一种流体输送管道系统及包含其的塔式光热电站的制作方法

1.本实用新型涉及流体管道输送系统，具体涉及一种用于输送熔盐等流体的柔性可控的流体输送管道系统及包含其的光热电站。


背景技术：

2.太阳能塔式光热电站中，为实现连续平稳输出电力，吸/储/换热系统必不可少，其中，熔盐管道是吸/储/换热系统的核心部件之一。由于光热发电技术已处于第三代，要求发电功率与储热温度有大幅的提升，这也促使新型吸/储/换热技术的应用，尤其是新型熔盐的应用。为适应新技术的发展，熔盐管道如何匹配新型熔盐需要被重点研究。
3.目前，熔盐管道主要存在的问题如下：(1)相比于现有太阳盐，新型熔盐粘度有所提升，在相同的塔高条件下，熔盐上升管道内的熔盐流动阻力更大，泵功消耗会大幅提高，将造成熔盐泵选型困难；(2)当出现变径时，会出现局部熔盐冲击力过大，长期运行易加剧设备耗损。
4.因此，现有技术有待进一步的改善，以提高新型熔盐与熔盐管的匹配，实现熔盐输送过程的减阻降耗，达到新型熔盐高效运输的目的。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种流体输送管道系统，用于塔式光热电站时，以解决熔盐上升管熔盐流动阻力较大的问题，实现高效的流体输送。
6.本实用新型的技术方案如下：
7.一种流体输送管道系统，包括用于输送流体的第一输送管道和覆设在所述第一输送管道外的用于调节所述第一输送管道外壁压力的调压装置。
8.第一输送管道的管壁由弹性材料制成，为柔性管，当熔盐进入第一输送管道并与柔性管接触，受到压力后，第一输送管道的管壁会产生震动。柔性管管壁的震动行为，可有效阻止湍流结构中的大涡向小涡破碎(小涡耗能较大)，减少流体自身能耗；柔性管壁的震动行为，破坏近壁区流动底层结构，可以削弱壁面摩擦阻力，从而降低了流体输送的阻力。
9.在一些实施例中，所述调压装置包括设置在所述第一输送管道外表面的调压层和控制所述调压层压力的压力控制装置。其中，通过调压层向第一输送管道的管壁施加压力，压力控制装置控制调压层所施加的压力，达到控制第一输送管道的震动行为的效果。
10.在一些实施例中，所述调压层包括第二输送管道和填充在所述第一输送管道与所述第二输送管道之间的流体。第一输送管道与所述第二输送管道之间填充有流体，如气体或液体，通过填充的流体层向第一输送管道施加压力，而流体的压力的控制相对容易实现。
11.在一些实施例中，所述第二输送管道的弹性模量大于所述第一输送管道的弹性模量。当调节填充的气体或液体的压力时，压力的变化会首先施加于弹性模量较小的第一输送管道，从而达到调节压力的效果。
12.在一些实施例中，所述压力控制装置包括调节所述调压层温度的温度调节装置。
通过温度调节装置实现对于调压层的温度的调节，不同温度条件下，对调压层内流体造成的热胀冷缩效果不同，进而形成不同的压力状态。
13.在一些实施例中，所述温度调节装置包括设置在所述第二输送管道外侧的半导体芯片，其中，所述半导体芯片的表面与所述第二输送管道外表面相对设置。半导体芯片能够同时实现制热和制冷，并且响应速度快，通过控制输入的电流的大小即能实现对于温度的调节，因而使用更加方便。
14.在一些实施例中，所述调压层为气体调压层，如空气层，或所述调压层为液体调压层，如水层。
15.在一些实施例中，所述压力控制装置还包括一用于向所述调压层内充放流体的充/泄气装置。通过调整所填充的气体量，进一步对调压层的压力实现调控。
16.在一些实施例中，所述输送管道系统的外表面为保温材料层。
17.本实用新型还提供了一种包含如上任一所述流体输送管道系统的光热电站。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
19.(1)相比于现有的刚性输送管，本实用新型的第一输送管道为柔性管，基于柔性减阻原理，可以减少流体在输送过程中的流阻，可以减小管道变径时产生的冲击力，实现熔盐泵功耗的下降，减小设备损耗。
