熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置制造方法
【專利摘要】一種熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置，包括控制器（1）、超聲波發(fā)生器（2）、超聲波轉(zhuǎn)換器（3）和測溫計(jì)。超聲波轉(zhuǎn)換器（3）位于熔融鹽吸熱板（5）之間的熔融鹽管道（6）上；在超聲波轉(zhuǎn)換器（3）前后的熔融鹽管道（6）上安裝測溫計(jì)（4a、4b）；超聲波轉(zhuǎn)換器（3）的輸入端與超聲波發(fā)生器（2）的輸出端相連；超聲波發(fā)生器（2）的輸入端與控制器（1）的輸出端連接。超聲波轉(zhuǎn)換器（3）前后的測溫計(jì)（4a、4b）的溫差信號(hào)傳遞給控制器（1）；熔融鹽吸熱板（5）低溫段安裝測溫計(jì)（4c），其溫度信號(hào)傳遞給控制器（1）；控制器（1）根據(jù)超聲波轉(zhuǎn)換器（3）前后的溫差信號(hào)和熔融鹽吸熱板（5）的溫度信號(hào)控制超聲波發(fā)生器（2）的功率。
【專利說明】熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種太陽能熱發(fā)電熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]熔融鹽塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)是最具商業(yè)前景的太陽能熱發(fā)電技術(shù)。這主要是因?yàn)槿廴邴}既可以作為傳熱介質(zhì)，又是很好的儲(chǔ)熱工質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)吸熱儲(chǔ)熱一體化。建于西班牙塞維利亞的19MWe熔融鹽塔式電站Gemasolar電站是世界第一座實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)發(fā)電的太陽能熱發(fā)電站，證實(shí)了該技術(shù)提供基礎(chǔ)電力負(fù)荷的能力。
[0003]但是由于熔融鹽(60%NaN03+40%KN03)結(jié)晶點(diǎn)達(dá)到210°C，所以，非常容易結(jié)凍。通常使用在管道上纏繞高溫電伴熱帶的方式來預(yù)熱管道，使管道的溫度高于210°C，以防止熔融鹽在管道中凝固。由于吸熱器暴露在大氣中，所以，吸熱器沒法纏繞電伴熱帶。實(shí)際上多使用部分定日鏡照射吸熱器表面，對其進(jìn)行預(yù)熱。這種方式的缺點(diǎn)是:將吸熱器表面預(yù)熱到210°C以上，需要較長的時(shí)間，通常1.5?2小時(shí)左右，這大大降低了電站的發(fā)電時(shí)數(shù)，使電站的年發(fā)電量降低，從而導(dǎo)致度電成本升高。因此，美國Sandia國家實(shí)驗(yàn)室的JamesE.Pacheco et al在論文〈〈investigation of cold filling receiver panels and pipingin molten nitrate salt central receiver solar power pIants))>((results of moltensalt panel and component experiments for solar central receivers))中提出對吸熱器進(jìn)行冷充，即:當(dāng)吸熱器管道的溫度低于熔融鹽結(jié)晶點(diǎn)時(shí)，將熱熔融鹽通過吸熱器管道，并對冷充的條件和冷充距離進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。Lu Jianfeng et al在論文《Dynamical andthermal performance of molten salt pipe during filling process))> ((So lidifi cat ionand melting behaviors and characteristics of molten salt in cold filling pipe〉〉、((Filling dynamics and phase change of molten salt in cold receiver pipe duringinitial pumping process》中對冷充過程中的液固相變過程和機(jī)理進(jìn)行了研究。