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国产新型双层熔盐储罐将获首次商业化应用

2018-3-21 11:40| 发布者: cecilia| 查看: 1321| 评论: 0|原作者: 本网记者Cecilia|来自: CSPPLAZA光热发电网

  CSPPLAZA光热发电网报道:近日,据中国成达工程有限公司(以下简称成达工程)方面透露,由该公司与江苏鑫晨光热技术有限公司合作研发的新型双层熔盐储罐产品已成功中标玉门鑫能50MW塔式熔盐光热发电示范项目,现已进驻项目现场开始施工安装,预计将于2018年下半年具备熔盐充装条件。

 

  当前在全球范围内,熔盐储罐的结构设计一直以来均为常规的单层罐设计。这也是新型双层熔盐储罐产品的首次商业化电站应用,若实际应用效果显著,将对熔盐储热的设计产生重大影响。

 

  何为双层熔盐储罐?成达工程相关技术负责人对CSPPLAZA记者表示,这是一种采用了独特双壁夹套结构的新型熔盐储罐,通过双壁夹套结构,使高温熔盐的承纳能力、隔热保温、机械强度保障得以巧妙地分摊于内罐和外罐,可有效解决传统大型熔盐储罐目前所面临的难题。

 

  高温熔盐储罐设计的技术难题

 

  在配置储热系统的光热发电项目中,大型熔盐储罐作为熔盐储热系统的核心设备,对整个光热项目的稳定运行起着举足轻重的作用,熔盐具有高熔点、强腐蚀性等特质,使得系统的运行工况条件非常复杂,对大型熔盐储罐的设计难度与安全性提出了更高挑战。此前,美国新月沙丘光热电站与西班牙Gemasolar光热电站均因储罐故障而停运数月,造成巨大损失,已为业内敲响警钟。

 

  首先,相对于其他介质,熔盐的运行温度更高,更有利于提升光热电站的整体运行效率,但运行温度的升高导致了熔盐储罐的设计温度随之升高,且已经超出国内外一般储罐的设计标准和规范。另外,熔盐储罐设计温度的升高又导致了制造储罐的金属材料在设计温度下已经进入蠕变区,其性能大幅降低,使得储罐的整体稳定性与可靠性下降。

 

  其次,配制储热系统的光热发电项目在白天高温运行,在夜晚则进行保温循环,储热系统在24小时之中,将至少承受1次温差高达280℃的热冲击载荷。熔盐储罐初次充装熔盐的温度一般为300~350℃,此时处于常温态的储罐的筒壁和底板将承受巨大的热冲击载荷,造成储罐筒壁和底板变形开裂的安全隐患。

 

  因此,在初次充装熔盐之前,对熔盐储罐进行预热,是保护储罐、延长其使用寿命的关键。然而,通过模拟计算发现,由于储罐尺寸规格大,常规通入热风的方法很难实现储罐罐体的均匀预热。并且,由于操作温度高,且储罐罐体各部位温度有差异,因此易在储罐罐体各部件间产生较大的温差应力,加剧了熔盐储罐泄露的风险。而当熔盐储罐发生泄漏时,高温熔盐又会对电站安全以及周围环境造成相当严重的危害。

 

  此外,在光热电站储热系统中,储罐满罐至空罐的操作周期比常规的石油化工等储罐频繁很多(每天1次),因此必须分析材料的高温疲劳问题;为了避免或减少熔盐储罐的散热损失,也必然需要使用很厚的保温材料,但过厚的保温隔热材料的支撑固定较为困难,且易受到风、雨、雪等天气的影响,因此隔热材料在实际应用中需要经常性的维修保养且难以维持较长的使用寿命。

 

   新型双层熔盐储罐优势明显

 

  目前世界上已经投入商业运营的大型熔盐储罐,大都采用单壁罐结构,成达工程通过研究与分析发现,这样的结构不能完全解决上述储罐的应用难题,特别是在运行温度在550摄氏度的光热电站储罐上尤其明显(常规导热油传热熔盐储热的储罐运行温度在400摄氏度以内,采用熔盐作传热工质的电站的储罐运行温度在550摄氏度左右,工况更为复杂),因此开发了采用独特的双壁夹套结构的新型熔盐储罐。经过经济性比较,新型储罐的初期投资费用仅比传统储罐略高5~10%。

 

  据了解,这种新型熔盐储罐采用了革新型的内罐结构,可彻底解决高温拱架的耐温问题,且内罐无需支撑拱顶、平台、隔热保温材料的重量,大幅降低了罐壁因轴向压缩而失稳的可能性。

 

  另外,当采用先外罐后内罐的施工次序时,内罐具备较好的施工焊接条件。至于外罐,罐体材料全部可以使用普通碳钢材料,因此可显著减少耐热耐腐蚀不锈钢的用量。而且所有的保温隔热材料将受到外罐的保护,理论上可以作到与储罐等寿命,终身免维护,从而大大降低运行成本。

 

  值得一提的是,成达工程针对该双层储罐专门开发了三项新技术,分别为:新型预热技术,确保储罐整体均匀预热,节省预热时间和费用;储罐泄漏检测技术,可及时应对可能的泄漏风险;特殊的泄漏处理技术,给倒罐和事故处理提供了可贵的缓冲时间,从而避免了熔盐泄漏对周边环境的危害,理论上无需进行储罐区域地面防渗处理以及设置围堰。

 

关于中国成达工程有限公司: 

 

中国成达工程有限公司(原化工部第八设计院),是以设计为主体实行工程总承包的国际型工程公司。在石油天然气、纯碱、氯碱及煤化工、电力、环保等多个领域拥有雄厚的技术实力和丰富的工程经验。在国内已完成上千个项目,海外也已执行了包括100万千瓦火力发电在内的30余个工程项目,业绩遍布五大洲10余个国家和地区。 

 

中国成达工程有限公司在熔盐生产以及使用熔盐作为高温热载体方面拥有30年的工程经验,对于各种高温、强腐蚀介质场所,拥有专业的分析计算软件和成熟可靠的系统解决方案。

 

2016年11月21日,中国成达工程有限公司成功签署玉门鑫能光热第一电力有限公司5万千瓦光热发电项目熔盐储热系统的工程设计合同。该项目为国家首批太阳能光热发电示范项目之一。 

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