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熔盐阀
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  • 我公司是国内唯一一家能提供光热集热储热系统高温熔盐仪表阀厂家。熔盐阀产品包括槽式菲涅尔式集热场高温熔盐调节阀、关断阀、仪表阀;塔式高温熔盐调节阀、关断阀、仪表阀及特殊位置调节阀。

    塔式特殊位置高压差抗冲刷抗汽蚀调节阀

    塔式熔盐太阳能光热发电集热储热换热过程是将290℃的冷熔盐从冷储热罐中抽出至位于塔顶的集热器,被加热到565℃,然后借重力回到热熔盐储热罐中,再由热盐泵抽出经过蒸汽发生器系统而产生高温高压蒸汽来驱动汽轮机发电系统发电。在日落时,将整个管路中的熔盐回收至熔盐罐;在次日系统重新运行时,通过熔盐管道上环绕电阻丝先对整个管道进行预热,达到预定温度后才充入熔盐。

    冷熔盐在上塔管路中,设置熔盐调节阀控制熔盐流量压力,通过流量严格控制集热器出口的熔盐温度。在运行过程中,每天气象条件不是一成不变的,如云层的。这就要求该调节阀长期运行下不但要准确控制进集热器的熔盐流量,而且集热器侧的压力要保持在设计允许的范围。否则无论是流量还是压力的误差,都会影响到集热器的安全运行,严重时发生生产事故。

    50MW的机组塔高一般在180~200米,被加热到565℃的熔盐通过下降管回到熔盐热罐。熔盐在进热罐的管路中同样设置熔盐调节阀来控制进热罐熔盐的压力。这时调节阀阀前压力不会低于5MPa,热熔盐进罐必须控制在0.3MPa以内。罐体是由钢板焊接起来的,熔盐流体的冲击力及调节阀出现的震动带来管道的震动,或许会导致储热罐体焊缝裂开,引起熔盐小规模泄漏,严重时威胁到整个罐体的安全,长期下去后果可想而知。

    基于光热发电熔盐系统的特殊性,这些位置熔盐调节阀必定是高压差。高压差必然导致高流速,而高流速又带来振动、冲刷汽蚀、噪声等严重问题。

    熔盐调节阀中产生的汽蚀空化冲刷现象是肯定存在的,融熔状态的熔盐在阀内部进入节流部位时压力骤然下降,在通流截面面积最小处压力降至最低,当这一压力低于当前温度下流体的饱和蒸汽压时,部分液体会出现汽化,形成大量微小的汽泡,当融熔状态的熔盐流过节流口压力回升时,这些汽泡又发生破裂回到液态,对阀体和阀芯等部件产生冲击并带来噪声、振动等危害。

    创新迷宫式结构其核心节流部分由多个开有迷宫式沟槽的金属盘片叠加而成。流体流经迷宫流道中经过多次碰撞转折,消耗能量,在逐级降压过程的同时,使流速也得到了控制。多级套筒式调节阀降压级数可以设计得较大,降压能力与串级式相比较强,能够胜任高压差的场合。其特点在于:迷宫流道的拐弯级数就是迷宫式调节阀的降压级数,一般可达十几到二十几级,所以迷宫式多级降压结构是常见多级降压调节阀中降压能力最强的;出色的抗汽蚀冲刷及消声减振性能,多级拐弯迷宫式流道可以有效地控制流体流速,避免空化、噪声及振动等不良现象的发生;过使用不同形式的迷宫盘片进行组合,迷宫式调节阀可以达到不同的流量特性调节曲线;迷宫式盘片制造精度要求很高,一般由司太立合金堆焊,有较长的使用寿命;安装与维护比较简便,盘片易更换;迷宫式流道针对流体介质进行改进,迷宫流道不易发生堵塞。

    从以上几种调节阀进行比较,可以看出单座式调节阀与串级式多级降压不适应光热发电特殊位置的基本要求。多层套筒式调节阀由于熔盐与蒸汽的特性不同,存在着冲刷风险,使用几个月时间后,还是会出现小范围的汽蚀和较严重的冲刷现象。创新迷宫式调节阀基本上不会出现震动,再通过对流道进行改进后,加上有效的伴热措施,不易产生堵塞,同时保证了长期运行阀后进罐的压力保持在可靠的范围之内。

