本實(shí)用新型涉及一種用于以熔鹽為介質(zhì)的太陽(yáng)能熱電站的自凈化結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能光熱發(fā)電是指利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽(yáng)熱能，通過(guò)聚光提高能量密度的辦法，提高加熱溫度，把吸收的太陽(yáng)光能先轉(zhuǎn)化成熱能，再將熱能傳給導(dǎo)熱介質(zhì)，通過(guò)導(dǎo)熱介質(zhì)帶走，經(jīng)過(guò)蓄熱環(huán)節(jié)，并由換熱裝置產(chǎn)生蒸汽，結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)的工藝，最后以電能的形式輸出，從而達(dá)到發(fā)電的目的。太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)主要由聚光子系統(tǒng)、集熱子系統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)、發(fā)電子系統(tǒng)等部分組成。

太陽(yáng)能聚熱發(fā)電，相比一般新能源發(fā)電，如風(fēng)電和光伏發(fā)電，太陽(yáng)能光熱發(fā)電一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)是可以較為廉價(jià)地大規(guī)模儲(chǔ)能。聚熱型太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)集熱和發(fā)電是兩個(gè)環(huán)節(jié)獨(dú)立，通過(guò)使用廉價(jià)的熔鹽儲(chǔ)熱的方式對(duì)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為的熱能進(jìn)行存儲(chǔ)，避免了使用昂貴的蓄電池來(lái)蓄電的環(huán)節(jié)，從而使太陽(yáng)能大量存儲(chǔ)成為可能。正是由于這個(gè)特性，太陽(yáng)能聚熱發(fā)電站所發(fā)的電力輸出平穩(wěn)，幾乎不對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)影響，且可提前預(yù)測(cè)和分配，極大地提高電源部分的可調(diào)節(jié)性，可以削峰平谷。由于沒(méi)有其他新能源常見(jiàn)的不確定性和波動(dòng)性的問(wèn)題，沒(méi)有一般新能源發(fā)電不確定性帶來(lái)的占比受限問(wèn)題。大規(guī)模建造太陽(yáng)能聚熱電站，跟風(fēng)電和光伏按一定比例搭配，可在一定程度上解決風(fēng)電和光伏發(fā)電的峰谷波動(dòng)問(wèn)題，使得電網(wǎng)接納新能源電力的能力大增。因此，新能源發(fā)電的占比得以突破瓶頸，進(jìn)一步增加。

水和熔鹽（一般為鈉/鉀硝酸鹽）是目前最常見(jiàn)的用于太陽(yáng)能聚熱發(fā)電系統(tǒng)的導(dǎo)熱介質(zhì)，如申請(qǐng)?zhí)枮?01410856555.6的中國(guó)專(zhuān)利。由于使用水作為介質(zhì)，在高溫時(shí)候容器內(nèi)的壓力很大，整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)處處都要承受高溫高壓，使得建造成本隨著運(yùn)行溫度的增加而迅速攀升，嚴(yán)重制約著水汽參數(shù)的提高；而使用熔鹽作為介質(zhì)，只要不超過(guò)沸點(diǎn)，容器內(nèi)幾乎是常壓，存儲(chǔ)容器乃至整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)都無(wú)需按照容器的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。然而，使用熔鹽作為介質(zhì)的一個(gè)重要問(wèn)題是熔鹽中的雜質(zhì)使得成分比例偏離預(yù)期值，熔鹽運(yùn)行的實(shí)際工況參數(shù)與預(yù)設(shè)不符，熔沸點(diǎn)和比熱容都會(huì)有偏移，使得系統(tǒng)控制變得難以操作，容易引起過(guò)熱或出口溫度不夠等問(wèn)題；熔鹽中雜質(zhì)帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題是腐蝕性，硝酸鹽本身腐蝕性不強(qiáng)，但是雜質(zhì)（如氯離子）對(duì)鋼材卻有一定腐蝕性，尤其是隨著系統(tǒng)運(yùn)行，久而久之，雜質(zhì)容易在邊角或管道閥門(mén)附近富集，使得系統(tǒng)老化，乃至報(bào)廢。

