熔盐阀的可靠性和安全性是熔盐槽式光热电站的成功关键
发布者:陈金环 | 来源:北京佳洁能新节能技术有限公司 | 0评论 | 1576查看 | 2018-01-31 15:22:00    
       传统槽式为槽式导热油,熔盐槽式(包括菲涅尔熔盐)主要区别是把传统导热介质换成熔盐,减少了一次油盐换热,由于熔盐的使用温度可以达到565℃,可以带来更高的蒸汽温度,可以提高汽轮机的效率,提高发电量。同时也降低了储热系统容量和投资。采用熔盐作为传热储热介质,后续的集热储热系统设计的温度变得更高,集热储热岛设备的耐温、耐腐蚀可靠性要求更高。

  业界普遍认为由于熔盐槽式(包括菲涅尔熔盐)电站储热、换热系统设备、管路众多,分散布置,对于设备本身及防凝系统都是很大的考验,其实从国内外试验回路的情况来看,更多的问题还是出现在熔盐阀以及相关的测量计量设备的附件上,而且是客观存在着的,假如像试验回路上这些熔盐阀频频出现问题,整个电站运行本身就很困难,且频繁的问题还会导致防凝系统失效,导致整个电站停运,甚至设备报废。

  熔盐槽式国内外处于试验阶段,以一个5万千瓦的槽式熔盐电站为例,熔盐管路长达100多千米,就集热岛每个回路起码设置一个进口调节熔盐阀,出口熔盐关断阀和排盐阀,152个回路上设置着四百个熔盐阀,加上安装在仪表上的熔盐几百个仪表阀,如果哪个熔盐阀出现失效或故障,该回路就得停运排盐更换阀门,同时几个或者更多同时出现问题的可能还是存在的,由于现在的示范项目都采用进口熔盐阀,进口产品价格高交货周期长,备件不可能采购得太多,如果没有备件,该回路就得停运几个月甚至更长时间,这样电站就很难正常运行,更不能谈收益了。

  业界大多数人说如何实施经济的可靠的防凝措施是槽式熔盐电站的成功关键。

  槽式熔盐晚上排空目前还没有相对成熟的设计和经验,基本上采用热熔盐隔段时间通过熔盐泵打到管道慢速运行,让管道及管道上相关设备温度保持在熔盐的熔点之上,不会因为温度的下降导致熔盐结晶,再者管道及设备设置电伴热,管道的冻堵几率也是较小的。对于集热岛的集热管与聚光系统运行故障几率很小,因此,槽式熔盐主要故障应该出在熔盐阀上面。

  熔盐阀的可靠性安全性是槽式熔盐电站的成功关键,主要体现在阀的本身质量和防凝措施。

  熔盐阀自身的可靠性安全性是首要关键,一个本身有问题的熔盐阀防凝措施再好也是没有用的。熔盐阀在其工况下存在着介质高温、介质腐蚀、介质熔点较高、长期冷热交变及自然气候的冷凝现象等问题,现实中的熔盐阀是不堵即漏,阀门内漏外漏、阀杆变形、汽蚀等现象普遍存在。因此我们必须攻克熔盐阀防冻堵技术、熔盐阀高温调节可靠性技术、高温防腐蚀密封技术、冷热交变材料匹配技术、高温热应力评定和最大饱和蒸汽压测定、电伴热设计技术。

  其次做好熔盐阀的防凝措施确保熔盐阀的可靠性安全性。目前大家普遍认为阀门的防凝与管道的伴热一起做,通过伴热带给熔盐阀加热,如果熔盐阀伴热拿出来单独做一个系统,给项目增加了一定的投资。其实熔盐阀与管道的伴热是有很大本质上的区别,管道半身完全在保温层的包裹中,管道本身壁厚比较薄,伴热带可以满足要求,不会导致管道残留的熔盐不至于结晶。但熔盐阀与管道有着很大的不同,首先熔盐阀的阀杆及阀体支架无法做保温措施,等于是一个散热体;其次由于阀门是个承压件,温度压力等级与阀体壁厚有很大的关系,小口径阀门都采用锻造体,即使是大一点的口径采用铸造体,壁厚都在十好几个厚;其三受到阀体的体积影响,缠绕在阀体上的伴热带是有限,一米的伴热带正常的功率在80W左右,我们曾经在DN100的熔盐阀做过试验,阀体保温层200mm,常温下要让阀体温度升到280℃,需要用时18~20个小时,假如遇到一个回路检修重新运行,需要回路管道上设备的温度要上升到熔盐的熔点之上才能注盐,那采用这种伴热方案,就得等上近二十个小时,浪费太多时间;阀体在没有伴热的作用下从280℃自然降到230℃,用时2个小时左右。从实验情况来看,对于DN100以下的熔盐阀,阀体的散热量大于补充的伴热量,采用伴热带做熔盐阀的防凝带有一定的风险的;其四管道一般是不会出现问题的,不需要更换,作为熔盐阀肯定是有更换的时候,如果伴热与管道伴热连在一起做,更换阀门时势必会破坏到管道的伴热线,造成不必要的麻烦。

  针对槽式熔盐集热岛熔盐阀的问题,我们公司通过与科研单位合作,研制的具有自主知识产权的新型熔盐阀,其独特的结构特点是熔盐阀的结构设计为Y型,近似直线的流道和自清洁防汽蚀的阀芯设计,减少压降,消除沉降作用和腐蚀作用,有效防止熔盐残留;波纹管设置在阀腔内,受压及温度一致,阀杆长度较T型阀低得多;没有阀帽、垫片或压力密封件,阀杆具有四道密封,保证介质不会外漏,确保熔盐阀的可靠性和安全性。同时我们的熔盐阀采用一个系统单独伴热和独立控制系统,方式采用电加热。通过与电加热器厂家合作,计算阀体的合理伴热功率,减少电站厂用电。我们采取一个PLC连接相邻的几十个熔盐阀,一个点对应一个熔盐阀,然后PLC通过远程信号与中控连接,当伴热出现故障时,检查PLC就能及时找出伴热故障的熔盐阀,方便检修维护,确保了熔盐阀的防凝措施的可靠性安全性。

  一个槽式熔盐电站,如果集热岛能正常运行,常规岛和储热换热岛和塔式基本一样的,就可以说槽式熔盐是成功的,只是发电量达到设计值和其他技术路线一样,要通过较长时间的各个系统的联合调试了。

  实施经济的可靠的防凝措施是槽式熔盐电站的成功关键,说到底还是熔盐阀的可靠性安全性是槽式熔盐电站的成功关键。

注:本文由CSPPLAZA会员单位北京佳洁能新节能技术有限公司供稿,文中观点不代表本网立场。
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