[发明专利]熔融盐吸热器超声强化冷充装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能热发电熔融盐吸热器超声强化冷充装置。

背景技术

熔融盐塔式太阳能热发电技术是最具商业前景的太阳能热发电技术。这主要是因为熔融盐既可以作为传热介质，又是很好的储热工质，可以实现吸热储热一体化。建于西班牙塞维利亚的19MWe熔融盐塔式电站Gemasolar电站是世界第一座实现24小时连续发电的太阳能热发电站，证实了该技术提供基础电力负荷的能力。

但是由于熔融盐（60%NaNO3+40%KNO3）结晶点达到210℃，所以，非常容易结冻。通常使用在管道上缠绕高温电伴热带的方式来预热管道，使管道的温度高于210℃，以防止熔融盐在管道中凝固。由于吸热器暴露在大气中，所以，吸热器没法缠绕电伴热带。实际上多使用部分定日镜照射吸热器表面，对其进行预热。这种方式的缺点是：将吸热器表面预热到210℃以上，需要较长的时间，通常1.5～2小时左右，这大大降低了电站的发电时数，使电站的年发电量降低，从而导致度电成本升高。因此，美国Sandia国家实验室的James E.Pacheco et al在论文《investigation of cold filling receiver panels and piping in molten nitrate salt central receiver solar power plants》、《results of molten salt panel and component experiments for solar central receivers》中提出对吸热器进行冷充，即：当吸热器管道的温度低于熔融盐结晶点时，将热熔融盐通过吸热器管道，并对冷充的条件和冷充距离进行了实验研究。Lu Jianfeng et al在论文《Dynamical and thermal performance of molten salt pipe during filling process》、《Solidification and melting behaviors and characteristics of molten salt in cold filling pipe》、《Filling dynamics and phase change of molten salt in cold receiver pipe during initial pumping process》中对冷充过程中的液固相变过程和机理进行了研究。冷充的优点就是可以降低吸热器的预热温度、减少吸热器的预热时间，提高熔融盐塔式电站的发电时数，从而降低发电成本。但是，通过对冷充的机理研究发现，冷充的效果随着冷充流体温度、吸热器管壁温度的提高以及冷充流速的提高，而更好。目前还没有技术报道通过什么样的技术手段可以进一步降低冷充温度，从而提高冷充的安全性和最大化缩短吸热器启动时间。

总之，熔融盐吸热器冷充技术可以缩短吸热器启动时间，但是，强化冷充的技术手段目前还很缺乏。

发明内容

本发明的目的是克服直接冷充技术的如下缺点，提出一种熔融盐吸热器超声强化冷充装置：

1.需要的熔融盐流体温度高；

2.需要的熔融盐吸热器管壁温度高；

3.需要的熔融盐流体流速快。

本发明熔融盐吸热器超声强化冷充装置主要包括：超声波发生器、超声波转换器、控制器和测温计。熔融盐吸热器通常由多个熔融盐吸热板串联组成，多个熔融盐吸热板之间由熔融盐管道连接。所述的超声波转换器安装在熔融盐管道上，位于熔融盐吸热板之间。超声波转换器的输入端与超声波发生器的输出端相连。超声波发生器的输入端与控制器的输出端相连。两个测温计安装在熔融盐管道上，分别位于超声波转换器的前端和后端，这两个测温计的温差信号传递给控制器。在熔融盐吸热板的低温段还安装有一个测温计，该测温计将熔融盐吸热板的壁面温度信号传递给控制器。控制器根据测温计传递过来的温度信号和温差信号控制超声波发生器的功率。

本发明的特点是：

1.将超声波转换器安装在熔融盐吸热板之间的熔融盐管道上，从而将超声波加到熔融盐流体上；

2.将安装在超声波转换器前后的温差以及熔融盐吸热板上的壁面温度信号，传递给控制器，控制器控制超声波发生器的输出功率，从而控制超声波转换器加给熔融盐流体的超声波的能量。