百吉瑞：低熔點(diǎn)熔鹽槽式系統(tǒng)優(yōu)勢明顯
來源：中國電力新聞網(wǎng) | 0評(píng)論 | 5936查看 | 2018-05-25 10:17:00
“在太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域中，槽式系統(tǒng)作為最成熟的太陽能熱發(fā)電技術(shù)，已完全實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)行，而且仍在進(jìn)步的過程中?！卑偌穑ㄌ旖颍┬履茉从邢薰荆ê喎Q“百吉瑞”）副總經(jīng)理趙久福在參加“2018中國光熱發(fā)電投資高峰論壇暨光熱電站設(shè)計(jì)與設(shè)備選型研討會(huì)”時(shí)指出，隨著低熔點(diǎn)熔鹽的應(yīng)用，系統(tǒng)防凝困難及熱損過大的問題已被大幅改善，低熔點(diǎn)熔鹽槽式系統(tǒng)會(huì)成為未來光熱發(fā)電的發(fā)展方向。
創(chuàng)新循環(huán)工藝提高生產(chǎn)效率
傳統(tǒng)導(dǎo)熱油槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)使用導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)、熔鹽作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，具有技術(shù)成熟、系統(tǒng)相對(duì)簡單、可靠性高等優(yōu)勢，是當(dāng)前商業(yè)化運(yùn)行電站中占比最高的技術(shù)路線。但系統(tǒng)受限于導(dǎo)熱油使用溫度上限，不能實(shí)現(xiàn)更高的發(fā)電效率；同時(shí)由于雙工質(zhì)運(yùn)行，也存在換熱系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜、運(yùn)行耦合度高等弊病。因此，槽式系統(tǒng)向使用更高溫度傳熱介質(zhì)、更大開口集熱器、傳儲(chǔ)熱解耦運(yùn)行的方向發(fā)展。
二元熔鹽作為優(yōu)良的高溫載體，既可以作為儲(chǔ)熱介質(zhì)又可以作為傳熱介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)傳熱與蓄熱工質(zhì)合二為一。在此基礎(chǔ)之上，開發(fā)出熔鹽槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)與塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)等技術(shù)路線。
在光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，普通熔鹽槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)受限于二元鹽防凝難度較大、系統(tǒng)循環(huán)工藝相對(duì)復(fù)雜等因素，沒有大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，僅停留在了示范回路階段。盡管如此，這種普通的熔鹽槽式系統(tǒng)與導(dǎo)熱油槽式系統(tǒng)相比依舊能夠展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。
“雖然普通的二元熔鹽槽式系統(tǒng)與導(dǎo)熱油槽式系統(tǒng)相比具有一定的優(yōu)勢，但其缺點(diǎn)也是客觀存在的。”趙久福表示，隨著低熔點(diǎn)熔鹽的應(yīng)用，結(jié)合特殊的系統(tǒng)與運(yùn)行模式的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)防凝困難及熱損過大的問題已被妥善解決。低熔點(diǎn)熔鹽槽式系統(tǒng)將推動(dòng)槽式技術(shù)的發(fā)展與革命，成為光熱發(fā)電的發(fā)展方向。
百吉瑞在多年理論研究和實(shí)踐探索的基礎(chǔ)上將低熔點(diǎn)熔鹽與大開口集熱技術(shù)相結(jié)合，并對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、循環(huán)工藝和運(yùn)行模式進(jìn)行了全面優(yōu)化創(chuàng)新，推出了低熔點(diǎn)熔鹽槽式系統(tǒng)，該系統(tǒng)相較于普通二元熔鹽槽式系統(tǒng)有了質(zhì)的飛躍。
