一种光热发电储热系统泄漏熔盐在地基中渗流情况的测试系统及方法与流程

本发明涉及的是光热发电储能系统中高温熔盐储罐泄漏的渗流情况控制和处理领域，尤其是涉及一种光热发电储热系统泄漏熔盐在地基中渗流情况的测试系统及方法。

背景技术：

在太阳能的应用中，太阳能储热发电技术具有可调度潜力，是一种非常具有发展潜力的可再生能源利用方式。太阳能热发电技术中，通过热能储存装置，在太阳能充足时将多余的热能储存起来，在太阳能不足时将储存的热能释放出来以满足发电需求，起到功率缓冲和削峰填谷的作用。双罐式熔盐间接储热系统是聚焦式太阳能发电中最常用的储热形式，熔盐具有温度高、比热容大、焊接处容易发生泄漏的特点。熔盐发生泄漏时，会污染储罐外侧保温层，并渗入地基和土壤中，甚至对整个电站的安全造成影响。

目前，熔盐罐的泄漏是光热电站面临的一个重要问题。熔盐介质温度高，并且熔盐介质在储罐中的温度分布不均匀，并且在充盐和放盐过程中液位和温度的变化，会使得熔盐储罐罐体不同位置的热膨胀不同，从而使罐体承受巨大热应力，易造成罐体变形，进而导致罐体破裂造成熔盐罐的泄漏事故。

熔盐罐泄漏事故发生后泄漏熔盐在储罐地基中渗流过程的研究极其缺乏，已有研究中通过泄漏池控制泄漏熔盐，减少熔盐泄漏造成的危害，但这在现场直径达40m的储罐基础中实施是不实用的，无法确定内部地基中熔盐渗流的情况，目前还未见熔盐在储罐地基中渗流情况相关内容的提出。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种光热发电储热系统泄漏熔盐在地基中渗流情况的测试系统及方法，能够测定光热发电储能系统在不同种类熔盐和不同运行温度下，熔盐罐发生泄漏时泄漏熔盐在地基中渗流的情况。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光热发电储热系统泄漏熔盐在地基中渗流情况的测试系统，包括：

填装有地基材料的罐体；

位于罐体上方且可升降的加热盘，及与所述加热盘连接的温控装置；

可放置在地基材料顶部且带有泄漏孔洞的坩埚，内部用于盛装预热熔融的高温熔盐；

插装在所述地基材料中的多个温度传感器，所述温度传感器在不同高度上沿罐体轴向螺旋排布，用于渗流熔盐的深度检测，在同一高度上沿周向排布，每个温度测量点距离中心轴的距离不同，用于渗流熔盐的宽度检测。

