阅读说明：本技术 相变储热介质熔化装置及熔化系统 (Phase-change heat storage medium melting device and melting system ) 是由 殷建平 刘荷芳 殷苏 刘平心 姜斌 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及相变储热介质熔化装置及熔化系统,其中相变储热介质熔化装置包括保温容器；所述保温容器上设有至少一个用于固体的相变储热介质进入的入口,以及至少一个用于液态的相变储热介质流出的出口；所述保温容器内至少设有一组用于流通燃烧气体的加热管组；加热管组的排气口伸出保温容器；保温容器上设有搅拌器；搅拌器的驱动装置固定设置在保温容器的顶部,搅拌器的搅拌轴伸入保温容器内；所述加热管组设置在保温容器的中部至底部之间；所述保温容器上设有至少一个用于液态的相变储热介质流入的进口。而熔化系统主要是利用换热器和液态的相变储热介质对固态的相变储热介质进行熔化处理,大大降低生产成本。(The invention relates to a phase-change heat storage medium melting device and a melting system, wherein the phase-change heat storage medium melting device comprises a heat-insulating container; the heat-insulating container is provided with at least one inlet for solid phase-change heat storage medium to enter and at least one outlet for liquid phase-change heat storage medium to flow out; at least one group of heating pipe groups for circulating combustion gas is arranged in the heat-insulating container; the exhaust port of the heating pipe set extends out of the heat preservation container; a stirrer is arranged on the heat-insulating container; the driving device of the stirrer is fixedly arranged at the top of the heat-preservation container, and a stirring shaft of the stirrer extends into the heat-preservation container; the heating pipe group is arranged between the middle part and the bottom of the heat preservation container; the heat-insulating container is provided with at least one inlet for liquid phase-change heat storage medium to flow into. The melting system mainly utilizes the heat exchanger and the liquid phase-change heat storage medium to melt the solid phase-change heat storage medium, thereby greatly reducing the production cost.)

相变储热介质熔化装置及熔化系统

技术领域

本发明涉及相变储热设备，特别涉及相变储热介质熔化装置及熔化系统。

背景技术

太阳能光热发电系统中储能是关键且必不可少的一个重要环节，储能介质多为相变的储热介质，如熔融盐。通过储热介质的加热升温，从而实现储能功能。

在太阳能光热发电系统中相变储热介质熔化炉是最常见的储热装置，其通常采用的相变介质为熔融盐。相变介质熔化炉通常是利用加热管内流通的燃烧气体对相变介质进行加热。为了保证化盐效果，往往需要在炉体内排布大量加热管，每个加热管都配设一个加热喷嘴。因此整个化盐过程需要消耗大量的燃气，能耗很高，生产成本高昂。而且燃气的排放也存在一定的环保问题。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种低能耗的相变储热介质熔化装置。

实现本发明第一个目的的技术方案是：本发明中相变储热介质熔化装置，包括保温容器；所述保温容器上设有至少一个用于固体的相变储热介质进入的入口，以及至少一个用于液态的相变储热介质流出的出口；所述保温容器内至少设有一组用于流通燃烧气体的加热管组；加热管组的排气口伸出保温容器；保温容器上设有搅拌器；搅拌器的驱动装置固定设置在保温容器的顶部，搅拌器的搅拌轴伸入保温容器内；所述加热管组设置在保温容器的中部至底部之间；所述保温容器上设有至少一个用于液态的相变储热介质流入的进口。

保温容器内部的顶部布设有用于喷射液态的相变储热介质的射流管；射流管的进液口与进口连接相通；射流管上布设有射流口。

射流管沿保温容器的内壁分布，且呈环形。

保温容器的底部还设有用于给相变储热介质升温的电加热装置。电加热装置在相变储热介质熔化设备中为常用部件，在此不做具体描述。

上述加热管组沿燃烧气体流动方向依次包括连接成一体的加热腔、加热管和排烟管；加热腔贯穿保温容器，排烟管穿出保温容器；所述保温容器上固定设有加热喷嘴，加热喷嘴正对加热腔。

其中相变储热介质主要为无机盐，如NaNO₃、KNO₃及其混合等无机盐。

保温容器的底部为沉淀区，保温容器上还设有用于将沉淀区的沉淀排出的排污口。通过排污口能够有效保证保温容器内的洁净。

作为优化设计，上述排污口设置在保温容器的侧壁上；排污口与排污虹吸管的一端连接，排污虹吸管的另一端置于沉淀区。

本发明的第二个目的是提供一种相变储热介质熔化系统，该系统利用太阳能和液态的相变储热介质对固态的相变储热介质进行低能耗熔化。

实现本发明第二个目的的技术方案是：本发明中相变储热介质熔化系统，具有上述的相变储热介质熔化装置、用于给液态的相变储热介质升温的换热装置、低温熔盐罐和缓冲罐；相变储热介质熔化装置的保温容器上设有两个用于液态的相变储热介质流入的进口，分别为第一进口和第二进口，一个用于液态的相变储热介质流出的溢流口；