    通过以上分析,我们认为冷熔盐上塔与热熔盐回到熔盐热罐管路中所设置的熔盐调节阀应选择创新迷宫式结构调节阀。调节阀在各个位置的不同所产生的作用也是不同的,设计单位在选型的时候应该根据该阀在所在的位置所起的作用进行选型,调节阀厂家设计时除了考虑设计单位提出的参数外,还应该着重考虑熔盐的最大饱和蒸气压,才能生产出合格的熔盐调节阀。

    熔盐截止阀则可用于槽式菲涅尔式集热场高温熔盐的调节关断。

    熔盐阀的可靠性安全性是槽式熔盐电站的成功关键

    传统槽式为槽式导热油,熔盐槽式(包括菲涅尔熔盐)主要区别是把传统导热介质换成熔盐,减少了一次油盐换热,由于熔盐的使用温度可以达到565℃,可以带来更高的蒸汽温度,可以提高汽轮机的效率,提高发电量。同时也降低了储热系统容量和投资。采用熔盐作为传热储热介质,后续的集热储热系统设计的温度变得更高,集热储热岛设备的耐温、耐腐蚀可靠性要求更高。

    业界普遍认为由于熔盐槽式(包括菲涅尔熔盐)电站储热、换热系统设备、管路众多,分散布置,对于设备本身及防凝系统都是很大的考验,其实从国内外试验回路的情况来看,更多的问题还是出现在熔盐阀以及相关的测量计量设备的附件上,而且是客观存在着的,假如像试验回路上这些熔盐阀频频出现问题,整个电站运行本身就很困难,且频繁的问题还会导致防凝系统失效,导致整个电站停运,甚至设备报废。

    熔盐槽式国内外处于试验阶段,以一个5万千瓦的槽式熔盐电站为例,熔盐管路长达100多千米,就集热岛每个回路起码设置一个进口调节熔盐阀,出口熔盐关断阀和排盐阀,152个回路上设置着四百个熔盐阀,加上安装在仪表上的熔盐几百个仪表阀,如果哪个熔盐阀出现失效或故障,该回路就得停运排盐更换阀门,同时几个或者更多同时出现问题的可能还是存在的,由于现在的示范项目都采用进口熔盐阀,进口产品价格高交货周期长,备件不可能采购得太多,如果没有备件,该回路就得停运几个月甚至更长时间,这样电站就很难正常运行,更不能谈收益了。

    业界大多数人说如何实施经济的可靠的防凝措施是槽式熔盐电站的成功关键。

    槽式熔盐晚上排空目前还没有相对成熟的设计和经验,基本上采用热熔盐隔段时间通过熔盐泵打到管道慢速运行,让管道及管道上相关设备温度保持在熔盐的熔点之上,不会因为温度的下降导致熔盐结晶,再者管道及设备设置电伴热,管道的冻堵几率也是较小的。对于集热岛的集热管与聚光系统运行故障几率很小,因此,槽式熔盐主要故障应该出在熔盐阀上面。

    熔盐阀的可靠性安全性是槽式熔盐电站的成功关键。

    熔盐阀的可靠性安全性主要体现在阀的本身质量和防凝措施。

    熔盐阀自身的可靠性安全性是首要关键,一个本身有问题的熔盐阀防凝措施再好也是没有用的。熔盐阀在其工况下存在着介质高温、介质腐蚀、介质熔点较高、长期冷热交变及自然气候的冷凝现象等问题,现实中的熔盐阀是不堵即漏,阀门内漏外漏、阀杆变形、汽蚀等现象普遍存在。因此我们必须攻克熔盐阀防冻堵技术、熔盐阀高温调节可靠性技术、高温防腐蚀密封技术、冷热交变材料匹配技术、高温热应力评定和最大饱和蒸汽压测定、电伴热设计技术。