正是這些原因，制約了熔鹽作為導(dǎo)熱儲(chǔ)熱介質(zhì)在太陽(yáng)能聚熱領(lǐng)域中的進(jìn)展。由于太陽(yáng)能聚熱系統(tǒng)使用的熔鹽量非常大，往往成千上萬(wàn)噸，不可能購(gòu)買(mǎi)昂貴的高純度的熔鹽，也不可能采用化學(xué)的方法去祛除雜質(zhì)，有磁選法等一些別的方法減少雜質(zhì)，但往往效果不佳。為了降低電站建設(shè)成本，比較經(jīng)濟(jì)的做法還是直接采用挖掘鹽湖里的硝酸鹽作為材料，這樣伴生的雜質(zhì)難免會(huì)引入系統(tǒng)中，帶來(lái)以上所說(shuō)的問(wèn)題。因此急需摸索出一種減少熔鹽中雜質(zhì)的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種用于以熔鹽為介質(zhì)的太陽(yáng)能熱電站的自凈化結(jié)構(gòu)，起到對(duì)熔鹽自凈化的效果，從而克服因雜質(zhì)帶來(lái)的工況不穩(wěn)定以及腐蝕性增大的問(wèn)題。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：一種用于以熔鹽為介質(zhì)的太陽(yáng)能熱電站的自凈化結(jié)構(gòu)，包括儲(chǔ)鹽罐，其特征在于：還包括耳室罐、沉淀物收集罐、耳室罐排空閥、耳室罐上連接閥、耳室罐下連接閥、收集罐連接閥、收集罐排空閥、耳室罐上連接管道、耳室罐下連接管道、收集罐連接管道、收集罐排空管道和耳室罐排空管道；耳室罐位于儲(chǔ)鹽罐旁側(cè)，其頂部設(shè)置有進(jìn)料口，底部設(shè)置有排空口；耳室罐上連接管道一端與耳室罐的上部連通，另一端與儲(chǔ)鹽罐的上部連通；耳室罐上連接閥安裝在耳室罐上連接管道上；耳室罐下連接管道一端與耳室罐的下部連通，另一端與儲(chǔ)鹽罐的下部連通；耳室罐下連接閥安裝在耳室罐下連接管道上；耳室罐排空管道一端與耳室罐的排空口連通；耳室罐排空閥安裝在耳室罐排空管道上；沉淀物收集罐位于儲(chǔ)鹽罐下方，整個(gè)沉淀物收集罐低于儲(chǔ)鹽罐底部所處的水平面；收集罐連接管道一端與儲(chǔ)鹽罐的底部連通，另一端與沉淀物收集罐的上部連通；收集罐連接閥安裝在收集罐連接管道上；收集罐排空管道一端與沉淀物收集罐的底部連通；收集罐排空閥安裝在收集罐排空管道上。

本實(shí)用新型所述的耳室罐上連接管道與儲(chǔ)鹽罐的連通處位置與儲(chǔ)鹽罐熔鹽最大鹽量時(shí)候的液位位置一致。

本實(shí)用新型所述的耳室罐上連接閥采用自下而上封閉的閘閥。

本實(shí)用新型所述的耳室罐內(nèi)設(shè)置有加熱設(shè)備。

本實(shí)用新型所述的耳室罐和沉淀物收集罐均有保溫層、熱電偶及伴熱裝置。

一種權(quán)利要求上述的自凈化結(jié)構(gòu)的自凈化方法，其特征在于：包括如下過(guò)程 ：

一、耳室罐用于去除儲(chǔ)鹽罐最上層的熔鹽；打開(kāi)耳室罐上連接閥，在儲(chǔ)鹽罐內(nèi)熔鹽液位達(dá)到耳室罐上連接管道與儲(chǔ)鹽罐的連通處位置時(shí)，高出耳室罐上連接管道與儲(chǔ)鹽罐的連通處位置的熔鹽通過(guò)耳室罐上連接管道流入耳室罐內(nèi)；當(dāng)熔鹽充滿耳室罐后，關(guān)閉耳室罐上連接閥，并打開(kāi)耳室罐排空閥，將耳室罐中的熔鹽排出；

二、沉淀物收集罐用于去除沉淀在儲(chǔ)鹽罐底部的雜質(zhì)；太陽(yáng)能熱電站的太陽(yáng)能聚熱發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)候，收集罐連接閥一直打開(kāi)，讓儲(chǔ)鹽罐內(nèi)密度較大的沉淀物通過(guò)收集罐連接管道進(jìn)入沉淀物收集罐；隔一定時(shí)間清除一次，清除的時(shí)候，將收集罐連接閥關(guān)閉，將收集罐排空閥打開(kāi)，通過(guò)收集罐排空管道排出沉淀物收集罐內(nèi)收集的沉淀物；

三、隨著最上層和最底層的熔鹽的逐漸排出，儲(chǔ)鹽罐中的熔鹽量隨著減少，要維持太陽(yáng)能熱電站熔鹽循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的熔鹽量穩(wěn)定，需對(duì)儲(chǔ)鹽罐做熔鹽的等額補(bǔ)充；通過(guò)耳室罐進(jìn)料口往耳室罐內(nèi)加入等量的固體熔鹽，加熱至熔鹽熔點(diǎn)使熔鹽融化，待儲(chǔ)鹽罐中熔鹽液位低于耳室罐下連接管道與儲(chǔ)鹽罐的連通處位置時(shí)，打開(kāi)耳室罐下連接閥，通過(guò)耳室罐下連接管道將這部分熔鹽排入儲(chǔ)鹽罐中。

