[实用新型]太阳能熔盐套管式蒸汽发生装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能技术领域，特别涉及一种太阳能熔盐套管式蒸汽发生装置。

背景技术

我国正面临着能源供应总量和生态环境的双重巨大压力。能源问题是制约经济和社会发展的长期瓶颈，始终是必须高度关注的重大问题。因此太阳能的开发利用已成为当今社会能源战略的重要组成部分。利用太阳能产生蒸汽是太阳能高温规模化热利用的主要形式之一。蒸汽由于具有便于输送、便于能量传递等优点而广泛应用于发电、食品、化工、制药、印染、纺织、酿造等行业。因此，对太阳能蒸汽发生技术的研究具有重要意义。

太阳能蒸汽发生系统主要由聚光系统、吸热系统、蓄热系统和蒸汽发生器所构成。根据聚光系统的不同，太阳能中高温热利用模式主要分为碟式、槽式、和塔式；传热介质一般有空气、水(蒸汽)及熔盐等。设计适当的光热转换装置，选取恰当的传热、蓄热介质，以实现太阳能热利用的连续性，增大太阳能的转换效率，是太阳能热利用技术的关键。塔式太阳能蒸汽发生系统因具有聚光比高，易于实现较高的工作温度，系统容量大、效率高的优点而受到广泛关注。在传统的太阳蒸汽发生系统中，传热、蓄热介质主要有空气、水(蒸汽)以及熔盐。以这三种物质作为吸热介质的系统各有其优缺点：(1)在太阳能空气系统中，空气流经吸热器吸热后温度升高至700℃以上，再经风机送入蒸汽发生器制取蒸汽。空气系统无毒、无腐蚀、易于运输，无相变，允许很高的工作温度，易于运行和维护，启动快，无须附加的保温和冷启动加热系统。但空气的比热容较低，系统结构复杂，技术风险高。另外，空气蓄热性能差，故而系统难以连续稳定供汽。因此，这种系统很少得到应用。(2)在太阳能水(蒸汽)系统中，吸热器同时也是蒸汽发生器。水吸热后变成高温水蒸汽。水的比热容比空气大，亦无毒，无腐蚀，易于输运。这些优点使其在塔式太阳能系统中得到了广泛的应用。但是水蒸汽的比热容仍然较小，在蒸汽管段容易发生传热恶化，难以承受较高的聚焦太阳辐射热流密度和频繁的热冲击。另外，水(蒸汽)在高温时有高压问题；工作介质在吸热过程种存在两相流问题；蒸汽段管路易发生过热烧蚀；并且，水蒸汽蓄热技术不成熟，系统较难实现连续稳定供汽。(3)在太阳能熔盐系统中，熔盐在塔顶吸热器中吸热后温度升高，高温熔盐被送至位于地面的高温储热罐中，再经由高温熔盐泵进入蒸汽发生器来制取过热蒸汽；然后，低温熔盐再经低温熔盐泵进入吸热器，循环工作。熔盐系统无压运行，无相变，熔盐热容大，吸热器可承受较高的热流密度，从而使吸热器可做得更紧凑，减少制造成本，降低热损。系统传热、蓄热可共用同一工质，使系统得到简化。但熔盐系统需配置高、低温熔盐罐，系统的循环必须由高、低温熔盐泵来驱动，结构复杂。高、低温熔盐泵长期在高温条件下运行，可靠性低。此外，由于熔盐在低温时会凝固，使系统在夜间停机时必须对高、低温熔盐储罐进行保温处理，清晨开机时也必须对全部管道和阀门等进行预热，以确保系统在重新启动时不至于堵塞。这些都将增加系统的伴生电耗。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种太阳能熔盐套管式蒸汽发生装置，该装置结构简单，安全可靠，出口蒸汽状态稳定且产生的蒸汽温度范围广，适于多种工业应用。

本实用新型通过以下技术方案实现：一种太阳能熔盐套管式蒸汽发生装置，包括熔盐套管和集盐槽，熔盐套管左右两侧设置集盐槽且构成一个同时作为吸热器和蒸汽发生器的整体式结构；所述熔盐套管由夹套和蛇形内管组成，蛇形内管设于夹套内部，夹套与集盐槽连通，蛇形内管上端为蒸汽出口，蛇形内管下端为水流进口。

所述太阳能熔盐套管式蒸汽发生装置上端设有用于保持整个装置内压力平衡的通气口，防止熔盐介质的体积因温度改变而发生变化时整个装置内压力不平衡。

所述集盐槽为用于充填熔盐介质的罐体结构，且其外壁包有隔热层。该隔热层对集盐槽起保温作用，使集盐槽内的熔盐介质与外界的换热减少到最低，从而维持整个装置内部的热量。

所述夹套外壁涂有耐高温选择性吸收涂层，以提高对太阳辐射能的吸收率，夹套内部充填与集盐槽内相同的熔盐介质。

所述集盐槽及熔盐套管采用316L不锈钢或耐腐蚀性能比316L不锈钢更好的不锈钢材料。

所述熔盐套管中蛇形内管的直径为10～20mm，壁厚为1～2mm；熔盐套管中夹套的外径为25～50mm，壁厚为1～2mm。