20.(2)本实用新型的调压装置，其一，应用了流体的热胀冷缩原理，通过温度调节装置来控制调压层的压力；其二，采用质量控制，通过充/泄气装置可对第一输送管道与第二输送管道中间空气进行质量调整，进而实现压力调控。
21.(3)相比于现有刚性输送管，本实用新型的管道系统采用了双层管设计，第一输送管道与第二输送管道中间填装有流体，增强了管道系统本身的保温效果。
22.当然，实施本实用新型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
23.图1是本实用新型实施例1的流体输送管道系统的示意图。
24.附图标记：半导体芯片1；第一输送管道2；调压层3；第二输送管道4；保温材料层5；充/泄气装置6。
具体实施方式
25.本实用新型提供一种流体输送管道系统，第一输送管道为柔性管，基于柔性减阻原理，可以减少流体在输送过程中的流阻，实现熔盐泵功耗的下降。
26.本实用新型主要通过调压装置调节第一输送管道的压力，来控制弹性管壁的震动行为，从而达到减阻的目的。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，以下实施例中的管道系统主要作为塔式光热电站中的熔盐输送管道，但本实用新型的管道系统并不局限于此，该流体输送管道系统可以应用于任何需要减少流动阻力的领域，如石油、泥浆等输送管道。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定
的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。
31.实施例1
32.一种流体输送管道系统，参见图1，为本实施例的管道系统的结构示意图，所述管道系统包括用于输送流体的第一输送管道2和覆设在所述第一输送管道2外的用于调节所述第一输送管道2外壁压力的调压装置。
33.本实施例的管道系统用于塔式太阳能光热电站，用于输送熔盐，其中，所述第一输送管道2优选采用弹性材料制成，如硅橡胶。当熔盐进入第一输送管道2并与第一输送管道2接触，弹性管壁受到压力后会承受震动，管壁的震动行为可有效组织湍流结构中的大涡向小涡破碎(小涡耗能较大)，减少流体自身能耗；第一输送管道2管壁震动行为，破坏近壁区流动底层结构，可以削弱壁面摩擦阻力。因此，本实施例通过调压装置调节第一输送管道2所承受的压力，控制管壁的震动行为，进而达到降低流体阻力的效果。进一步的，可以减小管道变径时产生的冲击力，减小设备损耗。
34.在一些实施例中，所述调压装置包括设置在所述第一输送管道2外表面的调压层3和控制所述调压层3压力的压力控制装置。其中，通过调压层3向第一输送管道2的管壁施加压力，压力控制装置控制调压层3所施加的压力，达到控制第一输送管道2的震动行为的效果。
35.在一些实施例中，所述调压层3包括第二输送管道4和填充在所述第一输送管道2与所述第二输送管道4之间的流体。其中，第二输送管道4设置在第一输送管道2外，第一输送管道2与所述第二输送管道4之间填充有流体，如气体或液体，通过填充的流体层向第一输送管道2施加压力，而流体的压力的控制相对容易实现。如可以通过控制填充的流体的量进行调节，或者通过气体的热胀、冷缩进行调节。
36.在一些实施例中，所述第二输送管道4的弹性模量大于所述第一输送管道2的弹性模量。因而，当调节填充的气体或液体的压力时，压力的变化会首先施加于弹性模量较小的第一输送管道2，从而达到调节压力的效果。
37.具体的，所述第二输送管道4由刚性材料制成，如不锈钢材料，当调压层3的压力改变时弹性材料制成的第一输送管道2容易发生弹性变形，而刚性材料制成的第二输送管道4不会发生形变，同时刚性的第二输送管道4还起到对于整个管道系统的保护作用。
38.在一些实施例中，所述调压层3为气体调压层，如空气层，或者其他气体层，相对于液体填充层而言，气体的输送、存储更加方便，热胀冷缩效应也更加显著，因而更加适用于本实施例的管道系统，并且气体的重量小，因而不会对第一输送管道2造成不良影响。当然，在一些实施例中，所述调压层3也可以为液体调压层，如水。
