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CSPPLAZA光熱發電網訊：“熔鹽控制閥的可靠性和安全性就關乎整個電站的正常運行和效益保證。一旦關鍵部位出現故障，就會導致整個電站停運。”近日，在2019第六屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會上，北京佳潔能新節能技術有限公司（簡稱“佳潔能”）董事長陳金環如是說。

他(ta)表示，把傳統的導熱(re)(re)介(jie)質(zhi)換成熔鹽，帶來了更高的蒸(zheng)汽溫(wen)(wen)度和更高的汽輪機的效率，降低(di)了儲熱(re)(re)系統的容量和投資。與(yu)此同時，集熱(re)(re)儲熱(re)(re)系統的設計溫(wen)(wen)度也(ye)提高了，這對集熱(re)(re)儲熱(re)(re)島設備的耐(nai)(nai)高溫(wen)(wen)、耐(nai)(nai)腐蝕性能提出了更高的要求(qiu)。

目前，國(guo)內(nei)9個示范項(xiang)目的熔(rong)鹽閥(fa)(fa)約90%以上都(dou)采用國(guo)外(wai)品牌，常見問題(ti)主要(yao)有(you)閥(fa)(fa)門動作卡澀、閥(fa)(fa)桿變(bian)形(xing)、閥(fa)(fa)芯閥(fa)(fa)座沖刷(shua)、汽蝕、熔(rong)鹽泄漏以及波紋管損(sun)壞。其中，熔(rong)鹽控制閥(fa)(fa)還存在一系列技術(shu)瓶頸，主要(yao)包括：熔(rong)鹽熔(rong)點太(tai)高、容易產生結(jie)晶(jing)固化(hua)；高溫、頻繁熱載(zai)荷變(bian)化(hua)；晶(jing)間(jian)腐蝕、沖刷(shua)；高壓(ya)差或汽蝕；密封泄露(lu)；伴(ban)熱問題(ti)。

圖：陳(chen)金環在大會上發言

會上，陳金環重點介紹了塔(ta)式大壓差(cha)熔鹽(yan)調節(jie)閥以及(ji)熔鹽(yan)控制閥需(xu)要關注的問(wen)題。

一、塔式大壓差熔鹽調節閥

據陳金環介紹，熔鹽(yan)的物性與(yu)水蒸(zheng)汽有著較(jiao)大的區(qu)別，高溫、高壓差、流速、腐蝕或(huo)相變(bian)等因素會構成嚴酷的工(gong)況(kuang)。他列(lie)舉(ju)了幾種可能(neng)出(chu)現的問(wen)題：

※ 沖刷：將損壞密封件，導致流量(liang)不可(ke)控；

※ 汽蝕：同樣將損壞密封件，嚴重時(shi)甚至會擊(ji)穿殼體；

※ 振動：影響系(xi)統穩定運行，還將造成噪聲(sheng)和(he)泄(xie)漏；

※ 高噪聲：損失動力，消耗能源；

※ 調節不穩定：系統無法正常運行。

此外，高(gao)壓差必將導(dao)致高(gao)流(liu)速(su)，高(gao)流(liu)速(su)又將帶(dai)來振動、沖刷(shua)、噪聲等一系列(lie)嚴(yan)重問題。

陳金環還介紹(shao)了佳潔能研發的一(yi)種采用循環對(dui)流的熔(rong)鹽大(da)壓差調節閥，它具備以下幾(ji)項(xiang)優(you)勢：

①創新流速控制和最有效降壓效果：流體在盤片內部經過轉彎、碰撞后消耗能量(liang)，逐級(ji)降(jiang)壓(ya)減速。壓(ya)力可以從30MPa以上降(jiang)到1.0MPa。

②抗堵塞、抗卡死：熔鹽會有(you)一定的(de)雜質，而這款熔鹽調節(jie)閥采用循環對流盤片進(jin)(jin)口截面(mian)積尺寸與出(chu)口相同的(de)設計，這樣熔鹽中的(de)大顆(ke)粒就不(bu)(bu)(bu)會進(jin)(jin)去，小顆(ke)粒也不(bu)(bu)(bu)會卡在流道內部，同時盤片里(li)的(de)流道為圓環形，能(neng)夠保證(zheng)雜質不(bu)(bu)(bu)會堆(dui)積，長(chang)期下來不(bu)(bu)(bu)會發生堵塞。

