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CN111879019B - 一种利用电极片检测光热发电储热装置熔盐泄漏的系统 - Google Patents

一种利用电极片检测光热发电储热装置熔盐泄漏的系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种利用电极片检测光热发电储热装置熔盐泄漏的系统，包括检测电路，接入所述检测电路的数据采集装置、阵列电极片组和报警装置；所述的阵列电极片组布置在熔盐储罐地基的隔热材料中，每个电极片组包括分隔布置的第一电极片和第二电极片；当没有熔盐泄漏时，第一电极片和第二电极片之间不接触，电路断路；当有熔盐泄漏到电极片处时，第一电极片和第二电极片之间高温液态熔盐使两电极片形成通路，产生的电气信号被所述的数据采集装置采集，触发报警装置，提示出现熔盐泄漏；由此能够及时发现高温熔盐储罐的泄漏，或可进一步确定罐体泄漏位置以便尽快处理。

Description

一种利用电极片检测光热发电储热装置熔盐泄漏的系统
技术领域
本发明涉及的是光热发电中熔盐储能系统储罐泄漏的检测和处理领域，尤其是涉及利用电极片检测光热发电储热装置熔盐泄漏的系统。
背景技术
面对传统化石能源日渐枯竭及其使用而带来的严重环境污染问题，目前世界各国都在大力推进能源转型，发展可再生能源已是必然趋势。在众多可再生能源利用技术中，太阳能储热发电是最具发展潜力的应用技术之一。在太阳能热发电技术中，由于太阳能具有间歇性和不稳定性，因此解决太阳能热电站的持续稳定供应是实现大规模应用、提高效率和降低成本的关键所在。有效克服这一技术难题的办法是采用储热系统，储热系统在太阳能充足时将多余的热能储存起来，在太阳能不足时将储存的热能释放出来以满足发电需求，起到功率缓冲和削峰填谷的作用。双罐式熔盐储热系统是聚光太阳能热发电中应用最广泛的储热形式。
由于熔盐储罐具有罐体容量大、底面积大、介质工作温度高、循环的充盐和放盐过程造成热应力较大及制造经验不成熟等特点，熔盐储罐泄漏事故防不胜防，并且为减少热损失罐体包裹较厚的隔热材料，导致熔盐泄漏不易被及时发现。目前国内外已有多个光热电站的储罐发生了熔盐泄漏，严重影响了电站的长期安全运行，并造成巨大的经济损失，储罐的泄漏检测已成为世界性亟待解决的难题。
现有技术中，公开号为CN 110296924 A的专利文本提供一种光热发电储热系统泄漏熔盐在地基中渗流情况的测试系统，包括：填装有地基材料的罐体；位于罐体上方且可升降的加热盘，及与所述加热盘连接的温控装置；可放置在地基材料顶部且带有泄漏孔洞的坩埚；插装在所述地基材料中的多个温度传感器，所述温度传感器在不同高度上沿罐体轴向螺旋排布，用于渗流熔盐的深度检测，在同一高度上沿周向排布，每个温度测量点距离中心轴的距离不同，用于渗流熔盐的宽度检测。现有太阳能热发电站实际主要通过在熔盐罐的基础中预埋一定数量的热电偶来检测熔盐泄漏。由于成本和安装对基础特性影响的限制，实际安装的热电偶数量有限，而热电偶本身是一种点式测温技术，除非泄漏熔盐正好发生在热电偶的上方附近才能检测到温度变化，不易及时发现熔盐泄漏。因此，这种方法难以实现对整个熔盐罐泄漏的全方位检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用电极片检测光热发电储热装置熔盐泄漏的系统，能够及时发现熔盐储罐的泄漏，并能确定泄漏位置以便尽快处理。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用电极片检测光热发电储热装置熔盐泄漏的系统，包括检测电路，接入所述检测电路的数据采集装置、阵列电极片组和报警装置；
