首航高科光热电站吸热器为何可荣列能源领域首台(套)重大技术装备?
发布者:admin | 来源:首航高科 | 0评论 | 953查看 | 2022-05-14 15:09:02    

5月13日,国家能源局对外发布《国家能源局公告2022年第2号》,决定将“300MW级变速抽水蓄能机组成套设备”等75个技术装备(项目)列为2021年度能源领域首台(套)重大技术装备项目,首航高科100MW熔盐塔式光热电站吸热器”荣列其中。


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作为光热电站的关键设备之一,吸热器就如同光热电站的“心脏”。在整个塔式光热电站的运行中承担着吸收太阳能的至关重要的作用。它的运行可靠性及性能优劣,以及与聚光系统和储热系统的耦合都直接影响整个电站的安全与经济性。


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基于吸热器在塔式光热电站中的工作特性,其技术具有以下特点:


1)入射负荷大,局部热负荷高,且热负荷分布不均匀。


2)表面温度变化敏感。


3)直接接受太阳辐射位置表面温度高,且温度梯度变化大,热应力敏感。


4)聚光倍数高,设备表面温度高。


5)每天至少一次启停,热疲劳影响严重。


6)吸热器安装高度较高,对下降管道有较大冲击,容易产生振动。


而也因为以上特点决定了吸热器技术的难点较大,技术含量高。经过多年的探索和实践,首航高科掌握了全套吸热器的设计、生产、安装、调试技术,建立了完整的技术体系,形成了100MW级电站用吸热器核心工艺设计包。


研发设计方面


吸热器表面的聚光传热过程是一个复杂的光热聚集、转换及耦合传热过程。吸热器为外置式,其对流热损失对吸热器的热效率影响较大。所以如何解决吸热器表面瞬时热流分布,如何解决吸热器吸收多少热量,都是决定设计的基本输入条件,也是难点问题。


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根据吸热屏表面的热流密度分布,首航研发团队采用数值模拟的方法获得吸热管温度分布及热应力状况,从而保证吸热器在材料许可的温度和应力范围下运行。同时为保证吸热器流动特性达到最优效果,采用经验公式并结合流体动力学CFD分析对吸热系统的压降进行计算,不断优化吸热器结构。


生产制造方面


1.由于吸热器吸热装置工况的要求,吸热装置所用材料需要具备耐高温、耐高温疲劳等特性,开发了新型高温合金SHBG-2。


由于吸热系统面临频繁的启停及负荷速率变化的要求,云量等方面的变化也要求吸热器有较高的适应性和抗疲劳的性能。目前吸热器材料的开发对国内的企业来说是一个技术壁垒,而首航致力于可替代材料的开发研究,推进吸热器制造中核心材料的国产化。首航与宝钢合作开发了国产镍基合金材料SHBG-2,经过研发团队的不懈努力,攻克了SHBG-2难变形等工艺难关,目前已在首航建设的两个光热电站中成功使用。


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2.制造工艺创新,吸热器联箱采用自主开发的生产工艺,联箱抗疲劳性能优越。


吸热器的制造工艺中的难点在于联箱接管生产工艺及薄壁金属管的焊接,吸热器运行工况的特性决定了联箱接管具有较大的疲劳应力水平。首航经过不断的探索和试验,突破了联箱接管的生产新工艺,得到抗疲劳性能优良的吸热器联箱。吸热屏焊接生产线也采用全自动焊接,焊接过程中严格控制焊接电流,保证焊接质量。吸热屏无损检测包括100%无损检测,100%渗透检测,水压测试等工序,保证产品无缺陷,整个吸热器的设计和制造完全实现了自主。


3.结构创新,吸热器及其附属设备、管道支撑结构采用了合理的布置方式,满足支撑要求的条件下,节省重量。


由于技术创新,采用了合理的布置方式,敦煌100MW熔盐塔式光热电站示范项目中吸热塔212米转换层平台以上的设备和钢结构的重量远远小于其他项目2000多吨的载荷。


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首航高科光热电站吸热器研制过程中突破了较多的技术难关,实现了重大技术突破,且拥有自主知识产权。敦煌100MW熔盐塔式光热电站示范项目是我国首批光热示范项目中首个并网投运的项目,是目前世界上仅有在运行的两座100MW级熔盐塔式光热电站之一。该电站顺利运行已有三年,证明了其吸热器的良好性能。完整的吸热器运行控制策略,保证了吸热器在各工况尤其是突发状况下的安全稳定运行。

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