一种熔盐换热/储热设备性能测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于熔盐工质换热技术领域，涉及一种熔盐换热/储热设备性能测试装置。
【背景技术】
[0002]熔盐具有使用温度范围广、热稳定性好、蒸汽压低、热容量大、对物质溶解能力强以及粘度较低等特点；同时，熔盐的价格相对便宜。这些特点使得熔盐成为一种具有广阔应用前景的传热/储热流体，并被广泛用于冶金、化学工程、核电以及太阳能等多个领域。尤其是在核电和太阳能领域，熔盐是最被看好的传热和储热介质之一。目前，世界上已有商业规模的大型熔盐太阳能电站。
[0003]与常规传热储热流体相比，熔盐虽然最有很多优点，但是也具有一些缺点，例如凝固温度高，以及还具有一定的腐蚀性。另外，熔盐流动换热实验还涉及到高温问题。这些因素给熔盐流动换热实验的开展带来了一系列的困难。为了确保熔盐流动换热实验平台的安全稳定运行，不仅需要考虑管路的耐高温和抗腐蚀问题，同时也需要考虑熔盐堵塞事故的预防、监控以及快速检修问题。因此，搭建一个安全、稳定、便利的熔盐实验平台并非易事。而且，实验平台成本造价非常高。
[0004]目前虽然也有一些熔盐性能测试实验平台，但是实验系统较为简单、且系统的流量范围较小(最大流量小于2m3/h)。实验平台能测试的熔盐换热或储热设备的类型有限，例如仅能开展一些单管和简单套管等小型实验测试研究，而难以实现一些更大流量的整体式换热或储热设备性能测试。为此，亟需一个可用于多种熔盐换热或储热设备性能测试的综合实验平台。在这个实验平台上，可以长期开展各种不同熔盐换热或储热设备的性能测试实验，可以大大降低实验研究成本。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题在于提供一种熔盐换热/储热设备性能测试装置，可用于多种熔盐换热或储热设备性能测试，既可实现单种液态工质的加热过程、也可以实现两种液态工质的换热过程；还可以实现大流量变化范围内的检测。
[0006]本发明是通过以下技术方案来实现:
[0007]—种熔盐换热/储热设备性能测试装置，包括分别与设备测试段相连通的高温熔盐循环回路和梯级冷却系统；
[0008]所述的高温熔盐循环回路包括安装有电加热器组的储盐罐，储盐罐通过变频熔盐栗与熔盐循环管路相连接；熔盐循环管路包括主管路和旁通管路，其上均设置有阀门，主管路与设备测试段的熔盐工质入口相连通，设备测试段的熔盐工质出口再通过回流管路与储盐罐相连通；
[0009]所述的梯级冷却系统包括一级冷却循环回路和二级冷却循环回路，一级冷却循环回路连接在设备测试段与工质换热器之间，其间设有带有加热器的一级储存器；二级冷却循环回路连接在工质换热器的两端构成循环回路；
[0010]所述的储盐罐、熔盐循环管路以及一级储存器和一级冷却循环回路分别通过氮气控制阀门、连接管路与氮气罐相连通。
[0011]所述的储盐罐中的电加热器组将储盐罐中的固体熔盐分阶段加热熔化，并维持在恒定温度；
[0012]电加热器组包括多根电加热器，每根电加热器采用可控硅单独控制。
[0013]所述的变频熔盐栗维持熔盐循环回路中液态熔盐的流动，调节变频熔盐栗的变频器可控制熔盐循环流量；
[0014]变频熔盐栗出口分别通过管道与安装在主管路上的主通阀门、与安装在旁通输入管路上的第一旁路阀门相连接，调节第一旁路阀门和主通阀门可精确控制熔盐循环流量。
[0015]所述的主管路上还设置有恒温盐罐，恒温盐罐进出口处分别安装有进口阀门和出口阀门，旁通管路分别通过第二旁通阀门和第三旁通阀门与主管路相连接，通过组合进口阀门、第二旁通阀门、第三旁通阀门和出口阀门控制熔盐是否从恒温盐罐流过；
[0016]熔盐主循环管路上还安装有管道过滤器，定期去除熔盐内的杂质；
[0017]所述的恒温盐罐内安装有电加热器，电加热器采用可控硅控制，可精确控制实验测试段入口熔盐温度。
[0018]所述的高温熔盐循环回路的管道外都缠绕有电伴热带，电伴热带由可控硅控制，电伴热带可对管路进行预热；
