一种通过热管传热的熔盐蒸汽发生器的制作方法

1.本发明属于热交换技术领域，具体涉及一种通过热管传热的熔盐蒸汽发生器的结构设计，但不限于熔盐这一种换热介质。


背景技术：

2.熔盐储能清洁供汽供热技术是利用弃风、弃光时段或晚上低谷时段内的低谷电加热熔盐，利用熔盐蓄热技术将热量储存起来，在其它时段进行供汽供热的新型的绿色储热技术。而换热的过程则是通过高温的熔盐将水加热成热水或者水蒸气，然后供给客户使用，换热的过程则是通过换热器来完成。传统的熔盐蒸汽发生器中的换热器通常采用管壳式换热器，传统的管壳式换热器结构上还存在着以下缺点：固定管板式换热器换热温差通常不能超过100℃，u型管式换热器管束较少且管束不易清洗维修，浮头式换热器结构复杂、造价高，螺旋缠绕管式换热器内部温度流量分布不均、管束不易更换清洗，不仅换热效率低下而且在设备停运后，熔盐冷却板结，再次预热困难。
3.高温熔盐和水是两种温差极大的换热介质，最大的温差超过500多摄氏度，如此大的温差，传统的换热器无法承受，从而不能一次性高效提取熔盐中的有效热量，为了尽可能地利用高温熔盐的热能，传统的做法是需要增加额外的一台熔盐混合器，先将低温熔盐储罐和高温熔盐储罐内的熔盐按比例泵送至熔盐混合器进行混合降温，将熔盐降温到传统换热器能承受的温差范围内，然后将混合后的熔盐和水进行热交换，产生所需的饱和蒸汽，这样的设置不仅使工序复杂化而且设备和管道均增加了投资，更主要的是系统复杂后自身能耗增加了，相应的每吨蒸汽的成本也提高不少，项目的经济效益就不理想。


