【技术实现步骤摘要】
本申请属于熔盐储热，具体涉及一种熔盐储罐旋流预热装置及预热方法。
技术介绍
1、风能和光能作为清洁能源的重要组成部分，因其资源丰富、可再生性强而备受瞩目。然而，这些能源的间歇性和波动性特性，尤其是其发电输出受天气、季节和地域等因素的显著影响，导致电能供应不稳定，经常出现大量电能无法即时消耗而被迫放弃的情况，即“弃风”、“弃光”现象。为了有效解决这一问题，大规模、低成本且安全可靠的储能技术成为了研究热点。
2、目前，储能技术主要分为物理储能和化学储能两大类。化学储能虽有一定应用，但因其容量有限、全周期效率低，难以满足大容量、高效率的储能需求。相比之下，物理储能中的熔盐储能技术因其高储能温度(可达600℃以上)、高能量密度、良好的稳定性和无污染性，以及我国丰富的熔盐资源和较低的成本，成为了解决风、光发电不稳定性的优选方案。熔盐储能通过在风、光充足或用电低谷期储存热量，在用电高峰期释放热量发电，有效实现了电力的“削峰填谷”，为能源短缺和电力资源分配不均提供了有效的解决方案。
3、然而，熔盐储罐在初次投入使用或长时间停机后再次投运时，由于熔盐与储罐常温之间的巨大温差，直接注入熔盐可能导致储罐遭受过大的热冲击和热应力，进而引发应力破裂或变形，严重影响储罐的使用寿命。同时，熔盐储罐投入使用后，600℃以上的工作温度使得深入的设备结构安全检查非常困难。因此，必须对储罐进行预热，减小高温注盐对设备产生的结构安全风险。
4、现有技术中，熔盐储罐的预热主要采用气体注射法，即在储罐顶部靠近壁面处注入气体，使气体呈螺
5、另一方面，对于气体预热这一技术路线，通过主动做动机构(液压/气压活塞、电机等)改变预热气体流向的方法有利于改善预热气体分布并改善预热性能，但熔盐储罐工作及预热温度高达600℃以上，设备中的活动机构和做动机构都需要应对这一高温环境，导致设备可靠性低和成本高昂。
6、综上所述，现有技术中的熔盐储罐预热方法均存在不同程度的不足，需要一种新型、高效、安全的熔盐储罐预热方案设计，以解决上述技术问题，提升储能系统的稳定性和经济性。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的诸多不足，本申请旨在提出一种新型、高效且安全的熔盐储罐旋流预热装置及预热方法，以克服现有熔盐储罐预热技术中的缺陷：
2、1.提高预热均匀性：针对现有气体注射法预热过程中气体流动轨迹不规则、易形成湍流，导致储罐壁面局部受热不均匀的问题，本申请旨在通过优化预热器设计和气流组织方式，确保预热过程中气流稳定、均匀分布，从而实现对储罐壁面的均匀加热，提高预热效果。
3、2.适应大型储罐预热需求：针对现有热风预热装置因管道设计限制，一方面设计复杂需针对每台储罐定制设计；另一方面，大型储罐预热表现差强人意的问题。本申请旨在提出一种能够适用于各种规模储罐的，具有通用性的预热方案，特别是能够满足大型熔盐储罐的预热需求，提升储能系统的灵活性和可扩展性。
4、3.提高可靠性：针对现有通过主动做动机构促进气体预热技术中成本高和可靠性低用的问题，本申请旨在通过优化预热器结构，消除复杂主动做动机构和活动部件，避免柔性材料等方法，简化预热设备结构，从而提高预热系统运行及运输稳定性降低成本。
5、4.提高通用性：本申请旨在通过优化预热器结构，消除复杂主动做动机构和活动部件的同时提供对预热器射流的控制能力，使得本申请可以通过改变预热气流量及其分配适应不同直径的储罐，并通过更改出口管长度，进一步适应不同高度储罐，大幅增强预热系统的通用性，可实现多项目通用同一预热设备的功能。
6、综上所述，本申请的目的是提供一种新型的熔盐储罐旋流预热装置及预热方法，以解决现有技术中预热不均匀、成本高、安全性差、无法适应大型储罐以及系统结构复杂等问题，从而提升熔盐储能系统的整体性能和经济性，为清洁能源的广泛应用提供有力支持。