在防凝循環(huán)系統(tǒng)方面，由于二元鹽熔點(diǎn)較高，普通熔鹽槽式系統(tǒng)進(jìn)入防凝模式后其工作溫度一般不能低于275攝氏度；而低熔點(diǎn)熔鹽槽式系統(tǒng)在創(chuàng)新設(shè)計(jì)的緩沖罐參與下，其工作溫度只需要大于等于175攝氏度。
趙久福介紹，集熱管內(nèi)的散熱損失主要的散熱機(jī)理是集熱管外表面的輻射散熱，而輻射散熱功率與絕對(duì)溫度的四次方成正比，因此低熔點(diǎn)熔鹽槽式系統(tǒng)用于防凝循環(huán)的熱損失只有普通二元熔鹽槽式系統(tǒng)的40%。另外，由于低熔點(diǎn)熔鹽槽式系統(tǒng)循環(huán)工藝的創(chuàng)新，相對(duì)減少了防凝循環(huán)次數(shù)或流量，從而降低泵耗減少廠用電量。且在這種循環(huán)工藝中，冷罐不參與夜間防凝循環(huán)，溫度一直維持在290攝氏度，不需要啟動(dòng)時(shí)間，隨時(shí)進(jìn)入發(fā)電模式，提高了啟動(dòng)發(fā)電的靈活性。
減少設(shè)備需求降低初始投資
低熔點(diǎn)熔鹽熔點(diǎn)為82攝氏度至115攝氏度，工作溫度在150攝氏度至180攝氏度，相比二元鹽290攝氏度的工作溫度，管道及鏡場的防凝難度大大降低，熔鹽熔點(diǎn)的降低為熔鹽槽式光熱發(fā)電技術(shù)奠定了發(fā)展的基礎(chǔ)。
采用低熔點(diǎn)熔鹽，由于在回路內(nèi)熔鹽溫升大，則擁有更小的流量與動(dòng)壓頭；采用低熔點(diǎn)熔鹽泵的軸功率揚(yáng)程指標(biāo)是二元鹽的47％，體積流量是二元鹽的62％。由于體積流量的減小，動(dòng)壓頭的減小，采用低熔點(diǎn)熔鹽泵有效功率僅為二元鹽的29％。經(jīng)測算，采用低熔點(diǎn)熔鹽低溫熔鹽泵的耗電量僅為采用二元熔鹽的約30%。
在采用二元鹽的系統(tǒng)中，蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)往往配置外部循環(huán)泵，將汽包內(nèi)部分飽和水輸送至預(yù)熱器入口，與自汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)加熱后的給水混合，提升給水溫度，確保在任何工況下給水溫度不低于熔鹽的安全溫度260攝氏度。而當(dāng)采用低熔點(diǎn)熔鹽時(shí)，這一下限溫度值可以設(shè)置為200攝氏度，這樣減小了系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)可靠性的同時(shí)節(jié)約了廠用電。
如今光熱產(chǎn)業(yè)融資難已經(jīng)成為整個(gè)行業(yè)亟待克服的難題，在這樣的情況下，初始投資較低的項(xiàng)目就擁有了掌握市場先機(jī)的可能。傳統(tǒng)槽式光熱電站設(shè)備較為復(fù)雜，而低熔點(diǎn)熔鹽相關(guān)技術(shù)卻不需要一些傳統(tǒng)槽式光熱電站所必備的設(shè)備，在系統(tǒng)性的簡化之下，初始投資必然會(huì)降低。
普通熔鹽槽式系統(tǒng)要求傳熱介質(zhì)集熱溫度高，必然會(huì)造成鏡場回路過長的問題，間接導(dǎo)致回路的可靠性降低，運(yùn)行難度增加，換熱損失大等負(fù)面影響。為了解決回路長度增加帶來的一系列問題，百吉瑞創(chuàng)新性的將低熔點(diǎn)熔鹽與大開口集熱器技術(shù)相結(jié)合。
據(jù)了解，此系統(tǒng)大幅降低了回路整體長度，解決了普通熔鹽槽式系統(tǒng)回路過長帶來的造價(jià)、可靠性與熱損方面的問題。此外，較大的光學(xué)面積減少了回路數(shù)，允許更為經(jīng)濟(jì)的布置。回路數(shù)與SCE的數(shù)量減少，直接導(dǎo)致集熱管、驅(qū)動(dòng)裝置、控制單元、傳感器、旋轉(zhuǎn)接頭、閥門等輔助設(shè)備的數(shù)量減少，降低了系統(tǒng)的造價(jià)。
“基于國外相關(guān)機(jī)構(gòu)計(jì)算，采用相同尺寸的集熱管同熱量輸出情況下，設(shè)備成本節(jié)省約為13%，整體系統(tǒng)節(jié)省初始投資約為23%。”趙久福表示，這將節(jié)約很大一部分鏡場投資。
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