[发明专利]一种大型储罐筒壁预热结构

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光热发电技术领域，特别涉及一种适用于储能电站、太阳能光热电站储能系统的大型熔盐储罐筒壁预热结构。

背景技术

目前，非化石能源发电有多重途径，其中风能发电、光伏发电、太阳能光热发电、核能发电都已经广泛商用。但这些新兴的新能源电站都可能受天气等外部因素影响，电站出力不能按照电网的用电负荷的峰谷进行匹配。熔盐储能技术是解决新能源发电与电网匹配的重要途径，在新兴的光热电站中已经开始应用。大型熔盐储罐作为储能核心设备，其寿命和安全直接关系到电站的安全和经济效益。

熔盐储罐的寿命和安全不仅与设备本身的结构设计有关，还与初次启动时的预热有关。熔盐储罐初次充装熔盐温度为300～350℃，此时处于冷态的储罐的筒壁和底板将承受巨大的热冲击载荷，造成储罐筒壁和底板变形开裂，储罐损坏。因此在初次充装前，需要将储罐的筒壁和底板预热至300℃，是保护储罐、延长其使用寿命的关键。目前国内外光热电站中的大型熔盐储罐通常采用烟道气直接通入罐内进行预热，这种方法有如下不足：

1、烟道气直接罐内预热为大空间空气自然对流换热，烟道气在罐内的流动由密度差推动，无法做到精确控制，在开车过程中，即使监测到温度不均匀，也无法及时有效的调节。

2、预热时储罐底角易出现流动死区，导致底板和筒壁受热不均，局部热应力过高可能导致罐体局部受损。

3、烟道气预热由于储罐直径大，流速极低（通常0.01m/s），传热系数低，能量利用率低。同时，由于储罐的保温材料中含有结合水，预热过程中水的蒸发将带走大量热，造成储罐筒壁需要长时间加热才能达到工艺要求温度，能耗极高。

4、烟道气直接进入罐内并会存留，将来会污染熔盐。

5、烟道气预热只能在空罐状态下进行，当储罐进入带料生产阶段，要对储罐进行补热防凝，还需要设置浸没式电加热器。这种浸没式电加热器在储罐筒壁开孔安装，使筒壁结构不连续。在高温及温度变化状态下，造成应力集中，增加焊缝开裂、高温熔盐泄露的风险。

太阳能光热电站作为新能源电站，在开车调试和正常运行阶段都应尽量减少化石能源的消耗，预热时筒壁的升温本身所需能量很小，但烘烤保温材料需要大量的能量。同时由于储罐内空间大，烟道气流速低，传热差，导致大量的天然气消耗，开车成本高，因此需要开发一种可以强化储罐筒壁预热的技术解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够有效解决熔盐储罐在预热过程中，筒壁预热不均匀、时间长、能耗高等问题的大型储罐筒壁预热结构。

本发明的技术方案是这样实现的：一种大型储罐筒壁预热结构，所述储罐筒壁为双层结构，其特征在于：所述储罐筒壁的双层结构上下端封闭，且双层结构之间形成烟道气流动环隙，在所述烟道气流动环隙内底部设置有环形气体分布管，在所述储罐筒壁的双层结构底部设置有烟道气进口，所述烟道气进口与环形气体分布管连通，在所述储罐筒壁的双层结构顶部设置有与烟道气流动环隙连通的排气烟囱。

本发明所述的大型储罐筒壁预热结构，其在所述环形气体分布管上设置有若干开口朝上的分布管喷孔。

本发明所述的大型储罐筒壁预热结构，其所述烟道气流动环隙内的烟道气流速为0.1～2m/s。

本发明所述的大型储罐筒壁预热结构，其所述储罐为单壁罐，在储罐罐壁的保温层外周设置有金属夹套，所述金属夹套与储罐罐壁共同构成双层结构的储罐筒壁，所述金属夹套与储罐罐壁之间形成烟道气流动环隙，所述烟道气进口和排气烟囱分别设置在金属夹套的底部和顶部。

本发明所述的大型储罐筒壁预热结构，其所述金属夹套的上下端面分别与储罐罐壁的上下端面齐平，且底部和顶部均封闭。

本发明所述的大型储罐筒壁预热结构，其所述储罐为双壁夹套罐，所述双壁夹套罐的内罐壁和外罐壁共同构成双层结构的储罐筒壁，所述内罐壁和外罐壁之间形成烟道气流动环隙，所述烟道气进口和排气烟囱分别设置在外罐壁的底部和顶部。

本发明所述的大型储罐筒壁预热结构，其所述内罐壁和外罐壁上下端齐平且均封闭，在所述外罐壁的内侧设置有保温层。

本发明通过利用储罐筒壁双层结构形成的狭窄烟道气流动环隙，烟道气从底部进入，从顶部排气烟囱排出，使烟道气以较小的流量就可以在环隙中形成湍流，强化传热，同时与筒壁和保温材料对流换热，达到预热筒壁和烘烤保温材料的作用。

附图说明

图1是本发明用于单壁罐预热的结构示意图。

图2是本发明用于双壁夹套罐预热的结构示意图。