为热能存入光热电站的储热系统中，实现光伏和光热电站之间深度耦合。其中，电加热器设备是整个系统的核心设备之一，其性能的优劣严重影响了整个系统的运行安全性与经济性。

3、目前商业化的电加热设备主要存在如下问题：1)采用低压设计，无法实现大规模的弃光消纳，同时存在配电成本较高，电站经济性差等问题；2)采用高压设计，换热均匀性较差，容易形成局部高温，电加热管容易击穿损坏；采用一体化设计电加热器成本较高。

4、专利cn110360863a公开了一种电加热固介储能装置，包括高压电源、热固介罐、冷固介罐、固介提升装置、给料室以及至少一个加热器和至少一个换热器；加热器和换热器以固体储热介质作为换热介质。热固介罐进口与加热器之间通过调节阀相连，热固介罐出口与换热器之间通过多个管道连接，管道上设置有调节阀。冷固介罐进口和出口分别与换热器和给料室相连。加热器进口与固介提升装置相连，加热器接入高压电源。该申请公开了对熔盐加热、换热系统，并未从加热器内部结构给出提高熔盐换热的解决方案。

5、专利cn209506661u公开了了一种内置电加热和加热器的熔盐储罐，包括电加热装置、加热器、热电偶、搅拌器和储罐。电加热装置可以利用电力产生热量加热储罐内的熔盐；加热器内通入高温流体用以加热熔盐。通过热电偶监测熔盐温度并控制电加热装置和加热器的运行。搅拌器可使得熔盐储罐内熔盐温度分布均匀。该专利公开了多根加热棒的熔盐加热加热装置，但是需要借助搅拌棒提高熔盐温度分布均匀性；并且采用一体化结构，设备成本较高。

6、鉴于以上技术问题，特推出本发明。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种熔盐加热系统、熔盐加热方法以及光伏-光热耦合系统，提高熔盐加热温度的均匀性，降低成本，增强高压电加热装置在光伏光热互补发电系统中的适配性。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种熔盐加热系统，包括第一加热装置、第二加热装置以及位于第一加热装置和第二加热装置之间的射流组件，熔盐在第一加热装置中进行一级加热，沿水平方向向靠近第二加热装置方向移动，并以流体形态进入射流组件增压，射入第二加热装置进行二级加热，达到目标加热温度。

3、进一步的，第一加热装置包括第一腔体和位于第一腔体内部的加热组件，加热组件包括沿第一腔体轴向两侧分布的第一组加热棒和第二组加热棒，第一组加热棒和第二组加热棒形成交错的涡流区域。

4、进一步的，第一组加热棒和第二组加热棒分别包括多个沿第一腔体轴向周期分布的多个第一加热棒和多个第二加热棒，第一加热棒和第二加热棒平行且交错设置，相邻第一加热棒之间形成第一涡流区域，相邻第二加热棒之间形成第二涡流区域。