溢流口与缓冲罐的进口连接相通，缓冲罐的出口与换热装置的进液口连接相通；换热装置的出液口通过管道分别与低温熔盐罐的进口、第一进口连接相通，且在管道上设有阀；低温熔盐罐的出口与第二进口通过管道连接相通，且管道上设有高压泵。缓冲罐内液态的相变储热介质在缓冲罐自带的泵的作用下从缓冲罐的出口留出。

同时还包括用于将固体的相变储热介质输送至保温容器的入口的输送带。

上述换热装置为太阳能油-烟换热器。由于太阳能油-烟换热器为现有技术，在此不做具体阐述。

本发明具有积极的效果：(1)本发明中相变储热介质熔化装置通过通入液态的相变储热介质、搅拌器以及位于保温容器底部的加热管组对固态的相变储热介质进行熔化处理，只需通过一个或少数个加热管组即可实现对固态的相变储热介质进行熔融，大大节省生产成本。

(2)由于固态的相变储热介质加入保温容器后，会漂浮在液态的相变储热介质的表层，因此本发明通过射流管，能够让液态的相变储热介质充分与表层的固态的相变储热介质接触混合，提高熔化效率和熔化效果。

(3)本发明中射流管采用环形设计，进一步提升了喷射范围，从而提高混合效果。

(4)本发明通过电加热装置能够进一步提高熔化效率和熔化效果，起到辅助熔化作用。

(6)本发明中相变储热介质熔化系统，先通过低温熔盐罐进行液态的相变储热介质进行预存，等达到一定量后即可实现整个系统的运行。

(7)本发明中相变储热介质熔化系统，通过换热器(特别是太阳能油-烟换热器)对参与熔化的液态相变储热介质进行升温，从而循环使用，满足熔化要求。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明中熔融盐化盐装置的结构示意图；

图2为本发明中化盐系统的结构示意图；

图3为本发明中射流管的结构示意图；

图4为本发明中加热管组的结构示意图；

图5为本发明中加热管组的另一种结构示意图。

具体实施方式

见图1，本发明中相变储热介质熔化装置，包括保温容器1；所述保温容器1上设有一个用于固体的相变储热介质进入的入口11，以及用于液态的相变储热介质流出的溢流口14；所述保温容器1内设有一组用于流通燃烧气体的加热管组2；加热管组2的排气口伸出保温容器1；保温容器1上设有搅拌器3；搅拌器3的驱动装置31固定设置在保温容器1的顶部，搅拌器3的搅拌轴32伸入保温容器1内；所述加热管组2设置在保温容器1的底部；所述保温容器1上设有两个用于液态的相变储热介质流入的进口，分别为第一进口12和第二进口13。

见图1和图3，保温容器1内部的顶部布设有用于喷射液态的相变储热介质的射流管4；射流管4的进液口与进口13连接相通；射流管4上布设有射流口41。

射流管4沿保温容器1的内壁分布，且呈环形。

保温容器1的底部还设有用于给相变储热介质升温的电加热装置5。

见图1，保温容器1的底部为沉淀区，保温容器1的侧壁上还设有用于将沉淀区的沉淀排出的排污口15；排污口15与排污虹吸管16的一端连接，排污虹吸管16的另一端置于沉淀区。

见图4，所加热管组2沿燃烧气体流动方向依次包括连接成一体的加热腔21、加热管22和排烟管23；加热腔21贯穿保温容器1，排烟管23穿出保温容器1；所述保温容器1上固定设有加热喷嘴，加热喷嘴正对加热腔21。当然加热管22可以由多根组成，见图5。

见图2，本发明中相变储热介质熔化系统，具有上述的相变储热介质熔化装置、用于给液态的相变储热介质升温的换热装置6、低温熔盐罐7和缓冲罐8；缓冲罐8上自带用于将缓冲罐8内的液态相变储热介质泵处的泵。

溢流口14与缓冲罐8的进口连接相通；缓冲罐8的出口与换热装置6的进液口连接相通；换热装置6的出液口通过管道分别与低温熔盐罐7的进口、第一进口12连接相通，且在管道上设有阀；低温熔盐罐7的出口与第二进口13通过管道连接相通，且管道上设有高压泵。

同时还包括用于将固体的相变储热介质输送至保温容器1的入口11的输送带9。

所述换热装置6为太阳能油-烟换热器。

本发明中相变储热介质熔化系统的熔化工作过程如下：

首先，通过输送带9将固态的相变储热介质从入口11投入保温容器1内；接着通过加热喷嘴和加热管组2对固态的相变储热介质进行加热熔化，如果需要可以使用电加热装置5；接着通过缓冲罐8将熔化的液态相变储热介质抽出打入太阳能油-烟换热器，利用太阳能镜场对液态相变储热介质进行升温，然后将升温后的液态相变储热介质通入低温熔盐罐7内进行储存的同时，低温熔盐罐7通过高压泵将液态的相变储热介质打入射流管4内，射流管4进行喷射对保温容器1内的固态相变储热介质进行有效混合。

当保温容器1内的温度和液态相变储热介质达到一定量后，关闭换热装置6与低温熔盐罐7的进口之间的阀，打开换热装置6与第一进口12之间的阀；此时换热6出来的液态相变储热介质直接通入射流管4，形成循环。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。