【导读】使用熔融盐作为传热工质,能在电站中实现热能的常压高温传输,不必担心设备的承压问题。而且熔融盐工质一方面可以提高电站的整体运行温度从而获得更高的效率,另一方面实现了传热和蓄热工质的一体化,减少换热设备与换热损失,也能提高系统效率。但与此同时,更高的温度对吸热器的安全相应提出了更高的要求。国家太阳能光热联盟以“微话题”的形式组织了讨论,现把各位专家发言整理如下,供您参考!
【微话题】(2017-009期)熔融盐吸热器存在哪些技术和工程风险?又该如何应对?
微友“**辉”:熔融盐吸热器应该是没风险的,主要看就看镜场水平了。风险就是若把奔驰给不会开车的司机开,给你撞废了。
微友“章**” :这个话题非常专业了,这是脑力激荡活动哈。
微友“白**” :所谓镜场水平,直观理解是设备的可靠性如何保证;熔盐吸热器不同于水吸热器,吸热管很薄。
微友“**辉” :吸热器选材结构以及热膨胀设计这些都没有问题,但若你把同样的吸热器给不同的镜场,结果可能不一样。
微友“白**IEE”:是的,运行过程也很关键。
微友“章**”:假设镜场外部条件一样呢?
微友“白**”:好的吸热器就是可以适应复杂变化的镜场。
微友“杜**”:那就是镜场和吸热器最好一家提供?耦合很重要。
微友“白**”:吸热器要有一定的安全余量。
微友“杜**”:澳大利亚Sunopti开发的聚光能流密度分布控制器,是不是就能实现这种耦合?
微友“王**”:塔式吸热器我不太懂,只听说国外有几家专业做的,但好像并不是镜场集热系统厂家做的,之所以大家觉得给一家来做,可能考虑的都是事后找责任方比较容易的因素;听说不管是镜场还是吸热器,评价好坏最终要看结果,当然过程中需要有检测、监测方案,否则结果只能是归结到特殊环境上了,反正老天包容能力大,不会推卸自己责任。就好比同样的赛车,好的赛车手可能会更爱赛车本身,如果有机会让车手参与赛车的设计、制造,相信他们会相爱更深。设计者、制造者、投资者、建设者,大家一起爱光热行业,相信自己和太阳会给我们同样的爱。新年快乐!
微友“段*”:吸热器在设计的时候是要考虑镜场的,跟镜场的配合很重要。在选材上需要考虑强度、熔盐腐蚀等因素。在做结构设计的时候需要计算吸热器的热效能,总体压降和安全性,这些都需要经过多次迭代计算和仿真优化,最终确定比较合理的panel数、管数、直径和壁厚等参数。另外,吸热器的制造加工工艺也需要注意,吸热管管壁相比常规锅炉薄很多,而且表面有涂层,加工有一定难度。至于安全性,一般吸热器厂家会提供一些参数,像最高辐射能流密度、允许最高温度,最大升温速率等等,运行的时候不要超过这些参数限制就行,吸热器系统结构上也会做一些自保护。
微友“段*”:优化方式一般可以先初算,设计一种结构,然后从换热效率,流阻,安全性等方面进行计算,在保证安全性的同时,增大换热效率,降低流阻。具体可以通过调整吸热器panel数,管数,管材参数,集箱结构,管夹结构等来实现。另外还需要考虑成本。整体计算量还是挺大的。我们目前是开发了一套软件进行反复迭代计算,再配合仿真进行优化。
微友“白**”:如何优化?是否有实验数据的支撑?个人认为:目前,最高能流密度不能被测量,温度变化可能更有效些。
微友“柴**”:那么,红外是否可监测最高能流密度?
