电伴热/电加热——光热电站能量管理的“贴身保镖”
来源:CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 1635查看 | 2018-01-16 13:44:00    
  ——光热示范项目供应链关键产品设备系列报道之电伴热/电加热篇

  CSPPLAZA光热发电网报道:目前,熔盐是光热电站应用最广泛的储热介质,其作为传热介质也正在成为一大趋势。

  但熔盐较高的凝固点为光热电站运行带来了一些难题。一旦温度低于熔盐凝固点,极易造成管路冻堵,甚至导致整个系统陷入瘫痪。

  为保证光热电站的安全稳定运行,储罐、管道、阀门、换热器等熔盐介质流通的设备一般都需加装电伴热、电加热装置。而不同技术路线、储热介质的光热电站,对电伴热、电加热的需求也不尽相同。

  电伴热与电加热分别适用光热系统哪些环节?

  从定义上来讲,电伴热与电加热分属于不同的产品。据CSPPLZA了解,电伴热是指用电能来补偿介质、设备的热量损失,维持介质、设备的所需温度,其目的在于“保温”。与电伴热不同,电加热是指用电能来提升介质的温度,其作用在于“加热”。

  总的来说,二者的主要功能均是保证光热发电系统在热传导过程中,装置/设备等维持一定的温度,使导热介质顺利的将携带的能量进行转换。但不同的热量补偿方式决定了两者拥有不同的产品特性,以下表格比较了两者的优缺点:


  鉴于不同的工作原理和优劣势,电加热与电伴热往往应用于同一光热发电系统中,但又因各自的产品特点,分别适用于不同的部位。

  久盛电气股份有限公司(以下简称“久盛电气”)总工程师任燮炎认为,为了保证熔盐储罐的稳定运行,需要使用电加热将常温下的熔盐加热到一定温度,使其循环流动。同样,常温下的空管也需要用电加热加热到工艺指定的温度,以使热状态的介质可以安全地通过管道。除此之外,与熔盐、离子水关联的工艺管道、储罐、阀门等管路附件则需要电伴热。

图:久盛电气电伴热产品应用实例


  从功率适配角度出发,沈阳市中色测温仪表材料研究所有限公司(以下简称“沈阳中色”)副总经理季冬表示,电伴热适用于有一定铺设空间、功率适当且长时间使用的工况环境中,如熔盐管道、储热罐、集热器等部位。而电加热适用于加热功率较大的部位。

  博太科电气(上海)有限公司(以下简称“博太科”)电伴热产品经理吴静则认为,在某些场合,电伴热也可以起到加热的作用。针对光热发电系统的绝大多数场合,如管道、阀门、仪表、换热器等,电伴热更加适合。但是对于热盐和冷盐罐,电加热和电伴热各有优缺点。

图:应用于熔盐罐部位的博太科电伴热产品


  电伴/加热产品的选择与技术路线有无关系?

  针对不同技术路线的光热电站,对电伴热及电加热的需求有何不同?据CSPPLAZA多方了解,大多数受访者均认为二者的选择使用与技术路线并没有太大关系,而是与最低环境温度、介质的维持温度、介质最高温度、管道/设备尺寸等因素相关。

  吴静表示,与其说受到塔式或槽式电站技术路线的影响,不如说水工质、熔盐、导热油等介质对电伴热的影响更大。尤其是导热油,需要考虑到整个系统的防爆要求。

  季冬举例指出,由于其供货的中控德令哈10MW项目采用的熔盐介质,需维持较高的工作温度,便选用了外管材质为825高温合金的铠装矿物绝缘加热电缆。而华强兆阳张北项目的介质为水工质,需维持相对较低的工作温度,因此选用了外管材质选用316L或321不锈钢的铠装矿物绝缘加热电缆。

图:沈阳中色熔盐管道电伴热产品应用实例


  重庆川仪自动化股份有限公司(以下简称“重庆川仪”)光热事业部总经理邱东则建议,鉴于光热发电系统导热工质的温度变化梯度较大,温度绝对值较高,普通电伴热不能满足该使工况,且普通电伴热的主要组成材料在高温区间的热老化效应明显,也建议使用上述铠装电加热电缆进行过程装置/设备的伴热和保温。

  如何实现设计方案的“最佳配置”?

  目前,中国光热发电行业尚处于示范建设阶段,技术路线百花齐放,仅首批示范项目采用的细分技术路线就有8种之多。因此,在电伴/加热产品需求方面不同项目也呈现出了不同的个性化需求,相关产品的规格种类也随之增多,很多应用领域还需进行针对性设计。

  据CSPPLAZA记者了解,与其他领域相比,光热发电领域应用的伴热产品加工工艺相对复杂,其难点主要表现在:伴热电缆在生产过程中的拉拔工艺、合格率等方面的控制;接头(预制回路)的加工过程中绝缘、耐压指标的控制等。

  如何针对不同项目设计并提供最佳的电伴/加热方案及产品?多家供应商一致认为,在进行方案设计时,应详细了解工艺流程,并密切配合流程的操作需求。不仅要考虑电伴热对象的特质(即材质、外形、介质流速、保温状况等),还要根据根据对象的温度需求,合理计算电功率,结合电伴热的特点,实现最优化匹配。具体需要注意:

  1、合适的维持温度值。维持温度值以确保介质不凝固并预留合适余量值即可,不宜过分调高维持温度值。虽然调高维持温度值本身并不一定会给电伴热的设计带来很大的难度,但是会给整个电站的运行费用增加成本。如电能的浪费、电伴热的寿命等。

  2、最好能提供电站的ISO图,以便于能准确地设计电伴热回路,评估电伴热成本。

  3、对于阀门、仪表、设备等,最好能提供准确的外形尺寸、保温等相关参数,以便于在伴热设计过程中充分考虑余量。

  4、对于有预热需求的工况,要合理评估预热时间。

  适用光热发电的产品有哪些?各自适用哪些领域?

  据了解,应用于光热发电领域的电伴热、电加热技术,往往有极强的针对性,需要做到“一案一例”。针对电伴热、电加热产品,CSPPLAZA记者专门咨询了数家国内供应商,并对他们生产的产品和应用范围做了整理。


  成本逐渐触底 降低耗电量是关键

  据CSPPLAZA了解,由于导热介质、技术路线的不同,难以直接量化电伴热、电加热的初始投资成本。一般来说,其在整个光热电站中的投资占比约为1%—5%,影响因素主要有厂房建设、生产制造设备、环保设施、资金来源、生产线建成后的产出规模等。

  此外,电伴热与电加热的投资成本也有一定区别。据重庆川仪方面介绍,电加热的生产制造设备较多,要求较高,且能耗较大,对技术工人的操作技能也提出了较高的要求。相较于电加热,电伴热的生产制造设备较少,但产品制造对环境的影响要大于电加热。

  随着光热发电市场的好转,基于电加/伴热产品的制造企业数量增多,市场竞争日趋激烈,产品制造成本的下降空间逐渐触底。据了解,下降空间的大小主要取决于生产制造设备的先进性、生产组织模式的优化和经营规模的大小等因素。

  “虽然成本的总体下降空间有限,但是一个好的设计可以尽量节减运行费用。”久盛电气销售工程师李江涛如是表示。

  沈阳中色销售经理刘可表达了类似的观点,他认为,优化设计方案,降低使用数量,控制回路数量均可实现降低成本的目的。目前,大多数方案会选用100%备用或50%备用的设计思路。同时,提升产品质量,降低故障率,从而降低备用的数量,也可达到降低成
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