一种电磁熔盐加热器的制作方法

1.本实用新型涉及熔盐储能技术，尤其涉及一种高功率高效率大口径的电磁熔盐加热器。


背景技术：

2.熔融盐储热是一种显热储热技术，具有价格便宜、工作温度高、环境友好、不可燃、使用寿命长的优点。目前针对电加热熔盐储能主要的形式是电阻式加热，电阻式加热器的加热元件为在电阻丝外填充绝缘粉末后的u型金属加热管，加热时熔盐需要浸没加热管。用于大规模熔盐储能技术中的熔盐主要为硝酸盐、氯化盐等，盐类在高温熔融状态下具有较好的导电性，而浸没式电加热管内的电阻丝和熔盐之间依靠高纯度绝缘粉末(一般为mgo)提供绝缘，也依靠绝缘粉末进行热传导。一方面绝缘粉末厚度增加将导致加热元件传热效果下降，加热器的热密度也会下降；另一方面绝缘粉末厚度降低将导致电阻丝对地电阻降低。
3.电磁式加热技术是另一种可能的熔盐加热技术，在电磁加热器中切割磁感线的发热体和对熔盐进行传热的传热体均为加热器的金属外壳。目前即使是高温混合熔盐的运行温度上限也不超过800℃，大部分熔盐的运行温度上限在600℃以内。电磁加热的热功率取决于被加热金属所能接受的温度上限，如果金属表面温度超过熔盐的运行温度上限，熔盐就会在超温区域产生裂解或者气化，导致熔盐的使用寿命急剧下降。
4.现有中频电磁加热设备中均使用金属光管作为发热体和传热体，因此电磁加热技术的发热密度受制于加热器的内壁面积，另外由于熔盐介质只能依靠熔盐在加热容器内进行对流传热，导致加热器内的熔盐温度分布极不均匀，电磁加热器中电流透入深度远大于加热管壁厚，造成加热效率损耗。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中加热器的加热密度较低，加热器内熔盐温度分布不均以及加热效率损耗问题，本实用新型提出了一种大口径的电磁熔盐加热器，缩小了电磁熔盐加热器的长度，减小了体积，提高了电磁熔盐加热器的加热密度和加热效率，使得熔盐温度分布更加均匀。
6.本实用新型采用如下技术方案：
7.一种电磁熔盐加热器，包括带有底板和顶板的立式筒体外壳、十字隔板、翅片和金属导电线圈；
8.所述的金属导电线圈套设在立式筒体外壳的外壁上；所述的十字隔板垂直安装在筒体外壳内部，将筒体外壳的内腔沿逆时针方向划分为第一加热腔室、第二加热腔室、第三加热腔室和第四加热腔室；所述的第一加热腔室的顶部和第二加热腔室的顶部连通，第二加热腔室的底部与第三加热腔室的底部连通，第三加热腔室的顶部和第四加热腔室的顶部连通；
9.所述的底板上对应第一加热腔室的位置设有介质入口，对应第四加热腔室的位置设有介质出口；
10.所述的翅片均匀安装在立式筒体外壳的内壁上。
11.优选的，所述的十字隔板由垂直交叉的第一隔板和第二隔板构成。
12.所述的第一隔板的顶部与立式筒体外壳的顶板相连，第一隔板的底部一半与立式筒体外壳的底板相连，另一半与立式筒体外壳的底板之间留有第一开口；所述的第一加热腔室和第二加热腔室位于第一隔板的一侧，第三加热腔室和第四加热腔室位于第一隔板的另一侧，且第二加热腔室的底部与第三加热腔室的底部通过第一开口连通；
13.所述的第二隔板的底部与立式筒体外壳的底板相连，第二隔板的顶部与立式筒体外壳的顶板之间留有第二开口；所述的第一加热腔室和第四加热腔室位于第二隔板的一侧，第二加热腔室和第三加热腔室位于第二隔板的另一侧，且第一加热腔室和第二加热腔室的顶部通过第二开口连通，第三加热腔室和第四加热腔室的顶部通过第二开口连通。
14.优选的，所述的第一开口的宽度等于第一隔板宽度的一半，第一开口的高度为 50-200mm；所述的第二开口的宽度等于第二隔板的宽度，第二开口的高度为50-200mm。
15.优选的，所述的翅片为扇形结构，扇形的弧形边与立式筒体外壳的内壁连为一体；翅片在加热器内部呈多层式布置，位于同一层的翅片沿立式筒体外壳的内壁周向均布。
16.优选的，所述的翅片上设有一个或多个通孔。
17.优选的，不同层的翅片沿立式筒体外壳轴向的投影相重叠，且投影面积小于筒体外壳横截面积的1/3。