技术实现要素：

4.为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种通过热管传热的熔盐蒸汽发生器，该熔盐蒸汽发生器结构简单紧凑，内部熔盐流量和熔盐温度分布均匀，整体换热效率高，易于加工制造，尤其是能适应高温熔盐和常温水两种极大温差的介质间相互换热，极大降低了系统自身的运行能耗，提高了系统总的经济性。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种通过热管传热的熔盐蒸汽发生器，包括熔盐蒸汽发生器本体，其特征在于，所述的熔盐蒸汽发生器本体包括上部的蒸汽生成腔、下部的熔盐供热器和若干热管，该热管呈圆柱体状且中段位置上设置有一焊接短套管；所述的蒸汽生成腔和熔盐供热器由一热管固定管板分隔开，该热管的吸热段处于所述的熔盐供热器内，该热管的散热段处于所述的蒸汽生成腔内，所述的熔盐供热器包括上管箱和下管箱以及设置在两者之间的若干熔盐分流管，该上管箱由该热管固定管板、短壳体、第一熔盐分流管管板组成，其中该短壳体上设置有熔盐出口，该下管箱由第二熔盐分流管管板和第一封头组成，其中在该第一封头上设置有熔盐进口，所述的熔盐分流管的两端分别和第一熔盐分流管管板和第二熔盐分流管管板通过冷挤压连接或焊接密封
固定，所述的热管固定管板、第一熔盐分流管管板和第二熔盐分流管管板三者面板上的管孔具有相同的数量和布置方式及相同的管孔间距，且每根所述的热管能从该热管固定管板、第一熔盐分流管管板、熔盐分流管和第二熔盐分流管管板四者的管孔依次穿过，且热管中段上的该焊接短套管和该热管固定管板上的管孔焊接密封固定，所述的熔盐分流管的内壁和处于其内的该热管的外壁之间构成一个环状的熔盐分流道，熔盐从下部的熔盐进口进入下管箱后，被分流到每个该熔盐分流道流，至上管箱内汇聚后再从熔盐出口集中流出；所述的蒸汽生成腔顶部设置有一个蒸汽出口，其下部侧壁上设置有进水口。
6.进一步地，在该热管的吸热段外表面上设置有螺旋状导流凸体，该导流凸体把原先直线型环状的熔盐分流道改变成螺旋状的环状熔盐流道。
7.进一步地，在该热管的散热段外表面上设置有若干导热翅片。通常，增设导热翅片用于增加散热段的散热面积。
8.进一步地，所述的热管、热管固定管板及熔盐供热器的材质为耐高温不锈钢或耐高温镍基合金或耐高温钛合金。
9.进一步地，所述的熔盐进口内端口处设置有一圆弧状的熔盐分流孔板。通常，这样的设置，使得流入下管箱内的熔盐可以更均匀的分流进每根熔盐分流管内。
10.进一步地，所述的熔盐蒸汽发生器本体上还设置有立式安装支架。
11.进一步地，所述的蒸汽生成腔上部设置有气液分离器，在该蒸汽出口内端口则设置有除沫器，该蒸汽生成腔上还设置有上液位接口、下液位接口、排污口、压力表接口、安全阀接口及温度计接口。
12.进一步地，包括若干个所述的熔盐蒸汽发生器本体和一个共享汽包，其特征在于，所述的共享汽包上设置有若干个蒸汽进口、蒸汽总出口、排污口、压力表接口、安全阀接口及温度计接口，每个所述的蒸汽进口均连接一个所述的熔盐蒸汽发生器本体。
13.进一步地，所述的蒸汽总出口内端设置有雾沫夹带分子筛，所述的雾沫夹带分子筛由多个等腰直角三角形分子筛片按照圆形分布构成，每个分子筛片设置有筛孔，分子筛片与该蒸汽总出口外端的法兰盘面的夹角为10
°‑
60
°
；在该蒸汽总出口内部还布置有正方形金属网5-10层。
14.进一步地，所述的共享汽包包括圆柱体状的长壳体以及焊接在该长壳体两端的第二封头，若干个所述的蒸汽进口均分且等间距对称设置在该长壳体的下部两侧。
15.本发明的有益效果是：1、创造性地将每根热管的吸热段均独立插进每根与之匹配的熔盐分流管内，摒弃了传统的管壳程结构，一根熔盐分流管只插入一根热管，高温熔盐进入下管箱后被均匀分流到每根熔盐分流道内，保证了每根热管吸热段表面流经的熔盐小流量且高流速，使得每根热管都能得到充分高效均衡供热，有效消除了因为熔盐导热系数低造成的热阻大的情况。
16.2、创造性地在热管吸热段外表面上设置了螺旋状导流凸体，使得每路熔盐分流道变成螺旋状环形流道从而增加了熔盐流经热管表面的流程，同时将熔盐的层流状态变成湍流，进一步强化了吸热效率。
17.3、在熔盐蒸汽发生器本体内，热管的两端可以自由伸缩，可以完全消除大温差造成的热胀冷缩产生的热应力的影响，从而可以一次性将熔盐内存储的有效热量提取出来，
使水生成饱和水蒸气或过热蒸汽，既简单直接又高效。
18.4、本发明采用热管传热换热，传热速度快、换热效率高，由于热管的单向传热特性，只要控制好蒸汽生成腔内热管散热段的温度在熔盐的熔点之上，那么就杜绝了熔盐冻堵的风险。
19.5、进一步地，更大吨位的熔盐蒸汽发生器可以用多个熔盐蒸汽发生器本体扩展而成，共享一个汽包且可以使得每个蒸汽发生器本体标准化、规格化生产，蒸汽吨位大小可以很方便扩展，蒸汽使用过程中，通过调整熔盐蒸汽发生器本体参与工作的数量来灵活调整蒸汽的产量，做到蒸汽输出量的动态平衡。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图仅提供参考和说明用，并非用来对本发明加以限制。
21.图1是本发明提供的一种熔盐蒸汽发生器本体安装在支架上的外观结构示意图；图2是本发明提供的一种熔盐蒸汽发生器本体的内部结构示意图；图3是本发明提供的图2中标示的a部位局部放大结构示意图；图4是本发明提供的图2中标示的b部位局部放大结构示意图；图5是本发明提供的一种熔盐供热器的结构示意图；图6是本发明提供的一种蒸汽生成腔的外壳体结构示意图；图7是本发明提供的一种热管的结构示意图；图8是本发明提供的一种带气液分离器的熔盐蒸汽发生器的结构示意图；图9是本发明提供的八个熔盐蒸汽发生器本体和一个共享汽包组合成一个大吨位熔盐蒸汽发生器的结构示意图；图10是本发明提供的图9对应的左视图或右视图；图11是本发明提供的一种雾沫夹带分子筛的结构示意图。