冷充的優(yōu)點(diǎn)就是可以降低吸熱器的預(yù)熱溫度、減少吸熱器的預(yù)熱時(shí)間，提高熔融鹽塔式電站的發(fā)電時(shí)數(shù)，從而降低發(fā)電成本。但是，通過對冷充的機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，冷充的效果隨著冷充流體溫度、吸熱器管壁溫度的提高以及冷充流速的提高，而更好。目前還沒有技術(shù)報(bào)道通過什么樣的技術(shù)手段可以進(jìn)一步降低冷充溫度，從而提高冷充的安全性和最大化縮短吸熱器啟動(dòng)時(shí)間。
[0004]總之，熔融鹽吸熱器冷充技術(shù)可以縮短吸熱器啟動(dòng)時(shí)間，但是，強(qiáng)化冷充的技術(shù)手段目前還很缺乏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服直接冷充技術(shù)的如下缺點(diǎn)，提出一種熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置:
[0006]1.需要的熔融鹽流體溫度高；
[0007]2.需要的熔融鹽吸熱器管壁溫度高；[0008]3.需要的熔融鹽流體流速快。
[0009]本發(fā)明熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置主要包括:超聲波發(fā)生器、超聲波轉(zhuǎn)換器、控制器和測溫計(jì)。熔融鹽吸熱器通常由多個(gè)熔融鹽吸熱板串聯(lián)組成，多個(gè)熔融鹽吸熱板之間由熔融鹽管道連接。所述的超聲波轉(zhuǎn)換器安裝在熔融鹽管道上，位于熔融鹽吸熱板之間。超聲波轉(zhuǎn)換器的輸入端與超聲波發(fā)生器的輸出端相連。超聲波發(fā)生器的輸入端與控制器的輸出端相連。兩個(gè)測溫計(jì)安裝在熔融鹽管道上，分別位于超聲波轉(zhuǎn)換器的前端和后端，這兩個(gè)測溫計(jì)的溫差信號(hào)傳遞給控制器。在熔融鹽吸熱板的低溫段還安裝有一個(gè)測溫計(jì)，該測溫計(jì)將熔融鹽吸熱板的壁面溫度信號(hào)傳遞給控制器?？刂破鞲鶕?jù)測溫計(jì)傳遞過來的溫度信號(hào)和溫差信號(hào)控制超聲波發(fā)生器的功率。
[0010]本發(fā)明的特點(diǎn)是:
[0011]1.將超聲波轉(zhuǎn)換器安裝在熔融鹽吸熱板之間的熔融鹽管道上，從而將超聲波加到熔融鹽流體上；
[0012]2.將安裝在超聲波轉(zhuǎn)換器前后的溫差以及熔融鹽吸熱板上的壁面溫度信號(hào)，傳遞給控制器，控制器控制超聲波發(fā)生器的輸出功率，從而控制超聲波轉(zhuǎn)換器加給熔融鹽流體的超聲波的能量。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:通過加裝在熔融鹽吸熱板之間的熔融鹽管道上的超聲波轉(zhuǎn)換器將超聲波加載到熔融鹽流體上。利用超聲波的空化作用，使熔融鹽流體中產(chǎn)生一些小的空氣泡，空氣泡的運(yùn)動(dòng)、生長及破裂過程破壞了熔融鹽凝固的條件，從而降低熔融鹽吸熱器冷充所需要的流體溫度、吸熱器管壁溫度和熔融鹽流速等條件，起到強(qiáng)化冷充的作用?’另外，超聲波在熔融鹽傳遞的過程中逐漸耗散，轉(zhuǎn)化為熱能，也能進(jìn)一步強(qiáng)化冷充；超聲波轉(zhuǎn)換器的功率大小可以根據(jù)超聲波轉(zhuǎn)化器前后的熔融鹽流體溫差信號(hào)以及熔融鹽吸熱板上的壁面溫度信號(hào)進(jìn)行控制，起到節(jié)能優(yōu)化的作用。
