一種移動管板式的熔鹽蒸汽發生裝置的制作方法

本發明屬于可再生能源利用的技術領域，具體涉及一種移動管板式的熔鹽蒸汽發生裝置。

背景技術：

太陽能、風能是可再生能源中的重要組成部分，近年來為了解決環境污染問題，減少化石能源消耗，以太陽能、風能為核心的可再生能源替代正在世界各國興起。我國是太陽能資源、風力資源豐富的國家，近十年來，太陽能、風能利用在我國已有了長足發展。統計資料表明，截止到2016年底，我國的光伏累計裝機容量為7800萬千萬，風電累計裝機容量為1.49億千萬。風能與太陽能在我國能源結構中的比重逐漸增加。

由于沒有大容量的儲能裝置，風能與太陽能的發電功率受風光資源的影響甚大，因此近兩年隨著風電、光伏裝機容量的快速增加，我國風電資源集中的三北地區、西北地區存在嚴重的棄風、棄光現象，嚴重的地方棄風、棄光率接近30％。為了解決上述問題，光伏和風電必須配置一定熔鹽的儲能系統，目前通常采用的是電池儲能方案，但蓄電池的使用壽命通常只有3-5年，同時廢舊電池的回收處理仍然是需要解決的問題。或許利于熔鹽儲能技術是解決棄風、棄光問題的一種有效方法。

在太陽能發電的技術路線中，除了光伏發電外，近些年光熱發電技術逐漸從示范應用向規模化應用發展。光熱發電通常具有大規模的儲能系統，可以把太陽光的收集與熱發電的過程進行解耦，根據電網需求進行發電，當電源結構中可再生能源的比例逐漸增加時，電網對電源可調度性的要求會逐漸增加，光熱發電的特性決定了在我國未來的能源結構中占有重要地位。光熱發電目前采用的儲熱介質通常是熔鹽，熔鹽具有熱容高、液相溫度范圍寬、流動傳熱特性好等特征，是較理想的儲熱載體。

有太陽資源時，產生的高溫熔鹽儲存在熔鹽罐內。在有負荷需求時，抽取熱熔鹽進入蒸汽發生系統，產生需要參數的蒸汽，輸送到蒸汽動力系統做功發電。熔鹽蒸發器是蒸汽發生系統的重要設備，其可靠性影響到蒸汽發生系統、乃至整臺發電機組的正常運行。由于熔鹽蒸發器的進出口熔鹽存在較大的溫差(可能會超過100℃)，采用傳統的u型管束、管殼式的換熱器結構，在換熱器管板上存在較高的溫差及熱應力，容易導致裂紋及管口泄漏情況的發生，從而影響到熔鹽換熱器的可靠性。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題為：提供了一種移動管板式的熔鹽蒸汽發生裝置，蒸發器采用立式布置的雙管板結構，水和水蒸汽流程在管側，熔鹽流程在殼側；雙管板分別布置在蒸發器的上部與下部，蒸發管束的兩端分別與上下管板通過焊接或脹接連接；上管板與蒸發器筒體固定(通常采用焊接)，下管板可以沿高度方向自由膨脹；蒸發管束外側設計有折流板，用以形成熔鹽流動的通道。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案是：一種移動管板式的熔鹽蒸汽發生裝置，包括汽包、熔鹽蒸發器、下降管、上升管、熔鹽入口、熔鹽出口、給水入口和蒸汽出口；熔鹽蒸發器包括了筒體、上封頭、下封頭、蒸發管束、上管板、下管板、折流板、中心筒、內包殼，汽包布置在熔鹽蒸發器的上部，通過下降管、上升管與熔鹽蒸發器連接；熔鹽蒸發器內的上管板、下管板呈上下布置，蒸發管束與上管板、下管板通過焊接或脹接方式連接成一個整體；在下管板的外側設置有內包殼，熔鹽蒸發器中心布置有中心筒，從汽包引出的下降管通過中心筒進入到熔鹽蒸發器的下部。