22.附图标记如下：熔盐蒸汽发生器本体1、蒸汽生成腔2、熔盐供热器3、热管4、焊接短套管5、热管固定管板6、上管箱7、下管箱8、熔盐分流管9、短壳体10、第一熔盐分流管管板11、第二熔盐分流管管板12、第一封头13、熔盐出口14、熔盐进口14a、熔盐分流道15、蒸汽出口16、进水口17、导流凸体18、导热翅片19、熔盐分流孔板20、气液分离器21、除沫器22、上液位接口23、下液位接口24、排污口25、压力表接口26、安全阀接口27、温度计接口28、蒸汽进口29、蒸汽总出口30、雾沫夹带分子筛31、分子筛片32、筛孔33、金属网34、共享汽包35、长壳体36、第二封头37、立式安装支架38。
具体实施方式
23.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
24.实施例1：
如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，一种熔盐蒸汽发生器本体1，包括上部的蒸汽生成腔2、下部的熔盐供热器3和若干热管4，该热管4呈圆柱体状且中段位置上设置有一焊接短套管5；该蒸汽生成腔2和熔盐供热器3由一热管固定管板6分隔开，该热管4的吸热段处于所述的熔盐供热器3内，该热管4的散热段处于所述的蒸汽生成腔2内，该熔盐供热器3包括上管箱7和下管箱8以及设置在两者之间的若干根熔盐分流管9，该上管箱7由该热管固定管板6、短壳体10、第一熔盐分流管管板11组成，其中该短壳体10上设置有熔盐出口14，该下管箱8由第二熔盐分流管管板12和第一封头13组成，其中在该第一封头13上设置有熔盐进口14a，所述的熔盐分流管9的两端分别和第一熔盐分流管管板11和第二熔盐分流管管板12通过冷挤压连接或焊接密封固定，所述的热管固定管板6、第一熔盐分流管管板11和第二熔盐分流管管板12三者面板上的管孔具有相同的数量和布置方式及相同的管孔间距，且每根所述的热管4能从该热管固定管板6、第一熔盐分流管管板11、熔盐分流管9和第二熔盐分流管管板12四者的管孔依次穿过，且热管中段上的该焊接短套管5和该热管固定管板6上的管孔焊接密封固定，所述的熔盐分流管9的内壁和处于其内的该热管4的外壁之间构成一个环状的熔盐分流道15，熔盐从下部的熔盐进口14a进入下管箱后，被分流到每个该熔盐分流道15内，流至上管箱7内汇聚后再从熔盐出口14集中流出。
25.该蒸汽生成腔2的顶部设置有一个蒸汽出口16，其下部侧壁上设置有进水口17。
26.进一步地，在该热管4的吸热段外表面上设置有螺旋状导流凸体18，该导流凸体18把原先直线型环状的熔盐分流道15改变成螺旋状的环状熔盐流道。通常，导流凸体18可以采用不锈钢丝缠绕在热管4吸热段的外表面上，或者采用加厚的热管经机加工一体化成型。
27.进一步地，在该热管4的散热段外表面上设置有若干导热翅片19。通常，增设导热翅片19用于增加散热段的散热面积。
28.进一步地，所述的热管4、热管固定管板6及熔盐供热器3的材质为耐高温不锈钢或耐高温镍基合金或耐高温钛合金。
29.进一步地，所述的熔盐进口14a内端口处设置有一圆弧状的熔盐分流孔板20。通常，这样的设置，使得流入下管箱7内的熔盐可以更均匀的分流进每根熔盐分流管9内。
30.进一步地，所述的熔盐蒸汽发生器本体1上还设置有保温层以及立式安装支架38。
31.实施例2：如图8所示，蒸汽生成腔2的上部内还设置有气液分离器21，在该蒸汽出口16内端口则设置有除沫器22，该蒸汽生成腔2上还设置有上液位接口23、下液位接口24、排污口25、压力表接口26、安全阀接口27及温度计接口28。
32.本实施例是对实施例1的进一步完善，可以作为独立的小型熔盐蒸汽发生器来使用，其它的结构如实施例1所述，在此不再一一赘述。
33.实施例3：如图9、图10和图11所示，一种熔盐蒸汽发生器，包括八个如实施例1所述的熔盐蒸汽发生器本体1和一个共享汽包35。
34.该共享汽包35上设置有八个个蒸汽进口29、一个蒸汽总出口30、一个排污口25、一个压力表接口26、一个安全阀接口27及一个温度计接口28，每个蒸汽进口29均连接一个熔盐蒸汽发生器本体1。
35.进一步地，在蒸汽总出口30的内端设置有雾沫夹带分子筛31，该雾沫夹带分子筛
31用于除掉气相中携带的微量雾滴，雾沫夹带分子筛31由分子筛片32围绕在蒸汽总出口外端的法兰盘360度圆周布置构成，共三十二个分子筛片，每个分子筛片32上设置有微小的筛孔33，筛孔32直径φ为2.5mm，筛孔数量为150个。其中，分子筛片32为等腰直角三角形，分子筛片32与法兰盘面的夹角为30
°
。此外，在该蒸汽总出口内部还布置有正方形网格边长为1mm的金属网34，层数为十层。分子筛片具有一定强度，能够防止在雾沫夹带过程中由于冲击力的变形发生。多层滤网的设置，保证压降。
36.进一步地，该共享汽包35包括圆柱体状的长壳体36以及焊接在该长壳体两端的第二封头37，八个蒸汽进口29均分且等间距对称设置在该长壳体36的下部两侧。
37.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
38.尽管本文较多地使用了熔盐蒸汽发生器本体、蒸汽生成腔、熔盐供热器、热管、焊接短套管、热管固定管板、上管箱、下管箱、熔盐分流管、短壳体、第一熔盐分流管管板、第二熔盐分流管管板、第一封头、熔盐进口、熔盐分流道、蒸汽出口、进水口、导流凸体、导热翅片、熔盐分流孔板、气液分离器、除沫器、上液位接口、下液位接口、排污口、压力表接口、安全阀接口、温度计接口、蒸汽进口、蒸汽总出口、雾沫夹带分子筛、分子筛片、筛孔、金属网、共享汽包、长壳体、第二封头、立式安装支架等术语，但并不排除使用其它术语的可能性，使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。