18.优选的，每个加热腔室内的翅片数量相同。
19.优选的，所述的金属导电线圈与立式筒体外壳之间留有5-10mm的间隙。
20.优选的，所述的金属导电线圈的长度小于立式筒体外壳的长度。
21.优选的，所述的立式筒体外壳的直径为15-60cm。
22.本实用新型具备的有益效果是：本实用新型在加热器内部设置了延伸翅片，增加了电磁加热容器的发热面积，减小了电磁加热趋肤效应，从而使得电磁熔盐加热器的功率能够增大至兆瓦级，且延伸翅片的结构使得加热器内需要依靠熔盐自身对流换热的区域减小，提高了熔盐温度分布的均匀性，消除了趋肤效应导致的加热器贴壁区域熔盐超温热解的问题。此外，通过隔板的设计极大缩减了熔盐电磁加热器的长度，大口径设计使得电流透入深度得到了充分利用，加热器集成度高，便于维护和现场安装。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例示出的一种电磁熔盐加热器的结构示意图(未示出底板和顶板)；
24.图2为本实用新型实施例示出的显示有底板的加热器立体图；
25.图3为本实用新型实施例示出的显示有顶板的加热器立体图；
26.图4为图1中加热器内部的两个隔板相对安装位置及结构示意图；
27.图5为图1中加热器内部的单层翅片结构示意图；
28.图中：1-第一加热腔室，2-第二加热腔室，3-第三加热腔室，4-第四加热腔室，5
‑ꢀ
第一隔板，6-第二隔板，7-翅片，8-筒体外壳，9-介质入口，10-介质出口，11-金属导电线圈，
12-底板，13-顶板。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
30.如图1所示为本实用新型提出的电磁熔盐加热器的结构，为了更加清楚的展示加热器的内部结构，隐去了底板和顶板，实际上，图1中的筒体外壳8的两端面设有端面密封板的。
31.结合图1-3，电磁熔盐加热器主要包括了带有底板12和顶板13的立式筒体外壳8、十字隔板、翅片7和金属导电线圈11。所述的底板12和顶板13即端面密封板。
32.所述的金属导电线圈11套设在立式筒体外壳8的外壁上，所述立式筒体外壳8既是熔盐加热的容器，同时也是电磁加热的发热体，本实施例中采用铜制金属导电线圈。所述的十字隔板垂直安装在筒体外壳8内部，将筒体外壳8的内腔分割为四个加热腔室，沿逆时针方向划分为第一加热腔室1、第二加热腔室2、第三加热腔室3和第四加热腔室4。所述的第一加热腔室1的顶部和第二加热腔室2的顶部连通，第二加热腔室2的底部与第三加热腔室3的底部连通，第三加热腔室3的顶部和第四加热腔室4 的顶部连通。
33.如图2所示，底板12上对应第一加热腔室1的位置设有介质入口9，对应第四加热腔室4的位置设有介质出口10。如图3所示，顶板13仅实现密封即可。
34.所述的翅片均匀安装在立式筒体外壳8的内壁上，用于增大加热器发热区域和发热面积，可通过焊接固定。
35.为了实现上述的第一加热腔室1、第二加热腔室2、第三加热腔室3和第四加热腔室4的连通关系，图4示出了一种十字隔板的具体结构。所述的十字隔板由垂直交叉的第一隔板5和第二隔板6构成。
36.所述的第一隔板的顶部与立式筒体外壳8的顶板13相连，第一隔板的底部一半与立式筒体外壳8的底板12相连，另一半与立式筒体外壳8的底板12之间留有第一开口；所述的第一加热腔室1和第二加热腔室2位于第一隔板5的一侧，第三加热腔室 3和第四加热腔室4位于第一隔板5的另一侧，且第二加热腔室2的底部与第三加热腔室3的底部通过第一开口连通。
37.所述的第二隔板6的底部与立式筒体外壳8的底板12相连，第二隔板6的顶部与立式筒体外壳8的顶板13之间留有第二开口；所述的第一加热腔室1和第四加热腔室 4位于第二隔板6的一侧，第二加热腔室2和第三加热腔室3位于第二隔板6的另一侧，且第一加热腔室1和第二加热腔室2的顶部通过第二开口连通，第三加热腔室3 和第四加热腔室4的顶部通过第二开口连通。