③抗沖刷：采用(yong)高進低出(chu)結構，出(chu)口熔鹽(yan)的(de)壓力(li)、流速已經(jing)達到了設計值，對于閥座、密封面不會再(zai)產生(sheng)沖刷(shua)。這(zhe)樣就能保證這(zhe)個閥長期使用(yong)不會泄露(lu)。

陳金環(huan)表示，該(gai)熔鹽調(diao)節閥(fa)在某10MW的(de)示范項目使用了一年(nian)多，沒有出現過沖刷和汽蝕(shi)的(de)現象。

二、關于熔鹽控制閥的幾個問題

1.壓差與選型

陳金環(huan)指出，正確選(xuan)型是熔鹽(yan)閥(fa)(fa)可(ke)(ke)靠長期無故障運行(xing)的保(bao)證。他(ta)總結道，在儲熱(re)、換(huan)熱(re)管道，由于受到位置(zhi)限制(zhi)(zhi)，不能選(xuan)擇Y型控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)，需采用Globe閥(fa)(fa)。一(yi)般(ban)壓差(cha)(cha)小(xiao)于1MPa時，可(ke)(ke)以采用拋(pao)物線型的單(dan)座閥(fa)(fa)，當壓差(cha)(cha)在1MPa~2.5MPa之間的時候，應選(xuan)用籠式閥(fa)(fa)芯(xin)，而(er)且它(ta)的流(liu)(liu)動方(fang)向為流(liu)(liu)開，若壓差(cha)(cha)在2.5MPa及以上，建(jian)議選(xuan)用循(xun)環(huan)對(dui)流(liu)(liu)這種調(diao)節閥(fa)(fa)，因為籠式調(diao)節閥(fa)(fa)只能控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)流(liu)(liu)量(liang)，無法做(zuo)到降壓、減速。

2.閥桿密封是否采用波紋管密封

陳金環認為，閥(fa)(fa)(fa)桿(gan)(gan)波(bo)紋管密封(feng)是最有效的選擇。“從權威的統計來看，所(suo)有的閥(fa)(fa)(fa)門，包括汽水(shui)閥(fa)(fa)(fa)門，90%以(yi)上(shang)的泄露都是來自于閥(fa)(fa)(fa)桿(gan)(gan)密封(feng)”，陳金環介紹(shao)道(dao)，“閥(fa)(fa)(fa)桿(gan)(gan)不(bu)(bu)采(cai)用波(bo)紋管密封(feng)，同樣需要(yao)加(jia)長閥(fa)(fa)(fa)蓋(gai)，并將閥(fa)(fa)(fa)桿(gan)(gan)填料處(chu)的溫度要(yao)控制在(zai)填料允(yun)許值范圍。同時(shi)，為防止熔鹽在(zai)閥(fa)(fa)(fa)蓋(gai)以(yi)上(shang)的部分結晶，加(jia)長閥(fa)(fa)(fa)蓋(gai)需要(yao)采(cai)取伴熱(re)措施，且(qie)需要(yao)定(ding)期更換閥(fa)(fa)(fa)桿(gan)(gan)填料，其(qi)價格也不(bu)(bu)便宜。另外，由(you)于熔融(rong)狀態的熔鹽具(ju)有很強的滲透性，幾(ji)個月時(shi)間閥(fa)(fa)(fa)桿(gan)(gan)密封(feng)就(jiu)會(hui)產(chan)生泄漏，容易產(chan)生安全事故。既然(ran)兩種(zhong)形(xing)式都要(yao)伴熱(re)，還不(bu)(bu)如采(cai)用閥(fa)(fa)(fa)桿(gan)(gan)波(bo)紋管密封(feng)，運行會(hui)省掉很多(duo)麻煩(fan)事。”

3.閥座閥芯閥桿硬度問題

陳金環表示，如果(guo)密封(feng)材(cai)料太軟，很(hen)容(rong)易出現(xian)壓(ya)痕，但如果(guo)密封(feng)材(cai)料硬(ying)度(du)高卻很(hen)薄就很(hen)容(rong)易崩裂，因此(ci)，選擇堆焊材(cai)料不(bu)科學會導致閥內件沖刷、汽蝕及(ji)閥桿變(bian)形等。

比如(ru)，選(xuan)擇滲氮等“表面硬(ying)化”處理工(gong)藝，硬(ying)度(du)雖然上去了(le)，但是(shi)韌(ren)性下(xia)降，反而容易(yi)崩裂，也(ye)不利于今后的密封面修(xiu)復。

