來(lái)源:CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評(píng)論 | 9495查看 | 2017-02-20 13:57:00
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道:隨著首批光熱示范項(xiàng)目不斷向前推進(jìn),不時(shí)有各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)展的相關(guān)消息傳來(lái)。與傳統(tǒng)火電、水電等行業(yè)不同,光熱電站儲(chǔ)熱系統(tǒng)采用熔鹽作為傳儲(chǔ)熱工質(zhì),因此整個(gè)系統(tǒng)雖運(yùn)行溫度高但系統(tǒng)運(yùn)行壓力低,并且可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電。然而,由于熔鹽本身的特點(diǎn),很多技術(shù)難題亟待解決,這些難題主包括:熔鹽熔點(diǎn)較高引發(fā)的管路凍堵問(wèn)題,熔鹽腐蝕性強(qiáng)導(dǎo)致的材料腐蝕問(wèn)題,熔鹽在高溫條件下的不穩(wěn)定性所導(dǎo)致的體積損失和表面損失帶來(lái)的系統(tǒng)不穩(wěn)定性和安全運(yùn)行問(wèn)題以及硝酸熔鹽分解過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物排放帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題等。
從目前的技術(shù)水平來(lái)看,管路的伴熱保溫技術(shù)已經(jīng)很好地解決熔鹽凍堵問(wèn)題,但是,由熔鹽穩(wěn)定性和腐蝕性帶來(lái)的一系列問(wèn)題仍給一些帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn),而這也是此次示范項(xiàng)目需要重點(diǎn)驗(yàn)證的內(nèi)容之一。為解決熔鹽腐蝕問(wèn)題,各項(xiàng)目在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、材料選擇、關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)以及系統(tǒng)集成方面做了大量工作,如采用二次反射式系統(tǒng)設(shè)計(jì),采用高端焊接工藝,采用耐腐蝕性能優(yōu)越的材料,購(gòu)買(mǎi)高純度熔鹽材料等措施。雖然這些解決措施盡可能地避免了熔鹽腐蝕性和穩(wěn)定性帶來(lái)的問(wèn)題,但卻使整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)成本增加,并使電站的發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)性降低,同時(shí)熔鹽穩(wěn)定性和腐蝕性問(wèn)題并未徹底解決。
然而,想要最終解決由熔鹽帶來(lái)的一系列問(wèn)題,我們不得不關(guān)注熔鹽本身的特性。只有弄清楚硝酸熔鹽的分解和腐蝕機(jī)理,發(fā)現(xiàn)從哪些方面控制熔鹽質(zhì)量,控制到何種程度,并結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)、材料選擇及關(guān)鍵設(shè)備等方面,才能經(jīng)濟(jì)有效地解決硝酸鹽的腐蝕和穩(wěn)定性問(wèn)題。從理論上來(lái)說(shuō),硝酸熔鹽本身的腐蝕性非常弱,且具有超過(guò)600℃下的穩(wěn)定性,但在實(shí)際應(yīng)用中,硝酸鹽在高溫環(huán)境下對(duì)一般的碳鋼具有很強(qiáng)的腐蝕性,且在427℃時(shí)會(huì)發(fā)生緩慢分解。由此可見(jiàn),熔鹽的腐蝕性和穩(wěn)定性問(wèn)題主要是由其中的雜質(zhì)引起的。熔鹽中的這些雜質(zhì),主要包括Mg2+、Cl-、SO42-、CO32-等,這些離子不但使硝酸鹽的腐蝕性增強(qiáng),也會(huì)導(dǎo)致硝酸鹽在較低溫度下就發(fā)生分解。此類(lèi)熔鹽雜質(zhì)在裝載和運(yùn)行初期,對(duì)結(jié)構(gòu)材料的腐蝕非常強(qiáng),然后會(huì)進(jìn)入近乎線(xiàn)性的緩慢期。但是,隨著時(shí)間的推移,各種雜質(zhì)腐蝕的協(xié)同效應(yīng)并不會(huì)消失,最終將威脅整個(gè)光熱電站的安全運(yùn)行。