[0019]高温熔盐循环回路中的管路和设备的位置都高于储盐罐，所有非垂直布置的熔盐管路沿坡度设置，管道中的熔盐在重力作用下向下流动。
[0020]所述的一级冷却循环回路为导热油循环回路，二级冷却循环回路为冷却水循环回路，工质换热器为油-水换热器，一级储存器为储油罐；
[0021]所述的氮气罐内存储有氮气，打开氮气控制阀门后，氮气进入熔盐循环管路和导热油循环回路，排除其中的空气，并保持储盐罐和储油罐内的气压大于外界大气压；实验结束后，打开氮气控制阀门还可将管路内的熔盐和导热油分别吹扫进储盐罐和储油罐中。
[0022]所述的导热油循环回路包括设有加热器组的储油罐，加热器组将储油罐中的导热油加热并维持在恒定温度；
[0023]储油罐通过变频导热油栗与导热油循环管路相连接；导热油循环管路包括主管路和旁通管路，其上均设置有阀门，主管路与设备测试段的导热油工质入口相连通，设备测试段的导热油工质出口经油-水换热器和回流管路与储油罐相连通；
[0024]导热油主通阀门安装在主循环管路上，导热油旁通阀门安装在旁通管路上，通过调节导热油主通阀门和导热油旁通阀门控制导热油循环流量；
[0025]导热油主循环管路上还安装有管道过滤器，定期去除高温焦化产生的固态杂质。
[0026]所述的油-水冷却器将导热油循环回路中的热量传递给冷却水循环回路；
[0027]所述的冷却水循环回路包括分别通过管路与油-水冷却器相连通的水冷却塔和变频水栗，变频水栗维持冷却水循环回路中冷却水的流动，通过变频水栗调整冷却水循环流量，控制油-水冷却器出口的导热油温度。
[0028]所述的熔盐换热/储热设备性能测试装置还包括数据采集与监控报警系统；
[0029]数据采集与监控报警系统包括数据采集设备和分布在高温熔盐循环回路和梯级冷却系统中的温度传感器、压力传感器和流量传感器；
[0030]储盐罐和一级储存器中布置有压力传感器和温度传感器，分别向数据采集设备发送所检测到的储盐罐和一级储存器的压力、温度；在储盐罐和一级储存器内气压超过设定值时报警；
[0031]高温熔盐循环回路入口和一级冷却循环回路入口分别布置有压力传感器，分别向数据采集设备发送所检测到的压力，可判定熔盐循环回路和一级冷却循环回路是否被堵塞；
[0032]高温熔盐循环回路中，沿程管路上布置若干温度传感器，设备出口的连接管上均安置有温度传感器，根据传感器的温度变化判断预热是否完成，在检测到温度异常时可以快速判定熔盐堵塞位置；
[0033]工质换热器出口布置温度传感器，监测二级冷却循环回路的运行情况；
[0034]实验测试段内布置有流量传感器、温度传感器和压力传感器，通过采集流量、温度和压力数据可以分析不同熔盐换热或储热设备性能。
[0035]所述的实验测试段为模块化设计，实验测试段与测试装置通过法兰连接，测试不同的熔盐换热或储热设备时，拆卸法兰进行实验测试段的更换。
[0036]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0037]1、本发明提供的熔盐换热/储热设备性能测试装置，可以在0到30m3/h这样一个很宽范围内精确调节工质流量:通过采用变频栗、阀门以及旁通回路的组合调节流量方式，可以在很宽范围内精确调节工质流量，从而实现在一个实验平台上开展多种熔盐流动换热性能测试，极大提高了实验平台的使用范围。
[0038]2、本发明提供的熔盐换热/储热设备性能测试装置，可以在0到30m3/h这样一个很宽范围内精确功率调节，通过采用多根加热器，并配有可控硅控制每根电加热器功率，因此可以根据实验测试段所需的功率精确调节加热功率，达到节能的效果。
[0039]3、本发明提供的熔盐换热/储热设备性能测试装置，可以实现精确温度调节，在高温熔盐循环回路采用储盐罐和恒温盐罐组合的分段加热方式，在梯级冷却系统配置带调温的冷却水循环系统和带电加热器的储油罐，同时电加热器均配有可控硅自动控制加热功率，可以实现系统的精确控温。
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