7、本申请目的通过下述技术方案来实现：
8、一种熔盐储罐旋流预热装置，包括总进气管，总进气管与分配阀连接，分配阀分别与外进气管、内进气管连接，外进气管与外套管连接，内进气管与内套管连接，外套管、内套管及中心管同轴嵌套并伸入储罐内部，外套管与内套管之间形成外层流道，内套管与中心管之间形成内层流道，外层流道或内层流道内设有旋流发生器，外套管出口处设有外展的喷口上挡板，中心管上设有位于喷口上挡板下方的喷口下挡板。
9、进一步的，所述的旋流发生器包括筒体和螺旋叶片，筒体固定在中心管或内套管上，筒体的外侧面沿周向均匀布置若干螺旋叶片。
10、进一步的，所述的旋流发生器位于内层流道内。
11、进一步的，所述的喷口上挡板为喇叭状结构，喷口下挡板为台状结构。
12、进一步的，所述的中心管为中心排气管，外套管、内套管及中心管从储罐罐顶中心伸入储罐，中心管伸至储罐罐底中心。
13、进一步的，所述的中心管通过排气管支撑设在储罐罐底上，中心管上开设有若干位于罐底处的排气管开孔。
14、进一步的，还包括热风炉供热系统，热风炉供热系统与总进气管连接，中心管与热风炉供热系统连接。
15、一种熔盐储罐的旋流预热方法，采用上述的熔盐储罐旋流预热装置，预热气体通过总进气管进入分配阀，经分配阀分配预热气体流量后分别流入内层流道和外层流道，布置旋流发生器的流道作为旋流流道，而无布置旋流发生器的流道作为调节流道，旋流流道内的预热气体经旋流发生器后产生带有切向速度的旋转射流，调节流道中的预热气体产生不带切向速度的无旋射流，旋转射流与无旋射流在喷口上段混合，形成较低旋转强度的融合旋流，通过分配阀分配两种射流流量从而调整融合旋流的旋转强度。
16、进一步的，以喷口上挡板与外套管连接处上方0.1倍外套管内径高度处截面速度分布计算的旋流数s_w定义融合旋流的旋转强度：
17、
18、其中，ro为环形流道外径，ri为环形流道内径，为平均轴向速度，为平均切向速度，ρ为介质密度；
19、当所有预热气体完全通过调节流道进入喷口，不分配预热气体到旋流流道时，旋流数s_w＝0，预热气体形成无旋射流，喷射到喷口下挡板时，受喷口下挡板导向喷向储罐罐底和储罐罐壁间大角焊缝，对罐底边缘和大角焊缝区域进行预热；当旋流流道所分配流量增大到旋流数s_w大于等于0.2小于0.6时，喷口处融合射流受旋转影响，在离心效应影响下向周向展开，喷向储罐罐壁下部和大角焊缝，预热罐壁下部区域；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种熔盐储罐旋流预热装置，包括总进气管(1)，其特征在于：所述的总进气管(1)与分配阀(2)连接，分配阀(2)分别与外进气管(3)、内进气管(4)连接，外进气管(3)与外套管(8)连接，内进气管(4)与内套管(9)连接，外套管(8)、内套管(9)及中心管(10)同轴嵌套并伸入储罐内部，
2.根据权利要求1所述的熔盐储罐旋流预热装置，其特征在于：所述的旋流发生器(5)包括筒体和螺旋叶片，筒体固定在中心管(10)或内套管(9)上，筒体的外侧面沿周向均匀布置若干螺旋叶片。
3.根据权利要求1或2所述的熔盐储罐旋流预热装置，其特征在于：所述的旋流发生器(5)位于内层流道内。
4.根据权利要求1所述的熔盐储罐旋流预热装置，其特征在于：所述的喷口上挡板(6)为喇叭状结构，喷口下挡板(7)为台状结构。
5.根据权利要求1所述的熔盐储罐旋流预热装置，其特征在于：所述的中心管(10)为中心排气管，外套管(8)、内套管(9)及中心管(10)从储罐罐顶(13)中心伸入储罐，中心管(10)伸至储罐罐底(15)中心。
6.根据权利要求5所述的
7.根据权利要求1所述的熔盐储罐旋流预热装置，其特征在于：还包括热风炉供热系统(16)，热风炉供热系统(16)与总进气管(1)连接，中心管(10)与热风炉供热系统(16)连接。