4.流速與腐蝕的關系

光(guang)熱(re)發電(dian)采用的二(er)元鹽，其溫(wen)度在500℃流(liu)速(su)每秒6米(mi)時(shi)應該(gai)是(shi)(shi)一(yi)個臨界(jie)點，隨著溫(wen)度和(he)流(liu)速(su)的增(zeng)加，熔融狀態(tai)的二(er)元熔鹽氧化腐(fu)蝕性成倍增(zeng)大。在熔鹽工況下，籠(long)式閥芯用不了多(duo)長(chang)時(shi)間就(jiu)出現腐(fu)蝕沖刷，其原(yuan)因就(jiu)是(shi)(shi)籠(long)式閥主要是(shi)(shi)調(diao)節流(liu)量而不能降壓(ya)和(he)降速(su)。

5.熔鹽成份不同，如何選擇密封面材料

為(wei)了達(da)到(dao)一定的(de)(de)(de)硬度(du)，通(tong)常(chang)會對熔鹽(yan)(yan)閥(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)閥(fa)(fa)(fa)座與閥(fa)(fa)(fa)芯(xin)堆(dui)焊其(qi)他合金材(cai)料(liao)。陳金環介紹道：“通(tong)過(guo)試驗(yan)，我們發現不(bu)(bu)同(tong)(tong)成分的(de)(de)(de)熔鹽(yan)(yan)對相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)堆(dui)焊材(cai)料(liao)有著(zhu)不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕性。比如，二元鹽(yan)(yan)通(tong)常(chang)采用ST6來堆(dui)焊，但(dan)是(shi)這(zhe)種堆(dui)焊材(cai)料(liao)如果用于氯(lv)鹽(yan)(yan)等其(qi)他成分的(de)(de)(de)鹽(yan)(yan)，只需要兩個月就把(ba)堆(dui)焊的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)腐(fu)(fu)蝕透了。所以(yi)要針(zhen)對不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)鹽(yan)(yan)選擇堆(dui)焊材(cai)料(liao)，才能保(bao)證熔鹽(yan)(yan)閥(fa)(fa)(fa)閥(fa)(fa)(fa)芯(xin)閥(fa)(fa)(fa)座不(bu)(bu)受到(dao)腐(fu)(fu)蝕。”

6.控制閥流量的調節

由于(yu)電站(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)壓力平衡(heng)和熱平衡(heng)的(de)(de)(de)(de)(de)要求(qiu)，每個(ge)回路(lu)進口(kou)調(diao)節閥(fa)設(she)計(ji)參(can)數(shu)是一樣的(de)(de)(de)(de)(de)。不論(lun)采用何種特(te)性的(de)(de)(de)(de)(de)控制(zhi)閥(fa)，控制(zhi)閥(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)量(liang)(liang)都(dou)會隨開度的(de)(de)(de)(de)(de)變化而(er)變化。那么在控制(zhi)閥(fa)相(xiang)(xiang)同(tong)開度的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)，每個(ge)出口(kou)流(liu)量(liang)(liang)應該相(xiang)(xiang)同(tong)或控制(zhi)在允許的(de)(de)(de)(de)(de)誤差范圍之(zhi)內，否則(ze)會給現場調(diao)試帶來非(fei)常大的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)作量(liang)(liang)。這就要求(qiu)閥(fa)門制(zhi)造商(shang)要有嚴格的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)量(liang)(liang)測試手段，保證每個(ge)閥(fa)門出廠的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)量(liang)(liang)曲線誤差控制(zhi)在很小的(de)(de)(de)(de)(de)范圍。

