[发明专利]大型储罐底板的预热装置

说明书

技术领域

本发明属于储能电站、太阳能光热电站的储能系统技术领域，特别涉及一种大型储罐底板的预热装置。

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。预热不充分或者罐体筒壁与底板温差过大，都可能损伤设备本体，缩短设备寿命，留下安全隐患。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，预热能耗高，时间长。

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4～8个孔安装总功率约400KW～800KW用于补热防凝，造成储罐筒壁结构不连续，高温及温度变化状态下容易造成应力集中，增加焊缝开裂、高温熔盐泄露的风险。

目前世界上仅有的两个投入商业化运营的太阳能光热塔式发电站的熔盐储罐都发生了事故：美国的新月沙丘电站高温熔盐储罐2016年10月发生了泄漏，停运几个月；同样的，位于西班牙塞维利亚的全球首座可实现24小时发电的太阳能电站Gemasolar光热电站，也在2017年初因高温熔盐储罐发生事故导致电站停运数月有余。这些事故都是发生在电站开始发电的初期，与储罐本身的设计寿命相去甚远。储罐初次充盐之前没有科学、安全的预热是最可能的原因之一。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够确保罐体结构的连续，极大的减小泄漏风险，并有利于罐内温度分布均匀的大型储罐底板的预热装置。

本发明的技术方案是这样实现的：大型储罐底板的预热装置，其特征在于：包括设置在储罐底板下方的加热机构，所述加热机构为设置在储罐外部的外置式结构，且用于对储罐底板进行预热和补热。

本发明所述的大型储罐底板的预热装置，其在所述加热机构下方设置有隔热组件。

本发明所述的大型储罐底板的预热装置，其所述加热机构包括加热电缆，所述加热电缆均匀地布置在储罐底板下方构成发热单元，所述发热单元通过供电电缆与控制单元连接。

本发明所述的大型储罐底板的预热装置，其在所述储罐底板底部设置有多个测温元件，所述测温元件与控制单元连接，所述控制单元能够对发热单元进行分区域控制，在预热结束后的正常生产阶段，所述加热机构能够通过切换，用于作为储罐的防凝补热措施使用。

本发明所述的大型储罐底板的预热装置，其在所述加热电缆外周套接有保护管。

本发明所述的大型储罐底板的预热装置，其在所述保护管内、加热电缆与保护管内壁之间设置有绝缘层。

本发明所述的大型储罐底板的预热装置，其在所述绝缘层与保护管内壁之间设置有耐高温合金铠装层。

本发明所述的大型储罐底板的预热装置，其在所述隔热组件上表面设置有导热胶泥层，套接有加热电缆的保护管嵌装在导热胶泥层内，其整体形成平板状发热体，所述发热单元与罐体无直接连接且不接触介质，所述储罐底板安装在导热胶泥层上。

本发明所述的大型储罐底板的预热装置，其在所述隔热组件上表面设置有用于安装发热单元的凹槽，套接有加热电缆的保护管设置在凹槽内，所述保护管与凹槽之间的间隙填充有导热胶泥。

本发明所述的大型储罐底板的预热装置，其所述隔热组件包括底部隔热层以及浇注在底部隔热层上方的耐火浇注料层，所述用于安装发热单元的凹槽设置在耐火浇注料层上表面，所述凹槽沿同一方向平行布置，所述套接有加热电缆的保护管在凹槽内采用直通式布置或往复式布置。