39.在一些实施例中，所述压力控制装置包括调节所述调压层3温度的温度调节装置。
本实施例所述的调压层3为空气层，通过温度调节装置实现对于调压层3的温度的调节，不同温度条件下，对调压层3内气体造成的热胀冷缩效果不同，进而形成不同的压力状态。
40.在一些实施例中，所述温度调节装置包括设置在所述第二输送管道2外侧的半导体芯片1，其中，所述半导体芯片1的表面与所述第二输送管道外表面相对设置。应用半导体芯片的帕尔贴效应，加载不同强度电流后，半导体芯片会形成不同的表面温度，对空气层加热后，会形成不同的压力(热胀冷缩原理)。本实施例的半导体芯片1能够同时实现制热和制冷，并且响应速度快，通过控制输入的电流的大小即能实现对于温度的调节，因而使用更加方便。
41.具体的，半导体芯片1固定在第二输送管道4的外表面，其中，半导体芯片1的一个表面贴附在第二输送管道4的外表面，这样就能够通过贴合的一面来控制调压层3的温度。
42.在一些实施例中，所述压力控制装置还包括一用于向所述调压层3内充放流体的充/泄气装置6，通过调整所填充的气体质量，进一步对调压层3的压力实现调控。具体的，充/泄气装置6通过一连接管道与调压层3相通，充/泄气装置6可以向调压层3充气，也可以抽放气，从而达到调整压力的目的。充/泄气装置6可以采用：风机和排气阀的组合，靠风机正向充气，靠排气阀泄气。风机和排气阀组合在一起，统称为充/泄气装置6。
43.本实施例中，温度调节装置的温控方式为自适应模式，其根据熔盐流量调整调温半导体芯片的加载电流。调压层3内气体的质量控制为主动调整模式，根据实时监测数据而采取的人工调控。上述两种模式配合使用，操作灵活多变，适应多样的运行工况变化及突发情况处理。当然，在其他实施方式中，温度调节装置的温控方式、调压层3内气体的质量控制可以实际需要而选择自适应模式或人工调控模式，并不用于限制本实用新型的保护范围。
44.在一些实施例中，所述输送管道系统的外表面为保温材料层5，如发泡聚氨酯，以增强保温效果。
45.本实用新型的流体输送管道系统的减阻原理如下：
46.第一输送管道2为由弹性材料制成的柔性管，由于柔性管受到内外压的作用，其弹性会产生一定差异，位移量的大小影响了其震动行为。通过充/泄气装置6调节第一输送管道2与第二输送管道4之间的气体含量，同时通过半导体芯片1的加热或冷却，基于气体的热胀冷缩原理，实现了第一输送管道2压力的调控，从而达到了减阻的效果。
47.当需要增大调压层3的压力时，可以通过加热调压层3的方式，或通过向调压层3内充入气体的方式实现。反之，可通过冷却的方式，或自调压层3内抽出气体的方式实现。
48.本实用新型的流体输送管道系统的工作过程如下：
49.①
据系统运行条件，设定一定流量的熔盐进入第一输送管道2。
50.②
匹配熔盐流量的合理管壁弹性(第一输送管道2)，调控半导体芯片1对调压层3进行加热或者冷却，调整调压层3的压力，进而保证柔性管管壁的弹性值。
51.③
配合调压层3的压力，充/泄气装置6辅助调整调压层3中的流体量，
52.也起到一定的调压作用。
53.本实用新型的一些实施例还提供了一种塔式光热电站，包括分流器、熔盐主管、分流管、电线、半导体芯片1、第一输送管道2、空气层、第二输送管道4、保温材料层5、充/泄气装置6、水轮发电机组、储热罐。
54.以上公开的仅为本实用新型优选实施例，优选实施例并没有详尽叙述所有的细
节，应该理解，这些实施例仅用于说明本实用新型，而不用于限定本实用新型的保护范围，本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
55.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实用新型的原理和实际应用，从而使所属领域技术人员能很好地利用本实用新型。在实际应用中本领域技术人员根据本实用新型做出的改进和调整，仍属于本实用新型的保护范围。此外，以上不同实施例中的技术特征在不发生相互冲突的前提下可以任意的结合。