优选的，所述加热盘顶部安装有升降装置，用于带动加热盘升降。所述的升降装置可以为吊装设备等。

优选的，所述加热盘中安装有温度传感器和电热丝，分别连接温控装置，用于加热温度的调控。

优选的，所述加热盘的顶部和罐体的壁面均设有保温层。

优选的，所述的测试系统还包括支撑所述罐体的支架，罐体的底部设有能打开和关闭的挡板，方便于地基材料的填装和取出。

优选的，所述的温度传感器为热电偶。

优选的，设有与各温度传感器连接的温度记录装置，用于记录熔盐渗流和散热凝固过程的温度变化。

一种光热发电储热系统泄漏熔盐在地基中渗流情况的测试方法，基于上述的测试系统实现，具体步骤如下：

s1，加热盘升起，将地基材料填充在罐体内并压实；

s2，将顶部加热盘降落，与罐体上部严密结合，开启温控装置，加热盘温度升到熔盐罐实际运行温度，并维持加热状态至罐体内地基材料温度分布达到平衡状态；

s3，将加热盘升起，地基材料顶部中央放置带有泄漏孔洞的坩埚，预热熔融的高温熔盐倒入坩埚中，坩埚底部孔洞模拟熔盐罐泄漏孔洞；

s4，熔盐泄漏结束后，取走坩埚，放下加热盘，加热盘温度继续保持在原加热温度，堆积地基中温度传感器记录熔盐渗流和散热凝固过程的温度变化。

在步骤s2中，加热盘模拟热态熔盐储罐，对地基材料进行加热近72小时后达到平衡状态。

本发明中，根据温度传感器的温度变化测量泄漏熔盐渗流深度和宽度，或通过渗流结束后取出的熔盐和地基材料凝结块尺寸测得。

本发明的有益效果如下：

(1)由于熔盐罐运行温度较高，一般为290℃～570℃，该系统中通过加热盘代替熔盐罐，加热地基材料，使测试系统简化，并保证了地基的热平衡状态，与实际情况相符；

(2)温度传感器在轴向和径向合理排布，检测并记录每个位置的温度变化，可以有效反应泄漏熔盐在地基中的渗流过程；

(3)地基材料按不同的粒径、配比和压实度填装，与光热电站现场情况更加接近，保证了该测试系统的有效性。

附图说明

图1为本发明提供的一种光热发电储热系统泄漏熔盐在地基中渗流情况测试系统的结构示意图；

图中：1-加热盘；2-升降装置；3-温控装置；4-保温材料；5-罐体；6-温度传感器；7-温度记录装置；8-支架；9-底部挡板；10-坩埚。

具体实施方式

下面结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。

实施例1

如图1所示，一种泄漏熔盐在地基中渗流情况测试系统，适用于光热发电熔盐储热系统，具体包括带有升降装置2的加热盘1、地基堆积的罐体5及其保温材料4和支架8、温度传感器6、温控装置3和温度记录装置7、坩埚10。

加热盘1能够有效、简洁地模拟熔盐储罐对地基的加热，加热盘中安装有温度传感器和电热丝，并连接温控装置3，通过控制电加热功率调控加热温度；地基材料按不同的粒径、配比和压实度填装在罐体5内，地基堆积罐体壁面和加热盘顶部均设有保温材料4；罐体带有支架8和底部挡板9，通过特殊设计的阀门实现挡板的打开和关闭，方便于地基材料的填装和取出。

温度传感器6的测点个数和间隔可根据要求选定，在不同高度上沿轴向螺旋排布实现渗流熔盐的深度检测，在同一高度上沿周向排布，每个测量点距离中心轴的距离不同实现渗流熔盐的宽度检测。

实施例2

根据实施例1中的测试系统，光热发电储热系统泄漏熔盐在地基中渗流情况的测试方法，包括以下步骤：

s1，加热盘1升起，将地基材料按粒径和厚度要求填充在罐体5内，并按压实度要求压实地基材料；

s2，将顶部加热盘1降落，与罐体5上部严密结合，开启加热装置3，加热盘温度升到熔盐罐实际运行温度，开启温度测试6和记录装置7，维持加热状态至罐体内地基材料温度分布达到平衡状态；

s3，将加热盘1升起，地基材料顶部中央放置带有泄漏孔洞的坩埚10，预热熔融的高温熔盐有控制的倒入坩埚中，坩埚10底部孔洞模拟熔盐罐泄漏孔洞；

s4，熔盐泄漏结束后，取走坩埚10，放下加热盘1，加热盘温度继续保持在原加热温度，堆积地基中温度传感器6和温度记录7装置记录熔盐渗流和散热凝固过程的温度变化；

s5，罐体中地基材料和熔盐温度稳定后，加热盘1停止加热，地基材料温度冷却至常温后，打开底部挡板9，取出熔盐凝固后的地基材料块体，量取渗流深度和不同位置的渗流宽度。

以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种光热发电储热系统泄漏熔盐在地基中渗流情况的测试系统，包括：填装有地基材料的罐体；位于罐体上方且可升降的加热盘，及与所述加热盘连接的温控装置；可放置在地基材料顶部且带有泄漏孔洞的坩埚；插装在所述地基材料中的多个温度传感器，所述温度传感器在不同高度上沿罐体轴向螺旋排布，用于渗流熔盐的深度检测，在同一高度上沿周向排布，每个温度测量点距离中心轴的距离不同，用于渗流熔盐的宽度检测。基于上述的测试系统，本发明还公开一种光热发电储热系统泄漏熔盐在地基中渗流情况的测试方法。本发明能够测定不同种类熔盐在不同运行温度下，熔盐罐发生泄漏时泄漏熔盐在地基中渗流的情况。

技术研发人员：周昊;时华;周明熙
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2019.06.28
技术公布日：2019.10.01