解決由雜質(zhì)引起的熔鹽腐蝕與分解問(wèn)題,強(qiáng)化對(duì)熔鹽質(zhì)量的控制,是光熱電站安全運(yùn)行的重要保障。在熔鹽采購(gòu)環(huán)節(jié)對(duì)熔鹽雜質(zhì)含量提出要求非常關(guān)鍵,但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。熔鹽質(zhì)量控制與監(jiān)控是一項(xiàng)與光熱電站運(yùn)行緊密相連的長(zhǎng)期任務(wù),熔鹽純度、熔鹽初熔裝載、運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物以及系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境都會(huì)對(duì)熔鹽質(zhì)量產(chǎn)生長(zhǎng)期的影響。目前業(yè)內(nèi)人士對(duì)熔鹽質(zhì)量控制的關(guān)注僅僅停留在熔鹽純度本身,而對(duì)熔鹽的初熔裝載過(guò)程以及對(duì)光熱電站運(yùn)行過(guò)程中熔鹽的質(zhì)量控制與監(jiān)控的關(guān)注度不高。因此,即使熔鹽純度合格,如果不注重監(jiān)控熔鹽質(zhì)量,極易導(dǎo)致熔鹽在運(yùn)行過(guò)程中腐蝕性增加、穩(wěn)定性下降,進(jìn)而危害光熱電站的安全運(yùn)行。
那么,如何保證熔鹽質(zhì)量呢?煜志新能源認(rèn)為,基于熔鹽傳熱儲(chǔ)能、穩(wěn)定性與腐蝕性的要求,首先要搞清楚哪些因素與熔鹽的穩(wěn)定性與腐蝕性相關(guān),其影響程度有多大,是否有協(xié)同效應(yīng)等問(wèn)題;在此基礎(chǔ)上,根據(jù)熔鹽生產(chǎn)、初熔裝載、運(yùn)行維護(hù)等各流程的特點(diǎn),發(fā)展相應(yīng)的熔鹽控制手段與監(jiān)測(cè)方法,而非簡(jiǎn)單的提高熔鹽純度或者提高設(shè)備耐腐蝕性等。也就是說(shuō),要對(duì)熔鹽生產(chǎn)、熔融轉(zhuǎn)運(yùn)、運(yùn)行維護(hù)等全流程進(jìn)行質(zhì)量控制,并采取一定的監(jiān)測(cè)手段。煜志新能源針對(duì)熔鹽的腐蝕性和穩(wěn)定性問(wèn)題給出了系列解決方案。該方案涵蓋了熔鹽原料的質(zhì)量分析與評(píng)價(jià),熔鹽初熔、除雜和優(yōu)化裝載工藝,以及系統(tǒng)運(yùn)行中的全流程熔鹽質(zhì)量監(jiān)控與維護(hù),能夠解決熔鹽穩(wěn)定性與腐蝕性問(wèn)題,并保障光熱電站熔鹽系統(tǒng)的安全運(yùn)行。煜志的這套方案包含了新型穩(wěn)定劑與緩蝕劑控制技術(shù),結(jié)合先進(jìn)的熔鹽分析檢測(cè)技術(shù),對(duì)光熱電站熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)各階段的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)“對(duì)癥下藥”,通過(guò)熔鹽質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果,添加相應(yīng)的少量穩(wěn)定劑與緩蝕劑,降低熔鹽的腐蝕性,增強(qiáng)熔鹽的穩(wěn)定性。
此外,煜志還開(kāi)發(fā)了一套新型的化鹽工藝及裝置。與傳統(tǒng)的化鹽工藝相比,在工藝前端就引入了熔鹽除雜處理裝置,整個(gè)系統(tǒng)中嚴(yán)格地監(jiān)控各類(lèi)雜質(zhì)含量,在化鹽階段針對(duì)熔鹽質(zhì)量現(xiàn)狀添加相應(yīng)的穩(wěn)定劑和緩蝕劑,充分保證了熔鹽的質(zhì)量。熔鹽腐蝕、穩(wěn)定性測(cè)試等表明,經(jīng)過(guò)該化鹽工藝處理的熔鹽,其腐蝕性和穩(wěn)定性較傳統(tǒng)工藝有顯著提升。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)論證,煜志新能源這項(xiàng)技術(shù)即將投入商業(yè)化應(yīng)用,并進(jìn)行推廣,而這必將為光熱電站的熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)的順利運(yùn)行提供保障。
注:本文由CSPPLAZA會(huì)員單位上海煜志新能源供稿,經(jīng)編輯整理發(fā)布,文章觀點(diǎn)不代表本網(wǎng)立場(chǎng)。