8.一种熔盐储罐旋流预热方法，采用权利要求1～7任一所述的熔盐储罐旋流预热装置，其特征在于：预热气体通过总进气管(1)进入分配阀(2)，经分配阀(2)分配预热气体流量后分别流入内层流道和外层流道，布置旋流发生器(5)的流道作为旋流流道，而无布置旋流发生器(5)的流道作为调节流道，旋流流道内的预热气体经旋流发生器(5)后产生带有切向速度的旋转射流，调节流道中的预热气体产生不带切向速度的无旋射流，旋转射流与无旋射流在喷口上段混合，形成较低旋转强度的融合旋流，通过分配阀(2)分配两种射流流量从而调整融合旋流的旋转强度。
9.根据权利要求8所述的熔盐储罐旋流预热方法，其特征在于：以喷口上挡板(6)与外套管(8)连接处上方0.1倍外套管内径高度处截面速度分布计算的旋流数S_w定义融合旋流的旋转强度：
10.根据权利要求8所述的熔盐储罐旋流预热方法，其特征在于：所述的喷口上挡板(6)水平下倾角d大于10度小于30度，喷口上挡板(6)与外套管(8)连接处倒圆角，倒圆角半径大于0.1倍外套管内径；喷口下挡板(7)与轴向夹角在45度与k-10度之间，k为喷口下挡板(7)上部与中心管(10)连接点与储罐底与侧壁大角焊缝连线与中轴夹角；喷口下挡板(7)最外侧半径小于喷口上挡板(6)最外侧半径；内套管(9)最下方高度高于外套管(8)与喷口上挡板(6)连接处至少0.5倍的外套管(8)内径；旋流发生器(5)底部高于内套管(9)最下方至少0.05倍的外套管(8)内径；喷口下挡板(7)顶部与中心管(10)连接处低于喷口上挡板(6)最低处至少1倍外套管(8)内径。
...【技术特征摘要】
1.一种熔盐储罐旋流预热装置，包括总进气管(1)，其特征在于：所述的总进气管(1)与分配阀(2)连接，分配阀(2)分别与外进气管(3)、内进气管(4)连接，外进气管(3)与外套管(8)连接，内进气管(4)与内套管(9)连接，外套管(8)、内套管(9)及中心管(10)同轴嵌套并伸入储罐内部，
2.根据权利要求1所述的熔盐储罐旋流预热装置，其特征在于：所述的旋流发生器(5)包括筒体和螺旋叶片，筒体固定在中心管(10)或内套管(9)上，筒体的外侧面沿周向均匀布置若干螺旋叶片。
3.根据权利要求1或2所述的熔盐储罐旋流预热装置，其特征在于：所述的旋流发生器(5)位于内层流道内。
4.根据权利要求1所述的熔盐储罐旋流预热装置，其特征在于：所述的喷口上挡板(6)为喇叭状结构，喷口下挡板(7)为台状结构。
5.根据权利要求1所述的熔盐储罐旋流预热装置，其特征在于：所述的中心管(10)为中心排气管，外套管(8)、内套管(9)及中心管(10)从储罐罐顶(13)中心伸入储罐，中心管(10)伸至储罐罐底(15)中心。
6.根据权利要求5所述的熔盐储罐旋流预热装置，其特征在于：所述的中心管(10)通过排气管支撑(11)设在储罐罐底(15)上，中心管(10)上开设有若干位于罐底处的排气管开孔(12)。
7.根据权利要求1所述的熔盐储罐旋流预热装置，其特征在于：还包括热风炉供热系统(16)，热风炉供热系统(16)与总进气管(1)连接，中心管(10)与热风炉供热系统(16)连接。
8.一种熔...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨祝，倪宏宁，李晓明，郝利军，季敏东，吴德伟，廖世伟，王凯音，张秩鸣，李由，邓硕，闫春波，宿立波，柴晓慧，张金生，
申请(专利权)人：国能宿州热电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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