微友“白**”:红外不能可监测最高能流密度的。热流密度测量很麻烦。
微友“段*”:辐射能流密度测量现在还是选用CCD相机配合能流计比较多。
微友“王**”:我个人认为采用红外监测是不行的。
微友“白**”:现在大面积吸热器还难以实时测得。
微友“段*”:对的。即使用CCD,精度也还是需要提高。
微友“白**”:优化设计吸热器需要实验数据的支撑,否则优化出的结果不见得实用。
微友“王**”:现在没有好的办法,可以考虑在夜间用月亮模拟太阳光线反射做一些实验!
微友“白**:数值模拟出的结果漂亮。
微友“段*:大型吸热器实验数据恐怕得找浙江中控了,他们应该有一些数据。此外,可以在实验室做一些小试的测试。
微友“白**”:是的。大型吸热器不见得布置那么多测点。
微友“段*:八达岭太阳能热发电塔式实验电站也可以做一些测试。
微友“白**”:是啊,需要做单元实验。目前国内的风险在于电脑上设计的吸热器直接用于大电站;直接上成品,然后做实验,发现问题再补救;都期待没有问题,但有些实验是不能跨越的。像国外做成了,不见得我们就能一把做成,除非买了验证过的设计技术。
微友“段*”:是的。对于这种大型装备目前也没有其它更好的实验方法,跟做大飞机有点像。不过,只要结构设计合理,工艺没有问题,运行的时候严格执行操作规范应该问题也不大,效能刚开始可以定得低一点,然后再慢慢提高。不出安全问题就行。
微友“白**”:是的。大家都普遍认为熔盐吸热器是个工程问题,没有什么可以做研究的。Solar Two的报告都公开了,直接拿来用就行了。可在实际中,一旦运行不顺,就怪镜场不给力;可是谁敢保证设计出的吸热器就能满足使用要求。
微友“段*”:对的。这个没那么简单。我们既做了熔盐储热的示范系统,也做熔融盐吸热器。两者计算量和设计难度差异相当大,都不在一个量级。
我个人认为:中国的太阳能热发电示范项目,应该推后两年甚至更长时间。只有行业中人(大家)一起慢慢努力,慢慢探索吧。本来就落后了。撸起袖子加油干才能超赶!
微友“郭**”:Sunopti solar irradiation controller 就是做这个的。但是国内目前还没理解到这个程度,似乎还不需要。目前没听说国内哪家的吸热器被烧坏了。一般认为,只要没烧坏,似乎就没必要(研究)。
微友“王**”:问题是目前发电量也没上去呀。
微友“**辉:发电量没上去也不用怕,像之前光伏、风电、火电哪个发电量倒是能达到设计值?不管他是什么原因造成的,这就是现状,我们必须面对。
微友“郭**”:澳大利亚CSIRO的吸热器就被烧坏过几次,所以Sunopti 的开发者Alex 认为这个技术很重要。在吸热器的设计阶段就应该考虑到,如果设计不合理,后期补救就打折扣了。
微友“段*”:本人同意“**辉”博士的观点,发电量可以慢慢来,先得保证安全。
微友“**辉”:要在前进中摸索改进。现状是:要么适应,要么改变,要么退出。
微友“白**”:我认为:光热协同,是未来的目标。太阳能热电站的未来就得实现聚光和吸热的协调控制,不管塔式太阳能热发电,还是槽式太阳能热发电都一样。
微友“**辉”:槽式是不是应该安全性比塔式OK?
微友“白**”:还是“四可”原则——可靠,可控,可调,可调度;槽式调控不好也会出现出口油温度跳动,否则电站根本无法收益。我觉得和聚光方式无关,目标是都得实现。
微友“曾**”:低周热疲劳也是吸热器要面对的问题。虽然吸热器的工作温度或许没有燃煤发电锅炉炉膛高,但环境工况要比后者复杂很多。
微友“段*:@“首航光热 曾” 对的。这个也是做结构设计的时候要计算的。
微友“刘**”:我为光热鼓与呼!我看见太阳能热发电行业的希望了!
再次祝大家新年快乐!事业有成!