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          電伴熱/電加熱:光熱電站流體“溫控專家”

          編輯:蕪湖市恒鑫電纜有限責任公司時間:2020-10-22

          光熱電站中,流體工質的溫度控制是重要的一個環節。這里的流體包括導熱油,熔融鹽和水等介質。其中熔鹽是具有重要意義的儲熱介質。掌握的了熔鹽,也就掌握了光熱穩定、持久發電的特點。但事實上偏偏是如此重要的熔鹽,往往成為光熱電站中最難以控制的一個環節。這也是由于熔鹽本身的特性所決定的。

           

          一、光熱電站用的是什么熔鹽?


          目前行業內普遍用作儲熱的鹽是二元硝酸鹽,為質量分數60%硝酸鈉和40%硝酸鉀的混合物。這種混合物有著多種優點,非常適于用作儲熱介質,但不可否認它也存在一些問題。

           

          表. 二元硝酸鹽的優缺點

          優點

          缺點

          易于獲得,成本相對低廉

          凝固點太高 ~220℃

          溫差較寬,比熱容大

          溫度上限僅 ~595℃

          化學性質穩定

          純度不達標時具有腐蝕性

          工作壓力低,不發生相變

          對電站控制要求高

           

          表中可以明顯看到,常用的二元硝酸鹽一個很大的安全問題在于凝固點太高,低于220攝氏度熔鹽會凝固,造成電站管路堵塞凍結,嚴重影響電站正常的運行。

           

          二、光熱電站溫度控制解決方案:電伴熱/電加熱


          我們都知道,電流通過導電材料會產生熱量升溫,一部分電能轉換為熱能。因此為了解決這個問題,電伴熱/電加熱方案被引入到光熱電站中來。通過電加熱器加熱儲罐中的熔鹽,或者通過鋪設加熱線纜,來達到保證流體管路、閥門、儲罐等溫度的作用。

           

          兩者區別在哪呢?簡單理解,電伴熱耗能低,均勻放熱來達到保溫防凍作用,而電加熱功率高很多,主要用于集中在某點或某區域的主動加熱。二者在光熱電站中都能夠實現保溫,功能類似。目前電伴熱方案在光熱電站中運用更加普遍。

           

          事實上,電加熱和電伴熱方案早已在傳統的油氣等其他行業有所運用,技術方案十分成熟。


          三、我國光熱發電項目中的溫控應用場景


          由于國內大部分光熱電站都建在西北地區,在冬季環境溫度可低值零下幾十攝氏度,因此針對不同流體介質的保溫、伴熱/加熱就顯得極為重要。

           

          光熱電站中,水工質的伴熱需求溫度是12℃,導熱油需要維持在50℃,熔鹽安全溫度在260℃。因此,在這些介質流經的管道和閥門、儲熱罐、儀表儀器等地方需要格外注意保溫和熱補償。


          通常,熱熔鹽罐和管道的溫度需要維持在600℃左右的溫度,冷熔鹽罐和管道需要維持在300℃左右的溫度。

           

          電加熱/伴熱需要保證儲罐內熔鹽溫度正常。常溫下,在流體進入空管之前,也需要將管道溫度加熱到指定溫度。例如每天塔式熔鹽電站熔鹽首次上塔的時候。

           

          新型的槽式熔鹽電站比塔式熔鹽電站回路管道更長,管道凍結堵塞風險更高,因此更加需要注意敷設伴熱帶來保證管內熔鹽溫度。傳統槽式導熱油電站中雖然油溫的安全溫度要低,但在電站停運等情況下仍然需要控制好管道內溫度。

           

          四、電伴熱/電加熱如何配置?


          環境溫度、流體介質的維持溫度、最高溫度,管道或設備的尺寸等因素都影響電伴熱和電加熱的選擇和匹配。

           

          實際中,根據介質溫度和升溫時間的需求,結合電伴熱的發熱功率,保溫材料和厚度,導熱系數,管道材料和厚度等參數,即可計算出需伴熱的地方需要補償多少熱量,從而得出安裝伴熱帶的數量和溫度閾值。

           

          但在設計時,伴熱溫度需要設置合理,既不能太低,也不能過高。過高的伴熱溫度會增加整個電站廠用電比例,增加不必要的成本;對于管道閥門、儀表等設備來說,尺寸和形狀的參數也決定了伴熱的敷設設計和溫度。


          五、投資和成本優化空間幾何?


          電伴熱系統(線纜+控制系統)的投資并不高,僅占電站總投資的1~3%,但這并不說明其不重要。由于傳儲熱流體的本身性質,一個好的電加熱、伴熱系統的設計和配置才能為光熱電站的安全運行保駕護航。

           

          但是由于電伴熱系統需要消耗廠用電,因此,盡可能降低這方面的用電量也是提高電站經濟性的一個要點。在設計時,伴熱溫度的選取、敷設線路的選擇、采用更優質的保溫材料都能對成本起到優化作用。

           

          電加熱/電伴熱系統需要根據項目情況來定制,因此提前和設計院、EPC等設計施工方溝通確認,盡早確定參數和圖紙,則會大大降低后期伴熱系統設計和供貨的風險,從而節省投資。


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