本實(shí)用新型去除儲(chǔ)鹽罐最上層熔鹽可在太陽(yáng)能聚熱發(fā)電系統(tǒng)停止運(yùn)行一段時(shí)間后再操作。

本實(shí)用新型當(dāng)出現(xiàn)太陽(yáng)能聚熱發(fā)電系統(tǒng)停止運(yùn)行而儲(chǔ)鹽罐內(nèi)熔鹽液位最高的情況，選擇在傍晚時(shí)候暫不發(fā)電，將高溫熔鹽蓄起來(lái)，完成去除雜質(zhì)的操作后，在晚上高峰期再滿功率發(fā)電。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：本實(shí)用新型在目前主流的太陽(yáng)能熱電站熔鹽循環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做出優(yōu)化改動(dòng)，在儲(chǔ)罐上增加了自動(dòng)減少熔鹽中雜質(zhì)的耳室罐和沉淀物收集罐，作為減少熔鹽中雜質(zhì)的設(shè)備。在太陽(yáng)能熱電站多次循環(huán)運(yùn)行的過(guò)程中，逐漸減少熔鹽中的雜質(zhì)，使得熔鹽成分配比更接近理想設(shè)置，運(yùn)行狀態(tài)更接近預(yù)期，此外還降低雜質(zhì)對(duì)設(shè)備的腐蝕，從而提高太陽(yáng)能熱電站的穩(wěn)定性、可靠性及使用壽命，促進(jìn)熔鹽儲(chǔ)能商業(yè)化的發(fā)展。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。

參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例的電能平衡測(cè)試系統(tǒng)包括儲(chǔ)鹽罐1、耳室罐2、沉淀物收集罐3、耳室罐排空閥5、耳室罐上連接閥6、耳室罐下連接閥7、收集罐連接閥8、收集罐排空閥9、耳室罐上連接管道10、耳室罐下連接管道11、收集罐連接管道12、收集罐排空管道13和耳室罐排空管道14。

耳室罐2的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4。

耳室罐2位于儲(chǔ)鹽罐1旁側(cè)。

耳室罐上連接管道10一端與耳室罐2的上部連通，另一端與儲(chǔ)鹽罐1的上部連通，即耳室罐2的上部與儲(chǔ)鹽罐1的上部通過(guò)耳室罐上連接管道10連通。耳室罐上連接管道10與儲(chǔ)鹽罐1的連通處與熔鹽最大鹽量時(shí)候的液位位置一致。

耳室罐上連接閥6安裝在耳室罐上連接管道10上，控制管道啟閉。耳室罐上連接閥6采用自下而上封閉的閘閥，可通過(guò)耳室罐上連接閥6的擋板調(diào)節(jié)進(jìn)入耳室罐2的熔鹽量，以控制進(jìn)入耳室罐2的液位。耳室罐上連接閥6通常情況下關(guān)閉。

耳室罐下連接管道11一端與耳室罐2的下部連通，另一端與儲(chǔ)鹽罐1的下部連通，即耳室罐2的下部與儲(chǔ)鹽罐1的下部通過(guò)耳室罐下連接管道11連通。

耳室罐下連接閥7安裝在耳室罐下連接管道11上，控制管道啟閉。

耳室罐2的底部設(shè)置有排空口，耳室罐排空管道14一端與耳室罐2的排空口連通。

耳室罐排空閥5安裝在耳室罐排空管道14上，控制管道啟閉。

沉淀物收集罐3位于儲(chǔ)鹽罐1下方，整個(gè)沉淀物收集罐3低于儲(chǔ)鹽罐1底部所處的水平面。

收集罐連接管道12一端與儲(chǔ)鹽罐1的底部連通，另一端與沉淀物收集罐3的上部連通。

收集罐連接閥8安裝在收集罐連接管道12上，控制管道啟閉。

收集罐排空管道13一端與沉淀物收集罐3的底部連通。

收集罐排空閥9安裝在收集罐排空管道13上，控制管道啟閉。

耳室罐2內(nèi)設(shè)置有加熱設(shè)備，起到熔解鹽的作用。

耳室罐2和沉淀物收集罐3均有保溫層、熱電偶及伴熱裝置，以防止局部熔鹽凝固堵塞。

由于儲(chǔ)鹽罐1內(nèi)的雜質(zhì)往往在最上層和最下層的濃度相對(duì)較大，將最上層和最下層的部分熔鹽導(dǎo)出，再補(bǔ)添新的熔鹽，經(jīng)過(guò)多次操作循環(huán)后，可以使得儲(chǔ)鹽罐1內(nèi)的熔鹽雜質(zhì)降低，更接近于預(yù)設(shè)的配比。為了去除最上層和最下層的熔鹽，本實(shí)用新型引入了耳室罐2和沉淀物收集罐3。