7.控制閥采用蝶閥的優缺點

陳(chen)金環認為，控制閥采用(yong)蝶閥的形式有(you)缺點也有(you)優點：

缺點：

● 熔鹽介(jie)質(zhi)閥(fa)門采(cai)用蝶閥(fa)形式，閥(fa)桿泄(xie)漏是肯定的，如果(guo)是主管，泄(xie)漏量會比較大；

● 作為流(liu)量調節精(jing)確度(du)不(bu)高；

● 如果是(shi)通徑DN200以下的閥(fa)門，閥(fa)板(ban)整體結構太厚，流阻大。

優點：

● 造價比(bi)截(jie)止閥低(di)幾倍；

● 閥體重量輕，便于安裝。

8.控制閥伴熱問題

“控(kong)制(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)的(de)伴熱一般位(wei)于閥(fa)(fa)蓋以上部分，保(bao)證閥(fa)(fa)桿(gan)和(he)波(bo)紋(wen)管上熔(rong)鹽不凝固，如果熔(rong)鹽結(jie)晶，一個行程足(zu)以損壞閥(fa)(fa)桿(gan)和(he)密(mi)封件、波(bo)紋(wen)管”，陳金環建議，“溫(wen)度傳感器的(de)位(wei)置(zhi)要(yao)合理(li)，要(yao)能(neng)夠反(fan)應(ying)內(nei)部切實(shi)的(de)溫(wen)度，確保(bao)溫(wen)度在所有運行狀(zhuang)態下，都保(bao)持在規(gui)定的(de)限制(zhi)(zhi)內(nei)。同時，溫(wen)度傳感器在中控(kong)室要(yao)有一個系統用于報警(jing)，這樣可(ke)以及時地發現問(wen)題(ti)、解決問(wen)題(ti)。”

據陳金環(huan)透露，佳潔能正在與合(he)作方聯合(he)開發一項(xiang)熔(rong)鹽閥(fa)(fa)控制(zhi)保(bao)(bao)護系統，“我們(men)將某(mou)個電站(zhan)熔(rong)鹽閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)扭矩(ju)數(shu)(shu)據、伴(ban)熱(re)的(de)(de)(de)溫度數(shu)(shu)據以及(ji)波(bo)紋管(guan)的(de)(de)(de)監(jian)測數(shu)(shu)據，通(tong)過(guo)5G網絡進(jin)行(xing)數(shu)(shu)據匯(hui)總分析。以此來實時地提供熔(rong)鹽閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)故障(zhang)預警，保(bao)(bao)證熔(rong)鹽閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)正常運(yun)行(xing)，避免(mian)它的(de)(de)(de)損壞。”

目前，佳潔(jie)能已經具備年產(chan)2000臺套(tao)的(de)熔鹽閥生產(chan)能力，其熔鹽控制閥已參與國內多個(ge)項目，包括(kuo)中海陽高溫熔鹽試驗平臺、蘭州大成50MW光(guang)熱(re)(re)項目集熱(re)(re)島(dao)先期運(yun)行系統、中國科學(xue)院上海應用物理研究(jiu)(jiu)所熔鹽試驗多個(ge)回路、浙江大學(xue)熱(re)(re)能研究(jiu)(jiu)所塔式光(guang)熱(re)(re)發(fa)電(dian)試驗回路、玉(yu)門鑫能50MW光(guang)熱(re)(re)發(fa)電(dian)示(shi)范(fan)項目、某(mou)10MW示(shi)范(fan)項目以及(ji)某(mou)50MW光(guang)熱(re)(re)發(fa)電(dian)示(shi)范(fan)項目。

除(chu)熔鹽閥外，佳潔能還(huan)提供(gong)(gong)了國內第一套光熱(re)發電(dian)(dian)汽輪機(ji)旁路，應(ying)用于(yu)北京(jing)兆陽張家口一號15MW光熱(re)項目，并(bing)向(xiang)青(qing)海某50MW光熱(re)項目發電(dian)(dian)島(dao)提供(gong)(gong)調節閥和疏(shu)水閥，還(huan)為上海電(dian)(dian)氣(qi)迪拜(bai)項目供(gong)(gong)應(ying)除(chu)氧器調節閥等。

最后，陳金環總(zong)結道：“四年多(duo)來(lai)，我們(men)通(tong)過與(yu)科研(yan)院所(suo)合(he)作，整合(he)并利用(yong)一些(xie)資(zi)源和技術，掌握了(le)高(gao)溫熔(rong)鹽(yan)閥(fa)的(de)多(duo)項(xiang)關鍵(jian)技術。目(mu)(mu)前，佳潔能熔(rong)鹽(yan)閥(fa)應用(yong)已經從(cong)(cong)試驗平臺走進示范項(xiang)目(mu)(mu)，從(cong)(cong)現場反(fan)饋的(de)信(xin)息來(lai)看，產品(pin)質量(liang)(liang)不比國(guo)外品(pin)牌(pai)差(cha)，有些(xie)產品(pin)質量(liang)(liang)達(da)到甚至超過國(guo)外一流(liu)廠家。當然，在光(guang)熱電(dian)站(zhan)熔(rong)鹽(yan)閥(fa)國(guo)產化路上，我們(men)還(huan)需要克(ke)服許多(duo)困難，而我們(men)也將一如(ru)既往(wang)地與(yu)光(guang)熱同仁(ren)一起(qi)為電(dian)站(zhan)投資(zi)和運維成本的(de)降低貢(gong)獻微(wei)薄的(de)力量(liang)(liang)。”