所述的阵列电极片组布置在熔盐储罐地基的隔热材料中，每个电极片组包括分隔布置的第一电极片和第二电极片；
当没有熔盐泄漏时，第一电极片和第二电极片之间不接触，电路断路；当有熔盐泄漏到电极片处时，第一电极片和第二电极片之间高温液态熔盐使两电极片形成通路，产生的电气信号被所述的数据采集装置采集，触发报警装置，提示出现熔盐泄漏。
为避免电极片在熔盐中损坏、并及时检测熔盐泄漏。优选的，所述第一电极片和第二电极片为具有良好的导电性能和耐压、耐高温性能的铂电极片。
优选的，所述的第一电极片设置在环形的第二电极片内，且所述的第一电极片为正方形，尺寸比第二电极片小，与第二电极片的中心位置重合，两电极片不接触，分别接电路的正极和负极。
优选的，所述的第一电极片和第二电极片固定在石英玻璃片上，固定两电极片的位置。
本申请中，根据敏感度需求和熔盐储罐底部面积确定电极片组阵列排布个数。作为优选的，所述的电极片组并联在检测电路中，形成不同的检测支路，进一步设置为均匀分布在熔盐储罐底部。
优选的，所述熔盐储罐地基材料包括多层保温隔热材料，所述的阵列电极片组布置在熔盐储罐底部地基的第一层隔热材料中，并尽量靠近罐体底部位置。
为进一步确定熔盐泄漏所处的位置，优选的，所述数据采集装置包含多通道采集模块，每个检测支路连接一个通道，通道号与电极片组一一对应，通过每个通道电气信号的变化确定罐体的泄漏位置。
上述的电气信号为电压、电流或功率中的一种或两种以上的组合；在产生的电气信号被采集后，检测到与通道对应的电极片组处发生熔盐泄漏，即确定熔盐泄漏的位置。
优选的，所述的检测电路中还设置有直流稳压电源、开关和保护电阻。
本申请的有益效果，采用了上述的方案，利用接入电路中的电极片组实现高温熔盐泄漏的检测。当熔盐储罐系统运行正常时，第一电极片与第二电极片不接触，电路为断路；当罐体由于腐蚀、热应力等原因造成局部损坏而发生熔盐泄漏时，高温熔盐流到电极片处，石英玻璃片上第一电极片与第二电极片之间的液态高温熔盐具有导电性，该支路形成通路，触发报警装置，数据采集装置中对应通道的电信号发生变化，根据通道号与电极片组位置的对应关系可快速准确的确定泄漏点。
本发明首次提出利用电极片实现光热电站熔盐储罐的泄漏检测，电极片组可阵列排布在地基材料中，可根据灵敏度要求和罐体底部面积确定电极片个数和阵列方式，实现多方位的泄漏检测，更快速的发现罐体泄漏并确定泄漏位置。电极片和与电极片相连的导线，具有良好的耐高温和耐压特性，能长期有效布置在地基材料中。通过该系统对熔盐储罐多方位的泄漏检测，及时发现熔盐罐体的泄漏问题，并准确、快速定位泄漏点，保障光热电站储热系统的安全、有效运行。
附图说明
图1为本发明提供的一种利用电极片检测光热发电储热装置熔盐泄漏的系统的结构示意图。
图2为本发明的单组电极片结构图。
图3为本发明的熔盐储罐罐体、地基及电极片布置位置图。
图中：1-直流稳压电源；2-开关；3-阵列电极片组；4-数据采集装置；5-保护电阻；6-第一电极片；7-第二电极片；8-石英玻璃片；9-第一层基础隔热材料；10-第二层基础隔热材料；11-混凝土基础。
具体实施方式
下面结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。
如图1所示，一种利用电极片检测光热发电储热装置熔盐泄漏的系统，包括串联在检测电路中的直流稳压电源1、开关2、阵列电极片组3、数据采集装置4、保护电阻5。阵列电极片组3包括若干并联在检测电路中的单组电极片，分属不同的检测支路，任一检测支路导通，均能使检测电路形成通路，产生的电气信号能被数据采集装置4采集，电气信号包括电流、电压或功率等，用于确定是否出现熔盐泄漏。