一種上述自凈化結(jié)構(gòu)的自凈化方法，包括如下過(guò)程 ：

一、耳室罐2用于去除儲(chǔ)鹽罐1最上層的熔鹽。打開(kāi)耳室罐上連接閥6，在儲(chǔ)鹽罐1內(nèi)熔鹽液位達(dá)到耳室罐上連接管道10與儲(chǔ)鹽罐1的連通處位置時(shí)，即儲(chǔ)鹽罐1里的熔鹽量最大的時(shí)候，高出耳室罐上連接管道10與儲(chǔ)鹽罐1的連通處位置的熔鹽通過(guò)耳室罐上連接管道10流入耳室罐2內(nèi)；當(dāng)熔鹽充滿耳室罐2后，關(guān)閉耳室罐上連接閥6，并打開(kāi)耳室罐排空閥5，將耳室罐2中的熔鹽排出。當(dāng)耳室罐上連接閥6采用自下而上封閉的閘閥，高出耳室罐上連接閥6擋板的熔鹽才能采用漫過(guò)擋板后通過(guò)耳室罐上連接管道10流入耳室罐2內(nèi)。

二、沉淀物收集罐3用于去除沉淀在儲(chǔ)鹽罐1底部的雜質(zhì)。太陽(yáng)能聚熱發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)候，收集罐連接閥8一直打開(kāi)，讓密度較大的沉淀物通過(guò)收集罐連接管道12進(jìn)入沉淀物收集罐3；隔一定時(shí)間清除一次，清除時(shí)候，將收集罐連接閥8關(guān)閉，將收集罐排空閥9打開(kāi)，通過(guò)收集罐排空管道13排出沉淀物收集罐3內(nèi)收集的沉淀物。

三、隨著最上層和最底層的熔鹽的逐漸排出，儲(chǔ)鹽罐1中的熔鹽量隨著減少，要維持循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的熔鹽量穩(wěn)定，需對(duì)儲(chǔ)鹽罐1做熔鹽的等額補(bǔ)充。通過(guò)耳室罐進(jìn)料口4往耳室罐2中加入固體熔鹽，加熱至熔鹽熔點(diǎn)使熔鹽融化，待儲(chǔ)鹽罐1中熔鹽液位低于耳室罐下連接管道11與儲(chǔ)鹽罐1的連通處位置時(shí)，打開(kāi)耳室罐下連接閥7，通過(guò)耳室罐下連接管道11將這部分熔鹽排入儲(chǔ)鹽罐1中。

收集罐連接閥8平時(shí)常打開(kāi)，沉淀物收集罐3底層的沉淀物逐漸滑入收集罐3中，由于重力作用，一般情況下不會(huì)返回儲(chǔ)鹽罐3內(nèi)。隔一定時(shí)間可將收集罐3中的沉淀物連同部分熔鹽排出，排出時(shí)候關(guān)閉收集罐連接閥8，開(kāi)啟收集罐排空閥9。

以下為優(yōu)化方案：

去除儲(chǔ)鹽罐1最上層熔鹽可在太陽(yáng)能聚熱發(fā)電系統(tǒng)停止運(yùn)行一段時(shí)間后操作，即系統(tǒng)太陽(yáng)能聚熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)候都關(guān)閉，等時(shí)機(jī)到了才開(kāi)啟。此時(shí)，儲(chǔ)鹽罐1內(nèi)熔鹽經(jīng)過(guò)一段時(shí)間靜止，雜質(zhì)濃度分層更為清晰，去除的最上層熔鹽里雜質(zhì)比例更大，除雜效率更高。當(dāng)出現(xiàn)太陽(yáng)能聚熱發(fā)電系統(tǒng)停止運(yùn)行而儲(chǔ)鹽罐1內(nèi)熔鹽液位最高的情況，可以選擇在傍晚時(shí)候，暫不發(fā)電，將高溫熔鹽蓄起來(lái)，完成去除雜質(zhì)的操作后，在晚上高峰期再滿功率發(fā)電。

如果熔鹽中雜質(zhì)較多，可以增加去除雜質(zhì)的頻率。由于排出的熔鹽可以回收，用于別處，因此并沒(méi)有明顯的浪費(fèi)。

根據(jù)熔鹽成分配比，以及可能含有雜質(zhì)的特性，可選擇只在冷鹽罐或熱鹽罐上安裝耳室罐和沉淀物收集罐，以降低建設(shè)成本。

由于耳室罐2和沉淀物收集罐3位置外露，引入管道方便，因此可采用蒸汽伴熱替代電伴熱，減少高品位能的消耗。

沉淀物收集罐3的連接管道可采用變徑管，使得沉淀物更單向地往收集罐移動(dòng)。

此外，需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱(chēng)等可以不同，本說(shuō)明書(shū)中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)所作的舉例說(shuō)明。