[實用新型]一種用于熔鹽介質的新型換熱器

有效

• 申請號: 201520702829.6
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN205002645U
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 游思梁;宋士雄;陳煜達;羅少龍;沈平;魏麗娟
• 申請（專利權）人: 江蘇鑫晨光熱技術有限公司
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種用于熔鹽介質的新型換熱器，屬于光熱發電技術領域。

背景技術

當前光熱發電領域帶有儲熱功能的太陽能電站以熔鹽為儲熱介質，通過匯聚太陽光照射熔鹽吸熱器，使熔鹽溫度上升，再將熔鹽導入儲熱罐中儲存熱量，通過換熱器將熔鹽中的熱量轉換成朗肯循環工質的熱量，一般采用水作為朗肯循環的工質，液態水在換熱器中吸收熱量變成過熱蒸汽推動汽輪機發電。熔鹽在傳統的換熱器及其中間換熱管流動，熔鹽換熱器最為重要的一點就是防止溫度過低，發生凍堵，然而當下各型換熱器均沒有進行相應的設計改進。當前光熱發電技術采用的換熱器為傳統的管殼式換熱器，包括導熱油—水、熔鹽—水、水—水換熱等。其對于液體—液體或液體—氣體換熱效果不錯，但是對于熔鹽—水的換熱形式不能完全滿足使用要求。由于熔鹽（此處以二元鹽硝酸鈉硝酸鉀為例）熔點為207℃，完全熔化溫度238℃，當熔鹽低于238℃就會出現固態晶體，低于300℃隨溫度降低粘度急劇增加，由于管殼式的結構布局，管束與殼體、換熱管間的間距等因素，無論熔鹽流經管側或殼側，均會導致熔鹽掛壁甚至凍堵；間壁式換熱器形式不利于熔鹽流動，更易凍堵；混合式采用兩換熱介質直接混合的方式，也不符合熔鹽—水換熱要求。對于管殼式換熱器而言，由于接管相對于殼體有尺寸差別，增加了熱工系統啟停的反應時間，當熔鹽流經管側時，增大了壓力損失。當前管殼式換熱器在模塊化上已經有所應用，但是對于常用的組合，也不過是兩個換熱器疊加，三個疊加的更為少見，主要是因為換熱器強度所限，或者多臺換熱器同一平面布置，但是此時熔鹽不管在殼側還是管側均需要外部管道連接，因此必定出現外部管道的最低點，對系統關閉時熔鹽的排空造成較大影響。故而，傳統管殼式換熱器的靈活性、模塊化在傳統領域滿足要求，但用在以熔鹽為介質的光熱發電領域還有較多缺陷。傳統管殼式換熱器中的換熱管更換周期較短，設備維護成本較高，對于光熱發電領域，由于熱工系統啟停的頻繁性，換熱管壽命會更短，因此傳統管殼式換熱器在使用壽命方面也不能令人滿意。

實用新型內容

本實用新型的目的在于：針對目前技術不能滿足現有的需要，提供一種用于熔鹽介質的新型換熱器，能有效降低熔鹽粘度隨溫度下降而上升所導致的凍堵風險，減小了長距離輸送帶來的熱量及壓力損失，同時獨特的管型設計提高單位長度上的換熱面積，能夠使各狀態水、蒸汽在流動時在截面上產生二次環流，混合更充分，增強傳熱效果。

本實用新型所采用的技術方案是：一種用于熔鹽介質的新型換熱器，包括熔鹽介質流經的內管和不飽和水介質流經的螺旋管，內管和螺旋管之間的空隙設有中間導熱材料層，中間導熱材料層完全包裹于螺旋管外壁，中間導熱材料層的外側設有內保護管，內保護管用于容納支撐中間導熱材料層，在內保護管的外壁設有保溫材料層，保溫材料層的外側設有整體外護層。

在本實用新型中：所述的中間導熱材料層由混凝土或導熱沙組成，所述的保溫材料層由二氧化硅或硅酸鋁棉組成，所述的整體外護層由環保鎂鋼或彩鋼板組成。

在本實用新型中：所述的內管的管徑大于螺旋管的管徑，二者管徑大小需根據具體熱負荷確定，螺旋管沿內管纏繞且螺旋管和內管的外壁間隔1mm-2mm，其中螺旋管內壁噴砂或者車削出螺旋狀管線。

在本實用新型中：所述的內管、螺旋管和內保護管的外管壁均設有獨立支架，用于保證其相互間的距離，不致塌陷擠壓。

在本實用新型中：所述的獨立支架均固定在支撐模架上，支撐模架的下方設有模架底座。

本實用新型的有益效果：

1．內管采用大管徑的直管保證了在系統冷啟動時熔鹽流動時較好的流通性，并且整個換熱過程不需要改變管徑大小，不存在熔鹽在管殼式換熱器管側時換熱過程中的容易凍堵的薄弱點，由于采用大管徑，熔鹽可以滿足長距離輸送的要求，而不必擔心長距離輸送后換熱器進口壓力是否滿足要求；

2.螺旋管采用與彈簧類似的螺旋結構，從而提高單位長度上的換熱面積，該螺旋狀結構能夠使各狀態水、蒸汽在流動時在截面上產生二次環流，混合更充分，增強傳熱效果；

3.螺旋管內噴砂或者車削出螺旋狀管線，使各狀態水、蒸汽能夠有效避免膜態沸騰引起的管壁傳熱系數降低的情況；

4.螺旋管沿內管纏繞，螺旋管和內管的外壁不接觸，防止螺旋管受熱軸向膨脹時與內管發生摩擦而磨損管壁，在兩管間填充的中間導熱材料層具有流動性，保證兩管受一次、二次應力時能夠自由伸縮變形；

5.在使用壽命方面，螺旋管和內管均能符合壓力管道標準，即15年使用壽命，較之傳統管殼式換熱管束的壽命有較大提高；