38.可见，通过图4所述的十字隔板结构，使得相邻两个加热腔室之间仅存在顶部或底部连通，并且第一加热腔室和第二加热腔室之间完全隔开。更具体的，第一加热腔室的底部作为介质入口，第一加热腔室1的底部与其相邻的第二加热腔室2和第四加热腔室4均隔开，第一加热腔室1的顶部与第四加热腔室4的顶部隔开，第一加热腔室1的顶部与第二加热腔室2的顶部接通，至此，从第一加热腔室1底部的介质入口 9流入的介质会从第一加热腔室1的顶部流入到第二加热腔室内。
39.第二加热腔室2的顶部与其相邻的第三加热腔室3的顶部隔开，第二加热腔室2 的底部与其相邻的第三加热腔室3的底部接通，因此，当介质流入到第二加热腔室2 内之后，会从第二加热腔室2的底部同时流入到第三加热腔室3内。
40.第三加热腔室3的底部与其相邻的第四加热腔室4的底部隔开，第三加热腔室3 的顶部与其相邻的第四加热腔室4的顶部连通，因此，当介质充满第二加热腔室2和第三加热腔室3之后，会从第三加热腔室3的顶部流入到第四加热腔室4内。最终加热后的介质从第四加热腔室4底部的介质出口10排出。
41.所述的第一开口的宽度等于第一隔板宽度的一半，第一开口的高度为50-200mm；所述的第二开口的宽度等于第二隔板的宽度，第二开口的高度为50-200mm。本实施例中，高度采用100mm，即在开口处隔板与密封板之间的距离。
42.所述的翅片为扇形结构，扇形的弧形边与立式筒体外壳8的内壁连为一体，例如焊接固定；翅片在加热器内部呈多层式布置，位于同一层的翅片沿立式筒体外壳8的内壁周向均布。翅片采用导磁又导电的金属材料制成，每个腔室内的翅片的表面积为筒体内表面积的2倍以上，使得熔盐在加热腔室内流动时经筒体外壳内壁及翅片进行换热。
43.在本实用新型的一项具体实施中，如图5所示，加热器内热翅片可以进行形状变化或在翅片上进行穿孔处理，穿孔大小不影响翅片强度，同时增大了翅片的换热面积，进一步降低加热腔室内的流通阻力，图5中展示的翅片上设有2个通孔。
44.每个加热腔室内的翅片数量相同，本实施例中，每个加热腔室内的翅片的外表面积是每个腔式筒体壳面积的四倍。翅片的长度依据不同金属的电流透入深度l进行设计，例如，假设壳体厚度为m，则翅片的高度为：2
×
(l-m)。为了降低每个加热腔室内的流体阻力，翅片在管道径向上同角度布置，即不同层的翅片沿立式筒体外壳轴向的投影相重叠，且投影面积小于筒体外壳横截面积的1/3。
45.为了避免外壳膨胀损坏线圈，所述的金属导电线圈11与立式筒体外壳8之间留有 5-10mm的间隙，间隙略大于筒体热膨胀值5mm。此外，所述的金属导电线圈11的长度应小于立式筒体外壳8的长度，电磁线圈两端和加热腔室的主体长度相等，即隔板和密封板形成的加热腔室流通区域对应的外壳处无金属导电线圈。
46.筒体外壳采用导磁又导电的金属材料制成，为了使得电流透入深度得到充分利用，其直径大于该金属材料的电磁透入深度的三倍以上，小于该金属材料的电磁透入深度的六倍。感应加热中被加热体的电流透入深度在常规不锈钢中为5-10cm左右，因此所述的立式筒体外壳8的直径为15-60cm。
47.在本实用新型的一项具体实施中，上述电磁熔盐加热器工作时，开启金属导电线圈11，立式筒体外壳8和翅片7作为电磁加热的发热体，使得熔盐在加热腔室内流动时经筒体外壳内壁及翅片进行换热。在动力驱动下，熔盐从底板12上的介质入口9 流入第一加热腔室1内，再从第一加热腔室1的顶部流入到第二加热腔室2内，同时从第二加热腔室2的底部流入到第三加热腔室3内。当介质充满第二加热腔室2和第三加热腔室3之后，介质继续从第三加热腔室3的顶部流入到第四加热腔室4内，经第四加热腔室4最终加热后的介质从底板12上的介质出口10排出。
48.以上所述仅为本实用新型的较佳实施举例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保
护范围之内。

技术特征：