5、进一步的，第一加热装置还包括第一进料口，第一进料口连通第一涡流区域，熔盐由第一进料口进入第一腔体，推进第一涡流区域中的熔盐向靠近第一腔体的轴线移动。

6、进一步的，第一加热装置还包括第二进料口，第二进料口连通第二涡流区域，推进第二涡流区域中的熔盐向靠近第一腔体的轴线移动。

7、进一步的，第一加热装置还包括第三进料口，第三进料口与第一腔体轴线重合，熔盐由第三进料口进入第一腔体，推进轴线区域的熔盐向靠近第二加热装置移动。

8、进一步的，第三进料口的截面面积大于第一进料口和第二进料口的截面面积。

9、进一步的，第一进料口、第二进料口以及第三进料口的截面面积沿熔盐进入方向增大。

10、进一步的，第一加热装置还包括分配器，分配器连接第一进料口、第二进料口以及第三进料口。

11、进一步的，第二加热装置包括第二腔体和位于第二腔体内部的第三加热棒，熔盐向靠近第三加热棒的方向喷入，在第三加热棒表面形成冲击射流。

12、进一步的，射流组件包括介于第一腔体和第二腔体之间的间隔板和位于间隔板上的喷嘴。

13、进一步的，还包括缓存装置，经过二级加热后的熔盐进入缓存装置内部进行存储。

14、进一步的，缓存装置包括加热缓存腔，位于加热缓存腔中心区域的多个缓存罐，靠近加热缓存腔内壁的第四加热棒，第四加热棒对缓存罐进行辐射加热。

15、进一步的，缓存装置还包括布液器，熔盐由布液器进入多个缓存罐。

16、进一步的，缓存装置还包括分液管，分液管连接布液器和缓存罐。

17、本发明提出的熔盐加热系统，实现了如下技术效果：

18、1、采用多级加热，逐级升温提高熔盐温度的均匀性，并且降低加热装置的材料和制备成本，增强高压电加热装置在太阳能发电系统中的适配性。

19、2、通过在多级加热装置之间设置射流组件，形成熔盐冲击射流，强化熔盐在加热装置中的换热。

20、3、通过交错布置加热棒，形成周期性涡流区域，促进流体在交错涡流区域的充分掺混，提高湍流度，进而提高对流换热系数，使得加热棒热量被持续快速带走。

21、4、采用多流道进料结构，进料口垂直排布，促进熔盐在第一腔体中移动，快速带走换热流体，强化传热，避免加热棒局部高温，提高流场温度均匀性。

22、5、增加缓存装置，采用辐射加热设计，非接触传热，对缓存罐中的熔盐保温。

23、该申请的第二方面提出了一种熔盐加热方法，包括以下步骤，s1，熔盐由进料口进入第一加热装置进行一级加热；s2，一级加热后的熔盐经射流组件增压后射入第二加热装置进行二级加热；s3，经过二级加热的熔盐进入缓存装置进行缓存。

24、进一步的，步骤s1中，熔盐在第一腔体内形成的交错的涡流区域中加热，随后经第一进料口、第二进料口以及第三进料口进入第一腔体的熔盐推进涡流区域的熔盐向第二腔体方向移动。

25、本发明提出的熔盐加热方法，实现了如下技术效果：

26、1、采用多级加热，逐级升温提高熔盐温度的均匀性，避免局部过热，增强高压电加热装置在太阳能发电系统中的适配性。

27、2、通过在多级加热装置之间设置射流组件，形成熔盐冲击射流，强化熔盐在加热装置中的换热。

28、3、熔盐在加热棒之间形成涡流区域，随后通过垂直分布的进料口进入的熔盐推进第一腔体中涡流区域的熔盐向第二腔体方向移动，快速带走换热流体，强化传热，避免加热棒局部高温，提高流场温度均匀性。

29、4、增加缓存步骤，采用辐射加热设计，非接触传热，对缓存罐中的熔盐保温。

30、该申请的第三方面提出了一种光伏-光热耦合系统，包括熔盐加热系统，利用熔盐加热系统将至少部分光伏弃光功率转化为热能，存入光热电站的储热系统。

31、本发明提出的光伏-光热耦合系统，实现了如下技术效果：

32、1、光伏-光热耦合系统采用熔盐加热系统，提高熔盐温度的均匀性，并且降低加热装置的材料和制备成本，增强高压电加热装置在太阳能发电系统中的适配性。

33、2、光伏-光热耦合系统通过交错布置加热棒，形成周期性涡流区域，促进流体在交错涡流区域的充分掺混，提高湍流度，进而提高对流换热系数，使得加热棒热量被持续快速带走。

34、3、光伏-光热耦合系统中的熔盐加热系统采用多流道进料结构，进料口垂直排布，促进熔盐在第一腔体中移动，快速带走换热流体，强化传热，避免加热棒局部高温，提高流场温度均匀性。

35、4、光伏-光热耦合系统中的熔盐加热系统增加缓存装置，采用辐射加热设计，非接触传热，对缓存罐中的熔盐保温。