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严把熔盐质量关 助力光热电站安全运行

2017-2-20 13:57| 发布者: crystal| 查看: 1751| 评论: 0|来自: CSPPLAZA光热发电网

       CSPPLAZA光热发电网报道:随着首批光热示范项目不断向前推进,不时有各个项目进展的相关消息传来。与传统火电、水电等行业不同,光热电站储热系统采用熔盐作为传储热工质,因此整个系统虽运行温度高但系统运行压力低,并且可以实现长时间持续稳定发电。然而,由于熔盐本身的特点,很多技术难题亟待解决,这些难题主包括:熔盐熔点较高引发的管路冻堵问题,熔盐腐蚀性强导致的材料腐蚀问题,熔盐在高温条件下的不稳定性所导致的体积损失和表面损失带来的系统不稳定性和安全运行问题以及硝酸熔盐分解过程中产生的氮氧化物排放带来的环境问题等。

  从目前的技术水平来看,管路的伴热保温技术已经很好地解决熔盐冻堵问题,但是,由熔盐稳定性和腐蚀性带来的一系列问题仍给一些带来了巨大的挑战,而这也是此次示范项目需要重点验证的内容之一。为解决熔盐腐蚀问题,各项目在系统设计、材料选择、关键设备研发以及系统集成方面做了大量工作,如采用二次反射式系统设计,采用高端焊接工艺,采用耐腐蚀性能优越的材料,购买高纯度熔盐材料等措施。虽然这些解决措施尽可能地避免了熔盐腐蚀性和稳定性带来的问题,但却使整个项目的建设成本增加,并使电站的发电效率和经济性降低,同时熔盐稳定性和腐蚀性问题并未彻底解决。

  然而,想要最终解决由熔盐带来的一系列问题,我们不得不关注熔盐本身的特性。只有弄清楚硝酸熔盐的分解和腐蚀机理,发现从哪些方面控制熔盐质量,控制到何种程度,并结合系统设计、材料选择及关键设备等方面,才能经济有效地解决硝酸盐的腐蚀和稳定性问题。从理论上来说,硝酸熔盐本身的腐蚀性非常弱,且具有超过600℃下的稳定性,但在实际应用中,硝酸盐在高温环境下对一般的碳钢具有很强的腐蚀性,且在427℃时会发生缓慢分解。由此可见,熔盐的腐蚀性和稳定性问题主要是由其中的杂质引起的。熔盐中的这些杂质,主要包括Mg2+、Cl-、SO42-、CO32-等,这些离子不但使硝酸盐的腐蚀性增强,也会导致硝酸盐在较低温度下就发生分解。此类熔盐杂质在装载和运行初期,对结构材料的腐蚀非常强,然后会进入近乎线性的缓慢期。但是,随着时间的推移,各种杂质腐蚀的协同效应并不会消失,最终将威胁整个光热电站的安全运行。

  解决由杂质引起的熔盐腐蚀与分解问题,强化对熔盐质量的控制,是光热电站安全运行的重要保障。在熔盐采购环节对熔盐杂质含量提出要求非常关键,但这还远远不够。熔盐质量控制与监控是一项与光热电站运行紧密相连的长期任务,熔盐纯度、熔盐初熔装载、运行过程中产生的腐蚀产物以及系统运行环境都会对熔盐质量产生长期的影响。目前业内人士对熔盐质量控制的关注仅仅停留在熔盐纯度本身,而对熔盐的初熔装载过程以及对光热电站运行过程中熔盐的质量控制与监控的关注度不高。因此,即使熔盐纯度合格,如果不注重监控熔盐质量,极易导致熔盐在运行过程中腐蚀性增加、稳定性下降,进而危害光热电站的安全运行。

  那么,如何保证熔盐质量呢?煜志新能源认为,基于熔盐传热储能、稳定性与腐蚀性的要求,首先要搞清楚哪些因素与熔盐的稳定性与腐蚀性相关,其影响程度有多大,是否有协同效应等问题;在此基础上,根据熔盐生产、初熔装载、运行维护等各流程的特点,发展相应的熔盐控制手段与监测方法,而非简单的提高熔盐纯度或者提高设备耐腐蚀性等。也就是说,要对熔盐生产、熔融转运、运行维护等全流程进行质量控制,并采取一定的监测手段。煜志新能源针对熔盐的腐蚀性和稳定性问题给出了系列解决方案。该方案涵盖了熔盐原料的质量分析与评价,熔盐初熔、除杂和优化装载工艺,以及系统运行中的全流程熔盐质量监控与维护,能够解决熔盐稳定性与腐蚀性问题,并保障光热电站熔盐系统的安全运行。煜志的这套方案包含了新型稳定剂与缓蚀剂控制技术,结合先进的熔盐分析检测技术,对光热电站熔盐储热系统各阶段的运行情况进行监控,实现“对症下药”,通过熔盐质量检测结果,添加相应的少量稳定剂与缓蚀剂,降低熔盐的腐蚀性,增强熔盐的稳定性。

  此外,煜志还开发了一套新型的化盐工艺及装置。与传统的化盐工艺相比,在工艺前端就引入了熔盐除杂处理装置,整个系统中严格地监控各类杂质含量,在化盐阶段针对熔盐质量现状添加相应的稳定剂和缓蚀剂,充分保证了熔盐的质量。熔盐腐蚀、稳定性测试等表明,经过该化盐工艺处理的熔盐,其腐蚀性和稳定性较传统工艺有显著提升。经过反复试验论证,煜志新能源这项技术即将投入商业化应用,并进行推广,而这必将为光热电站的熔盐储热系统的顺利运行提供保障。

注:本文由CSPPLAZA会员单位上海煜志新能源供稿,经编辑整理发布,文章观点不代表本网立场。

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