1.一种电磁熔盐加热器，其特征在于，包括带有底板(12)和顶板(13)的立式筒体外壳(8)、十字隔板、翅片(7)和金属导电线圈(11)；所述的金属导电线圈(11)套设在立式筒体外壳(8)的外壁上；所述的十字隔板垂直安装在筒体外壳(8)内部，将筒体外壳(8)的内腔沿逆时针方向划分为第一加热腔室(1)、第二加热腔室(2)、第三加热腔室(3)和第四加热腔室(4)；所述的第一加热腔室(1)的顶部和第二加热腔室(2)的顶部连通，第二加热腔室(2)的底部与第三加热腔室(3)的底部连通，第三加热腔室(3)的顶部和第四加热腔室(4)的顶部连通；所述的底板(12)上对应第一加热腔室(1)的位置设有介质入口(9)，对应第四加热腔室(4)的位置设有介质出口(10)；所述的翅片均匀安装在立式筒体外壳(8)的内壁上。2.根据权利要求1所述的电磁熔盐加热器，其特征在于，所述的十字隔板由垂直交叉的第一隔板(5)和第二隔板(6)构成；所述的第一隔板的顶部与立式筒体外壳(8)的顶板(13)相连，第一隔板的底部一半与立式筒体外壳(8)的底板(12)相连，另一半与立式筒体外壳(8)的底板(12)之间留有第一开口；所述的第一加热腔室(1)和第二加热腔室(2)位于第一隔板(5)的一侧，第三加热腔室(3)和第四加热腔室(4)位于第一隔板(5)的另一侧，且第二加热腔室(2)的底部与第三加热腔室(3)的底部通过第一开口连通；所述的第二隔板(6)的底部与立式筒体外壳(8)的底板(12)相连，第二隔板(6)的顶部与立式筒体外壳(8)的顶板(13)之间留有第二开口；所述的第一加热腔室(1)和第四加热腔室(4)位于第二隔板(6)的一侧，第二加热腔室(2)和第三加热腔室(3)位于第二隔板(6)的另一侧，且第一加热腔室(1)和第二加热腔室(2)的顶部通过第二开口连通，第三加热腔室(3)和第四加热腔室(4)的顶部通过第二开口连通。3.根据权利要求2所述的电磁熔盐加热器，其特征在于，所述的第一开口的宽度等于第一隔板宽度的一半，第一开口的高度为50-200mm；所述的第二开口的宽度等于第二隔板的宽度，第二开口的高度为50-200mm。4.根据权利要求1所述的电磁熔盐加热器，其特征在于，所述的翅片为扇形结构，扇形的弧形边与立式筒体外壳(8)的内壁连为一体；翅片在加热器内部呈多层式布置，位于同一层的翅片沿立式筒体外壳(8)的内壁周向均布。5.根据权利要求4所述的电磁熔盐加热器，其特征在于，所述的翅片上设有一个或多个通孔。6.根据权利要求4所述的电磁熔盐加热器，其特征在于，不同层的翅片沿立式筒体外壳轴向的投影相重叠，且投影面积小于筒体外壳横截面积的1/3。7.根据权利要求4所述的电磁熔盐加热器，其特征在于，每个加热腔室内的翅片数量相同。8.根据权利要求1所述的电磁熔盐加热器，其特征在于，所述的金属导电线圈(11)与立式筒体外壳(8)之间留有5-10mm的间隙。9.根据权利要求1或6所述的电磁熔盐加热器，其特征在于，所述的金属导电线圈(11)的长度小于立式筒体外壳(8)的长度。10.根据权利要求1所述的电磁熔盐加热器，其特征在于，所述的立式筒体外壳(8)的直
径为15-60cm。

技术总结
本实用新型公开了一种电磁熔盐加热器，属于熔盐储能技术。包括立式筒体外壳、十字隔板、翅片和金属导电线圈；翅片均匀安装在外壳内壁上；金属导电线圈套设在外壳外壁上；十字隔板垂直安装在外壳内，将内腔划分为四个加热腔室；其中第一加热腔室顶部和第二加热腔室顶部连通，第二加热腔室底部与第三加热腔室底部连通，第三加热腔室顶部和第四加热腔室顶部连通；介质从底部进入第一加热腔室，最终从第四加热腔室底部排出。通过延伸翅片增加了电磁加热容器的发热面积，减小了电磁加热趋肤效应，提高了熔盐温度分布的均匀性；且缩减了熔盐电磁加热器的长度，大口径设计使得电流透入深度得到了充分利用，加热器集成度高，便于维护和现场安装。现场安装。现场安装。


技术研发人员：朱义凡 马伟伟
受保护的技术使用者：苏州达储能源科技有限公司
技术研发日：2021.09.06
技术公布日：2022/3/8