    其次做好熔盐阀的防凝措施确保熔盐阀的可靠性安全性。目前大家普遍认为阀门的防凝与管道的伴热一起做,通过伴热带给熔盐阀加热,如果熔盐阀伴热拿出来单独做一个系统,给项目增加了一定的投资。其实熔盐阀与管道的伴热是有很大本质上的区别,管道半身完全在保温层的包裹中,管道本身壁厚比较薄,伴热带可以满足要求,不会导致管道残留的熔盐不至于结晶。但熔盐阀与管道有着很大的不同,首先熔盐阀的阀杆及阀体支架无法做保温措施,等于是一个散热体;其次由于阀门是个承压件,温度压力等级与阀体壁厚有很大的关系,小口径阀门都采用锻造体,即使是大一点的口径采用铸造体,壁厚都在十好几个厚;其三受到阀体的体积影响,缠绕在阀体上的伴热带是有限,一米的伴热带正常的功率在80W左右,我们曾经在DN100的熔盐阀做过试验,阀体保温层200mm,常温下要让阀体温度升到280℃,需要用时18~20个小时,假如遇到一个回路检修重新运行,需要回路管道上设备的温度要上升到熔盐的熔点之上才能注盐,那采用这种伴热方案,就得等上近二十个小时,浪费太多时间;阀体在没有伴热的作用下从280℃自然降到230℃,用时2个小时左右。从实验情况来看,对于DN100以下的熔盐阀,阀体的散热量大于补充的伴热量,采用伴热带做熔盐阀的防凝带有一定的风险的;其四管道一般是不会出现问题的,不需要更换,作为熔盐阀肯定是有更换的时候,如果伴热与管道伴热连在一起做,更换阀门时势必会破坏到管道的伴热线,造成不必要的麻烦。

    针对槽式熔盐集热岛熔盐阀的问题,我们公司通过与科研单位合作,研制的具有自主知识产权的新型熔盐阀,其独特的结构特点是熔盐阀的结构设计为Y型,近似直线的流道和自清洁防汽蚀的阀芯设计,减少压降,消除沉降作用和腐蚀作用,有效防止熔盐残留;波纹管设置在阀腔内,受压及温度一致,阀杆长度较T型阀低得多;没有阀帽、垫片或压力密封件,阀杆具有四道密封,保证介质不会外漏,确保熔盐阀的可靠性和安全性。同时我们的熔盐阀采用一个系统单独伴热和独立控制系统,方式采用电加热。通过与电加热器厂家合作,计算阀体的合理伴热功率,减少电站厂用电。我们采取一个PLC连接相邻的几十个熔盐阀,一个点对应一个熔盐阀,然后PLC通过远程信号与中控连接,当伴热出现故障时,检查PLC就能及时找出伴热故障的熔盐阀,方便检修维护,确保了熔盐阀的防凝措施的可靠性安全性。

    一个槽式熔盐电站,如果集热岛能正常运行,常规岛和储热换热岛和塔式基本一样的,就可以说槽式熔盐是成功的,只是发电量达到设计值和其他技术路线一样,要通过较长时间的各个系统的联合调试了。

    实施经济的可靠的防凝措施是槽式熔盐电站的成功关键,说到底还是熔盐阀的可靠性安全性是槽式熔盐电站的成功关键。

  • 供货项目 供货量 供货完成时间 项目简介 备注
    某10MW试验项目改造 1 正在执行 高压差,阀后在不同流量情况下压差保持很低,可替代进口产品
    中科院上海应用物理研究所高温熔盐试验平台 3 2017年6月 熔盐试验平台
    兰州大成10MW实验回路 7 2017年5月 50MW电站试验回路
    中海阳 高温熔盐试验平台 7 2016年10月 中海阳实验室
    浙大能源所 塔式光热发电实验回路 23 2017年6月 山东电力三公司委托建设塔式光热发电试验回路
    玉门鑫晨50MW光热电站 4 正在执行 玉门鑫晨50MW示范项目 调节阀
    中科院上海应用物理研究所 4 正在执行 MCSH超高温熔盐调节阀
  • 联系人:陈国栋

    联系手机:13911358877

    公司电话:020-30357909

    公司地址:北京市房山区良乡经济开发区建设路18号创新谷4层

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