一种塔式熔盐光热蒸汽发生系统自然循环的汽水循环装置的制作方法

本发明涉及一种适用于塔式熔盐光热项目蒸汽发生系统自然循环的汽水循环装置。

背景技术：

随着可再生能源的大力发展，塔式太阳能热发电项目正得到大力建设。在现有的塔式太阳能热发电项目所采用的蒸汽发生系统中，蒸发器与汽包的汽水循环多数采用强制循环技术。采用强制循环技术的蒸发器消耗能量较大、维修费用也较高。少数的蒸发器采用自然循环技术，该蒸发器采用的是卧式u型管换热器的结构形式，因此存在循环倍率低、开车时间长等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是：使得汽水循环实现自然循环的同时确保较高的循环倍率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种塔式熔盐光热蒸汽发生系统自然循环的汽水循环装置，包括汽包，汽包的出口及入口分别通过下降管及上升管与蒸发器相连通，其特征在于，蒸发器采用立式结构，包括外壳体及设于外壳体下方的换热壳体，其中：外壳体底部设有外管板，外管板与换热壳体共同围成位于换热壳体内的换热腔体，换热腔体内设有熔盐；

外壳体内设有内壳体，内壳体与外管板共同围成位于内壳体内的内腔体，内腔体与下降管相连通；内壳体与外壳体之间为外腔体，外腔体与上升管相连通；

所述汽水循环装置还包括多根内管，每根内管的顶端固定在内腔体内的内管板上，每根内管的底端为自由端位于换热腔体内，内管板将内腔体分隔为上部腔体与下部腔体，内管与上部腔体相连通，欠饱和水出汽包后经由下降管进入上部腔体后再进入内管；每根内管外套设有一根位于换热腔体内的外管，外管的顶端固定在外管板上，外管的底端为自由端，换热腔体内的熔盐与外管直接接触，外管与相应的内管之间形成环形空间，环形空间与内腔体的下部腔体相连通，下部腔体与外腔体之间仅通过设于内壳体上的通孔相连通，进入内管的欠饱和水达到内管底部后，通过环形空间与熔盐进行换热，欠饱和水被加热为饱和蒸汽与饱和水汽水的混合物向上通过环形空间进入下部腔体，再通过通孔进入外腔体，随后自外壳体的顶部通过上升管返回汽包。

优选地，有n根所述下降管及m根所述上升管，n≥1，m≥1；与所述汽包相连的n根所述下降管通过下降管集箱汇聚成k个管口与所述蒸发器相连通，k≥1；与所述汽包相连的m根所述上升管通过上升管集箱汇聚成j个管口与所述蒸发器相连通，j≥1。

优选地，所述下降管集箱内设置有用于收集所述欠饱和水所含杂质的沉降式结构；所述下降管集箱上还设置有用于将沉降式结构收集的杂质排出的排污结构。

优选地，内管采用单层结构或至少两层的多层结构。

优选地，所述内管通过设于内管外壁的弹性支撑结构支撑在所述外管内壁上。

优选地，所述内管与所述内管板采用内套胀接。

本发明具有如下优点：

1)本发明的换热管采用套管结构，换热管能自由膨胀，避免管子管板焊缝失效；

2)高温熔盐入口直接与换热管接触换热，出口处熔盐温度低，管板热应力低；

3)用于固定内管的内管板由于入口水与出口蒸汽压力接近，内管板可采用较薄的材料，内管与管板壳采用内套胀接，内管可灵活拆卸，方便检修。

4)在相同的条件下，本发明涉及的汽水循环技术循环倍率高，易实现自然循环，由于蒸汽发生系统自然循环，因此本发明能量损耗低、稳定性高、投资成本低。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为图1中的局部放大示意图；

图3为下降管集箱部分的示意图；

图4为内外管弹性支撑示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，本发明提供的一种塔式熔盐光热蒸汽发生系统自然循环的汽水循环装置，包括汽包1，汽包1的出口及入口分别通过下降管2及上升管8与蒸发器14相连通。结合图3，本发明中，多根下降管2、上升管8可分别通过各自的下降管集箱12及上升管集箱汇聚成1个或多个管口与蒸发器相连。本发明中，下降管集箱12内设置有用于收集出汽包1的欠饱和水所含杂质的沉降式结构，相对应的，下降管集箱12上还设置有用于将沉降式结构收集的杂质排出的排污结构15。

本发明中，蒸发器采用立式结构，蒸发器壳程可采用多种折流型式，包括单弓、双弓、圆盘圆环等型式，包括外壳体9及设于外壳体9下方的换热壳体10。位于外壳体9底部的外管板11与换热壳体10共同围成位于换热壳体10内的换热腔体，换热腔体内有熔盐。

外壳体9内有内壳体3，内壳体3与外管板11共同围成位于内壳体3内的内腔体，内腔体与下降管2相连通。内壳体3与外壳体9之间为外腔体，外腔体与上升管8相连通。

结合图2，内壳体3内有内管板16，内管板16将内腔体分隔为上部腔体与下部腔体。本发明提供的汽水循环装置还包括多根内管5，内管5采用单层结构或至少两层的多层结构。每根内管5的顶端固定在内腔体内的内管板16上，内管5与内管板16采用内套胀接，每根内管5的底端为自由端且位于换热腔体内。内管5与上部腔体相连通，欠饱和水出汽包1后经由下降管2进入上部腔体后再进入内管5。

每根内管5外套设有一根位于换热腔体内的外管6，内管5通过设于内管5外壁的弹性支撑结构支撑在外管6内壁上如图4所示，本实施例中，弹性支撑结构采用设置在外管6内壁上的弧形金属片13，位于同一高度的弧形金属片13沿周向均匀布置，保证内外管之间的弹性固定。外管6的顶端固定在外管板11上，外管6的底端为自由端，换热腔体内的熔盐与外管直接接触。外管6与相应的内管5之间形成环形空间，环形空间与内腔体的下部腔体相连通，下部腔体与外腔体之间仅通过设于内壳体3上的通孔7相连通。进入内管5的欠饱和水达到内管5底部后，通过环形空间与熔盐进行换热，欠饱和水被加热为饱和蒸汽与饱和水汽水的混合物后向上通过环形空间进入内腔体的下部腔体，再通过通孔7进入外腔体，随后自外壳体9的顶部通过上升管8返回汽包1。

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