[0014]本發(fā)明的工作過程為:熔融鹽從熔融鹽吸熱板的進(jìn)口熔融鹽管道流入，經(jīng)過超聲波轉(zhuǎn)換器，進(jìn)入熔融鹽吸熱板。超聲波轉(zhuǎn)換器將超聲波發(fā)生器發(fā)生的電能轉(zhuǎn)化為超聲波施加到熔融鹽流體上。超聲波發(fā)生器的功率越大，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波能量越大。安裝在熔融鹽吸熱板進(jìn)出口熔融鹽管道上的測溫計(jì)的溫差信號(hào)以及熔融鹽吸熱板低溫段的溫度信號(hào)，傳遞給控制器。控制器根據(jù)溫差信號(hào)和溫度信號(hào)控制超聲波發(fā)生器的功率，從而控制超聲波轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生的超聲波的能量，控制強(qiáng)化冷充的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置系統(tǒng)圖；
[0016]圖2熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置的運(yùn)行控制邏輯圖。
[0017]圖中:I控 制器，2超聲波發(fā)生器，3超聲波轉(zhuǎn)化器，4a.4b.4c測溫計(jì)，5熔融鹽吸熱板，6熔融鹽管道。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說明本發(fā)明:
[0019]圖1所示為熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置系統(tǒng)圖。本發(fā)明熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置主要包括:超聲波發(fā)生器2、超聲波轉(zhuǎn)換器3、控制器I和測溫計(jì)4。所述的熔融鹽吸熱器通常由多個(gè)熔融鹽吸熱板5串聯(lián)組成，熔融鹽吸熱板5之間由熔融鹽管道6連接。所述的超聲波轉(zhuǎn)換器3安裝在熔融鹽管道6上，位于熔融鹽吸熱板5之間。兩個(gè)測溫計(jì)4a、4b安裝在熔融鹽管道6上，分別位于超聲波轉(zhuǎn)換器3前端和后端。超聲波轉(zhuǎn)換器3的輸入端與超聲波發(fā)生器2的輸出端相連。超聲波發(fā)生器2的輸入端與控制器I的輸出端連接。超聲波轉(zhuǎn)換器3前后端的測溫計(jì)4a、4b的溫差信號(hào)傳遞給控制器I。熔融鹽吸熱板5的低溫段還安裝有測溫計(jì)4c，該測溫計(jì)4c的溫度信號(hào)傳遞給控制器I。
[0020]圖2所示為熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置的運(yùn)行控制邏輯圖。本發(fā)明的運(yùn)行控制邏輯為:
[0021]熔融鹽吸熱器冷充前，通過熔融鹽吸熱板5上的測溫計(jì)4反饋的溫度信號(hào)判斷熔融鹽吸熱板5的溫度是否小于設(shè)定值Tl。
[0022]a)如果熔融鹽吸熱板5的溫度大于設(shè)定值Tl，那么，關(guān)閉超聲波發(fā)生器2，直接將熔融鹽流入熔融鹽吸熱板5。如果熔融鹽吸熱板5的溫度小于設(shè)定值Tl，那么判斷超聲波發(fā)生器2是否已經(jīng)打開。如果超聲波發(fā)生器2沒有打開，那么開啟超聲波發(fā)生器2，然后通過超聲波轉(zhuǎn)換器3前后的測溫計(jì)4a、4b提供的溫差信號(hào)判斷熔融鹽吸熱板5進(jìn)出口熔融鹽溫差Λ T是否大于0，熔融鹽吸熱板5進(jìn)出口熔融鹽溫差Λ T為熔融鹽吸熱板5出口溫度減熔融鹽吸熱板5進(jìn)口溫度。如果超聲波發(fā)生器2已經(jīng)打開，那么直接通過超聲波轉(zhuǎn)換器3前后的測溫計(jì)4a、4b提供的溫差信號(hào)判斷熔融鹽吸熱板5進(jìn)出口熔融鹽溫差Λ T是否大于O。如果熔融鹽吸熱板5進(jìn)出口熔融鹽溫差Λ T大于0，那么維持超聲波發(fā)生器2功率不變，繼續(xù)工作。如果熔融鹽吸熱板5進(jìn)出口熔融鹽溫差A(yù)T小于0，那么判斷超聲波發(fā)生器2的功率是否達(dá)到滿功率。如果超聲波發(fā)生器2的功率達(dá)到滿功率，那么維持超聲波發(fā)生器2功率不變,繼續(xù)工作。如果超聲波發(fā)生器2的功率未達(dá)到滿功率,那么增大超聲波發(fā)生器2功率并保持不變，繼續(xù)工作。
