[发明专利]高温熔融盐可移动分隔板单罐蓄热装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热发电蓄热技术领域，特别涉及一种高温熔融盐可移动分隔板单罐蓄热装置及其使用方法。

背景技术

随着能源危机、温室效应等环境问题的日益严重，开发利用新能源和可再生能源已经成为全世界的共同课题。太阳能热发电由于具有对环境无污染、不排放温室气体、能源可再生等优点，逐渐成为发展潜力巨大的可再生能源技术。

太阳能热发电通过镜面反射将太阳能聚集起来产生高温流体，高温流体通过管道传递到位于地面的蒸汽发生器，产生高压过热蒸汽，推动传统气轮机发电。一般的太阳能热发电系统包括日光反射系统、高温吸热传热系统和传统的蒸汽发电系统。太阳能热发电站的形式主要有太阳能塔式发电系统、太阳能槽式发电系统和太阳能碟式发电系统。

由于昼夜、云层的飘逸或下雨气象原因都会影响太阳能的传递，太阳辐射地表的能量具有间歇性和不稳定性，经聚光设备聚集的太阳辐射具有非连续、非稳态的特点。因此简单的太阳能热发电系统存在太阳能发电周期和用电需求周期不匹配，太阳辐射能流密度的突然变化导致的系统热应力的剧烈变化等问题。为了提高发电效率、减少发电成本、提高太阳能热电系统的稳定性和连续性，则需要对太阳能热发电系统增加蓄热装置，以使系统在没有太阳辐射能量的时候能继续满足发电需要，从而实现工业化大规模连续供能的要求。开发低成本传热蓄热介质，发展高效蓄热技术(thermal energy storage，TES)，强化热能器件能量转换效率和存储密度，以有效地解决太阳能的转换、储存与输运问题成为太阳能高温热发电的关键技术之一。蓄热系统已成为衡量热发电系统成本和效率的重要因素。

目前熔融盐双罐蓄热方法已成为太阳能热发电系统中蓄热技术的主要型式，双罐蓄热系统是指太阳能热发电系统包含两个蓄热罐，一个为高温熔融盐蓄热罐，一个为低温熔融盐蓄热罐。双罐蓄热系统中冷罐和热罐分别单独放置，技术风险低，但是要制造两个蓄热罐、高温维持、高低温罐的温差较小等因素导致单位造价与维护成本相对比较高，降低其电力成本的空间非常有限。另一个研究较多的方式就是采用斜温层单罐蓄热，单罐蓄热系统是指作为蓄热介质的低温熔融盐和高温熔融盐都储存在一个单罐中，在蓄热或放热过程中，冷流体和热流体会相互接触，在接触区域形成一个温度斜温层，而当换热过程结束后，单罐中的熔融盐温度维持相同。熔融盐斜温层单罐蓄热系热系统的好处是投资费用比双罐蓄热系统节省了约35％，但该系统的由于冷热熔融盐的接触传热而导致单位体积有效蓄热容量有所降低，同时由于冷热熔融盐的导热和对流作用，真正实现温度分层有一定困难。为了维持温度分层单罐上下端各有独立的扩散器与集液器组成两个流程，分别供放热和蓄热工作状态使用。扩散器常采用多个径向分布的圆管扩散器，集液器采用具有多个接口的集液管，结构比较复杂。为了缩短斜温层的距离，防止冷热熔融盐对流混合，增加蓄热量，一般会在罐内填充石英岩或石英砂等材料来增加斜温层的效应。要求填料具有良好的高温物理和化学稳定性，以免形成碎屑堵塞通道。可见熔融盐单罐蓄热系统设计比较复杂，蓄放热过程控制难度较高、发电效率比较低。

为了减少太阳能热发电的发电成本、提高发电效率和年利用率、提高太阳能热电系统的稳定性和连续性，这就需要一种单位有效蓄热容量更大、长期稳定、制造成本与运行维护成本更低的蓄热方法与装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能有效提高单位体积有效蓄热容量的高温熔融盐可移动分隔板单罐蓄热装置。

本发明的另一目的在于提供一种上述高温熔融盐可移动分隔板单罐蓄热装置的使用方法。

本发明的技术方案为：一种高温熔融盐可移动分隔板单罐蓄热装置，包括罐体、上罐盖、下罐盖、分隔板和直立柱，上罐盖和下罐盖分别设于罐体的上下两端，上罐盖顶部设有高温熔融盐进出口，下罐盖底部设有低温熔融盐进出口，罐体上部设有上端盖，上端盖上开有高温熔融盐罐体进出口，罐体下部设有下端盖，下端盖上开有低温熔融盐罐体进出口，罐体中部设有上下活动于罐体内的分隔板，多个保持分隔板平衡用的直立柱穿过分隔板，各个直立柱的上下两端分别固定于上端盖和下端盖上；罐体内，分隔板与上端盖之间的空间为高温熔融盐区，分隔板与下端盖之间的空间为低温熔融盐区；高温熔融盐进出口与低温熔融盐进出口之间分别外接有换热器和太阳能集热器，换热器和太阳能集热器并联设置。其中，多个直立柱起到了使分隔板保持平衡的作用，分隔板随着蓄放热过程的进行可以在罐体内上下移动，使高低温熔融盐保持在上下两个不同的区域，避免了高低温接触后形成的传热损失。