如图2所示的单组电极片结构图，所述单组电极片包括内部正方形的第一电极片6和外侧环形的第二电极片7，两电极片中心位置重合，内部距离均匀，分别接电路的正极和负极。正方形的第一电极片6和外侧环形的第二电极片7固定在石英玻璃片8上，电极片组并联在电路中，并与报警装置连接。电极片组可根据敏感度需求和罐底面积确定电极片组个数和阵列排布方式，布置在图3所示的熔盐储罐底部地基材料中，地基材料包括第一层基础隔热材料9、第二层基础隔热材料10以及底部的混凝土基础11，阵列电极片组3布置在熔盐储罐底部地基的第一层隔热材料9中，并尽量靠近罐体底部位置。
本实施例中，数据采集装置包含多通道采集模块，每个检测支路连接一个通道，通道号与电极片组一一对应，通过每个通道电气信号的变化确定罐体的泄漏位置。
当熔盐储罐系统运行正常时，第一电极片与第二电极片不接触，电路为断路；当罐体由于腐蚀、热应力等原因造成局部损坏而发生熔盐泄漏时，高温熔盐流到电极片处，石英玻璃片上的第一电极片与第二电极片之间的液态高温熔盐具有导电性，该支路形成通路，触发报警装置，数据采集装置中该支路对应通道的电信号发生变化，根据每个通道与相应电极片组位置的对应关系，可快速准确的发现并确定泄漏点；由于地基温度比熔盐罐内温度低，并且随深度的增加温度逐渐降低，熔盐会与地基发生换热，当熔盐温度下降到凝固点以下时，熔盐凝结为无导电性的固体，该支路电路会再次断开。
本实施例中，报警装置并没有在附图中示出，可以直接安装在检测电路的主路上，与数据采集装置4和保护电阻5串联，也可以集成在数据采集装置4内，或设置在单组电极片所处的检测支路中。
以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种利用电极片检测光热发电储热装置熔盐泄漏的系统，其特征在于，包括检测电路，接入所述检测电路的数据采集装置、阵列电极片组和报警装置；
所述的阵列电极片组布置在熔盐储罐地基的隔热材料中，每个电极片组包括分隔布置的第一电极片和第二电极片；所述的第一电极片和第二电极片固定在石英玻璃片上；
所述第一电极片和第二电极片为具有良好的导电性能和耐压、耐高温性能的铂电极片；所述的第一电极片设置在环形的第二电极片内；所述的第一电极片为正方形，尺寸比第二电极片小，与第二电极片的中心位置重合，两电极片不接触，分别接电路的正极和负极；
当没有熔盐泄漏时，第一电极片和第二电极片之间不接触，电路断路；当有熔盐泄漏到电极片处时，第一电极片和第二电极片之间高温液态熔盐使两电极片形成通路，产生的电气信号被所述的数据采集装置采集，触发报警装置，提示出现熔盐泄漏；
所述熔盐储罐地基材料包括多层保温隔热材料，所述的阵列电极片组布置在熔盐储罐底部地基的第一层隔热材料中，靠近罐体底部位置；
所述的电极片组并联在检测电路中，形成不同的检测支路；
所述的数据采集装置包含多通道采集模块，每个检测支路连接一个通道，通道号与电极片组一一对应，通过每个通道电气信号的变化确定罐体的泄漏位置；
由于地基温度比熔盐储罐内温度低，并且随深度的增加温度逐渐降低，熔盐会与地基发生换热，当熔盐温度下降到凝固点以下时，熔盐凝结为无导电性的固体，该支路电路会再次断开。
2.如权利要求1所述的利用电极片检测光热发电储热装置熔盐泄漏的系统，其特征在于，所述的检测电路中还设置有直流稳压电源、开关和保护电阻。
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