其中，正常工作時給水通過給水管進入到汽包內，汽包內的飽和水通過下降管進入到熔鹽蒸發器內，下降管通過中心筒進入到熔鹽蒸發器下部，飽和水在內包殼改變方向進入到蒸發管束內，在蒸發管束內吸收熱量完成氣化蒸發過程，并通過汽水上升管進入到汽包內，在汽包內完成汽水分離，分離后的蒸汽從蒸汽出口流出熔鹽蒸汽發生裝置，飽和水與汽包內的水混合重新進入下降管，蒸發管束的外側布置有折流板，熔鹽在折流板形成的流動內流過，把熱量傳遞給管內的介質，完整水的氣化蒸發過程。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)本發明上下布置的雙管板蒸發器結構，有效解決了單管板、u型管束蒸發器存在的溫差高、應力大問題，提高了熔鹽蒸發器的安全性；

(2)本發明可移動式的下管板結構，可以有效吸收蒸發管束在啟停及變工況條件下存在的膨脹位移差，減小蒸發管束承受的應力；

(3)本發明水和水蒸汽走管側，流動方向從下向上(采用直立式布置)，這種設計方案有利于水和蒸汽的動力循環；系統可以采用自然循環方式，由此可以減小初投資并節省運行費用；

(4)本發明熔鹽流程在殼側的布置方案有利于蒸發器的疏鹽防凝，可以提高熔鹽蒸發系統的安全性。

附圖說明

圖1為本發明一種移動管板式的熔鹽蒸汽發生裝置的工作原理示意圖。

圖中附圖標記含義為：1為汽包，2為熔鹽蒸發器，3為下降管，4為上升管，5為熔鹽入口，6為熔鹽出口，7為給水入口，8為蒸汽出口，21為筒體，22為上封頭，23為下封頭，24為蒸發管束，25為上管板，26為下管板，27為折流板，28為中心筒，29為內包殼。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施方式進一步說明本發明。

如圖1所示，本發明一種移動管板式的熔鹽蒸汽發生裝置，包括：汽包1、熔鹽蒸發器2、下降管3、上升管4、熔鹽入口5、熔鹽出口6、給水入口7和蒸汽出口8；熔鹽蒸發器2包括：筒體21、上封頭22、下封頭23、蒸發管束24、上管板25、下管板26、折流板27、中心筒28和內包殼29。

汽包1置于熔鹽蒸發器2的上方，熔鹽蒸發器2按立式布置，并通過下降管3、上升管4與汽包1連接成一個整體。熔鹽蒸發器2的殼體由筒體21、上封頭22、下封頭23組成；蒸發器內件主要包括蒸發管束24、上管板25、下管板26、折流板27，上管板25與筒體緊密連接(通常采用焊接方式)，下管板26可以在蒸發器筒體21內沿軸向自由膨脹。上管板25、下管板26與蒸發管束24的中心設置有中心筒28，匯合后的下降管3通過中心筒28進入到蒸發器的下部。蒸發管束24的外側在與管子垂直方向上間隔設置有折流板27，從熔鹽入口5進來的熱熔鹽經過折流板27形成的流道，把熱量傳遞給蒸發管束24內的工質，溫度降低后從熔鹽出口6流出蒸發器。下管板26的外側設置有內包殼29，從下降管3出來的飽和水，經內包殼(29)折流反向，在重力壓差的推動下依次流過下管板26、蒸發管束24、上管板25，并在蒸發管束24內完成部分水的汽化、蒸發過程。兩相流通過上升管4進入到汽包1，在汽包1內完成汽水分離過程，飽和蒸汽由蒸汽出口8流出蒸發系統，汽包補水通過給水管7進入汽包，以維持汽包1水位處于正常位置，飽和水通過下降管3重新進入蒸發器2，完成蒸發系統的循環過程。

一種移動管板式的熔鹽蒸汽發生裝置，下管板26可移動式的設計可以有效吸收蒸發管束24在冷熱態下的膨脹差；同時雙管板式的設計方案可以消除u型管、單管板結構上存在的溫差及應力。熔鹽蒸發器2的立式布置有利于自然循環的建立，節省了循環泵和運行費用；同時熔鹽流程在殼側的布置方式也有利于疏鹽，提升系統的安全性。

隨著熔鹽儲熱能力被大家逐漸認可，熔鹽在儲能領域的應用會越來越廣泛，可以預見上述熔鹽蒸發系統具有廣闊的應用前景。