[0023]b)超聲波發(fā)生器功率保持不變工作時(shí)，再去判斷熔融鹽吸熱板5的壁面溫度是否小于設(shè)定值Tl，然后，按照步驟a)中所述控制步驟進(jìn)行運(yùn)行控制。直到熔融鹽吸熱板5的壁面溫度大于設(shè)定值Tl，關(guān)閉超聲波發(fā)生器2，強(qiáng)化冷充結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1.一種熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置，其特征在于:所述的熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置包括:控制器(I)、超聲波發(fā)生器(2)、超聲波轉(zhuǎn)換器(3)和測溫計(jì)(4a、4b、4c);所述的超聲波轉(zhuǎn)換器(3)安裝在熔融鹽管道(6)上，位于熔融鹽吸熱板(5)之間；兩個(gè)測溫計(jì)(4a、4b)安裝在熔融鹽管道(6)上，分別位于超聲波轉(zhuǎn)換器(3)前端和后端端；所述的超聲波轉(zhuǎn)換器(3)的輸入端與超聲波發(fā)生器(2)的輸出端相連,超聲波發(fā)生器(2)的輸入端與控制器(I)的輸出端連接；超聲波轉(zhuǎn)換器(3)前后端的測溫計(jì)(4a、4b)的溫差信號(hào)傳遞給控制器(I);熔融鹽吸熱板(5)的低溫段還安裝有測溫計(jì)(4c)，此測溫計(jì)(4)的溫度信號(hào)傳遞給控制器(I)。
2.按照權(quán)利要求1所述的熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置，其特征在于所述的控制器(O根據(jù)超聲波轉(zhuǎn)換器(3)前后端的測溫計(jì)(4a、4b)提供的溫差信號(hào)，以及熔融鹽吸熱板(5)低溫段上的測溫計(jì)(4c)提供的溫度信號(hào)控制超聲波發(fā)生器(2)的功率。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的熔融鹽吸熱器超聲強(qiáng)化冷充裝置，其特征在于所述的裝置運(yùn)行控制邏輯為: 熔融鹽吸熱器冷充前，通過熔融鹽吸熱板(5)上的測溫計(jì)(4)反饋的溫度信號(hào)判斷熔融鹽吸熱板(5)的溫度是否小于設(shè)定值Tl ； a)如果熔融鹽吸熱板(5)的溫度大于設(shè)定值Tl，關(guān)閉超聲波發(fā)生器(2)，直接將熔融鹽流入熔融鹽吸熱板(5);如果熔融鹽吸熱板(5)的溫度小于設(shè)定值Tl，判斷超聲波發(fā)生器(2)是否已經(jīng)打開；如果超聲波發(fā)生器(2)沒有打開，開啟超聲波發(fā)生器(2)，然后通過超聲波轉(zhuǎn)換器(3)前后端的測溫計(jì)(4a、4b)提供的溫差信號(hào)判斷熔融鹽吸熱板(5)進(jìn)出口熔融鹽溫差A(yù)T是否大于O，熔融鹽吸熱板(5)進(jìn)出口熔融鹽溫差A(yù)T為熔融鹽吸熱板(5)出口溫度減熔融鹽吸熱板5進(jìn)口溫度；如果超聲波發(fā)生器(2)已經(jīng)打開，直接通過超聲波轉(zhuǎn)換器(3)前后端的測溫計(jì)(4a、4b)提供的溫差信號(hào)判斷熔融鹽吸熱板(5)進(jìn)出口熔融鹽溫差A(yù)T是否大于O;如果熔融鹽吸熱板(5)進(jìn)出口熔融鹽溫差A(yù)T大于O，維持超聲波發(fā)生器(2)功率不變，繼續(xù)工作；如果熔融鹽吸熱板(5)進(jìn)出口熔融鹽溫差Λ T小于O，判斷超聲波發(fā)生器(2)的功率是否達(dá)到滿功率；如果超聲波發(fā)生器(2)的功率達(dá)到滿功率，即維持超聲波發(fā)生器(2)功率不變，繼續(xù)工作；如果超聲波發(fā)生器(2)的功率未達(dá)到滿功率,即增大超聲波發(fā)生器(2)功率并保持不變，繼續(xù)工作； b)超聲波發(fā)生器功率保持不變工作時(shí)，再判斷熔融鹽吸熱板(5)的壁面溫度是否小于設(shè)定值Tl，然后，按照步驟a)中所述控制步驟進(jìn)行運(yùn)行控制，直到熔融鹽吸熱板(5)的壁面溫度大于設(shè)定值Tl，關(guān)閉超聲波發(fā)生器(2)，強(qiáng)化冷充結(jié)束。
【文檔編號(hào)】F24J2/46GK103644664SQ201310697709
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】李鑫, 廖志榮, 常春, 張強(qiáng)強(qiáng), 王艷, 王志峰 申請人:中國科學(xué)院電工研究所