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淺析燃氣鍋爐未來低碳綠色發展路徑————“燃氣+”光熱熔鹽儲能供熱融合創新應用技術

近期隨著俄烏戰亂對全球能源供給的重大影響，加上國內能耗能源“雙控”目標任務的加速落實。加快構建清潔低碳、安全高效的能源體系，促進能源高質量發展和經濟社會發展全面綠色轉型，為科學有序推動如期實現碳達峰、碳中和目標和建設現代化經濟體系提供保障。作為“煤改氣”發展到今天，我國已經成為全球最大的液化天然氣進口第一大國，燃氣調峰電站的加速替代燃煤電站的增長，勢必給燃氣用戶帶來能源上漲和保供安全風險，供暖季的工業企業錯峰減產從試點逐漸變為了常態化。再加上能耗雙控和雙碳減排的問題管控，是需要所有燃氣用戶，特別是工業燃氣鍋爐用戶需要盡早預警，盡快轉型探索安全穩定能源結構的策略和方案。

從國內能(neng)(neng)源(yuan)發(fa)展調整趨勢來看(kan)，“煤(mei)(mei)改(gai)氣”會慢(man)慢(man)減少變(bian)為(wei)“煤(mei)(mei)改(gai)電(dian)”增多的發(fa)展，電(dian)代(dai)煤(mei)(mei)、電(dian)代(dai)氣、電(dian)代(dai)油的能(neng)(neng)源(yuan)替(ti)代(dai)路徑(jing)發(fa)展，同時(shi)伴隨著(zhu)可再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)的替(ti)代(dai)燃氣也(ye)在(zai)(zai)轟轟烈烈的試行(xing)，從單(dan)一燃氣鍋(guo)爐(lu)的形式逐(zhu)步向燃氣耦合可再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)、綠色電(dian)力等清潔(jie)低碳的路徑(jing)轉(zhuan)型發(fa)展。基于燃氣鍋(guo)爐(lu)產生(sheng)(sheng)(sheng)蒸汽和供熱為(wei)主的應用現實，我(wo)們重(zhong)點討論可再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)中(zhong)最直(zhi)接(jie)利(li)用的太陽(yang)能(neng)(neng)光熱技(ji)術來分析(xi)。隨著(zhu)光熱發(fa)電(dian)技(ji)術在(zai)(zai)國內的示(shi)范到規模(mo)應用，越(yue)來越(yue)多的聚光集熱技(ji)術型式在(zai)(zai)可再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)清潔(jie)熱能(neng)(neng)替(ti)代(dai)行(xing)動中(zhong)嶄露頭角。

首先，從(cong)(cong)“燃(ran)氣(qi)+”可再生(sheng)能源太陽(yang)能聚光(guang)集(ji)熱替代部分天然氣(qi)，以白天為(wei)主替代時段，我們(men)從(cong)(cong)國際(ji)上面最成熟的(de)槽式(shi)技術入手，創新研究(jiu)跨界耦(ou)合燃(ran)氣(qi)蒸汽(qi)供熱鍋爐的(de)互補利用，作為(wei)燃(ran)氣(qi)鍋爐耦(ou)合的(de)創新高(gao)效聚光(guang)集(ji)熱技術，需要在(zai)光(guang)熱發電的(de)基礎上面，進行(xing)跨界再創新應用。

槽式太陽能(neng)聚光集熱技術系統（網絡圖片）

槽式(shi)光熱(re)集熱(re)技術耦合“燃氣+”用(yong)(yong)于工(gong)業(ye)蒸汽領域，在(zai)設計階(jie)段應該擯棄傳(chuan)統(tong)光熱(re)發(fa)電用(yong)(yong)槽式(shi)集熱(re)的(de)(de)相對高成(cheng)(cheng)(cheng)本的(de)(de)設計思(si)(si)想，在(zai)優化中(zhong)我們(men)利用(yong)(yong)更匹配應用(yong)(yong)溫(wen)度(du)(du)(du)區間采取降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)集熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)（從(cong)(cong)集熱(re)場出口(kou)(kou)溫(wen)度(du)(du)(du)393℃向下(xia)降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)到235℃左右）、從(cong)(cong)繁到簡（采用(yong)(yong)4片反(fan)射鏡(jing)(jing)組成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)拋物線降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)到2片組成(cheng)(cheng)(cheng)）、從(cong)(cong)大(da)到小（開口(kou)(kou)寬(kuan)度(du)(du)(du)從(cong)(cong)5770mm降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)到3000mm，焦距從(cong)(cong)1710mm降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)到950mm）、從(cong)(cong)長到短（集熱(re)器組合從(cong)(cong)150m減少到50m）的(de)(de)思(si)(si)路，通過對大(da)量工(gong)業(ye)蒸汽客戶的(de)(de)調研，集熱(re)場的(de)(de)出口(kou)(kou)溫(wen)度(du)(du)(du)比光熱(re)發(fa)電領域至少降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)了150℃以上，這使得(de)材料、導熱(re)介質、全系(xi)統(tong)的(de)(de)配置(zhi)成(cheng)(cheng)(cheng)本大(da)幅(fu)下(xia)降(jiang)(jiang)，溫(wen)度(du)(du)(du)和(he)壓力降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)也(ye)降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)了集熱(re)系(xi)統(tong)的(de)(de)安全風險，反(fan)射鏡(jing)(jing)采用(yong)(yong)兩(liang)片的(de)(de)設計極大(da)的(de)(de)降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)了施工(gong)安裝(zhuang)成(cheng)(cheng)(cheng)本。

總結(jie)現(xian)有(you)光熱(re)(re)(re)發(fa)電用(yong)槽式(shi)集(ji)熱(re)(re)(re)技(ji)術設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)模式(shi)特點(dian)，針對工(gong)業蒸汽領域可以(yi)利用(yong)當(dang)前(qian)市場中常(chang)規(gui)(gui)的(de)(de)(de)(de)中高(gao)溫(wen)槽式(shi)集(ji)熱(re)(re)(re)技(ji)術，通過提(ti)高(gao)適(shi)應性(xing)的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)思維，采用(yong)開口3000mm的(de)(de)(de)(de)集(ji)熱(re)(re)(re)器(qi)比(bi)常(chang)規(gui)(gui)產品提(ti)高(gao)14%的(de)(de)(de)(de)寬度比(bi)例，實(shi)現(xian)了(le)(le)(le)兩片反射(she)鏡產品設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，接(jie)近(jin)合(he)理極限寬度，同時焦距(ju)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)也(ye)在(zai)此基礎(chu)上(shang)提(ti)高(gao)了(le)(le)(le)10%，相應的(de)(de)(de)(de)采光面積也(ye)提(ti)高(gao)了(le)(le)(le)14%；采用(yong)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)長度3000mm的(de)(de)(de)(de)集(ji)熱(re)(re)(re)管比(bi)常(chang)規(gui)(gui)產品提(ti)高(gao)33%的(de)(de)(de)(de)長度比(bi)例，實(shi)現(xian)了(le)(le)(le)原來三支改為兩支集(ji)熱(re)(re)(re)管產品的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)匹配，降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)減少施工(gong)焊接(jie)接(jie)口30%左右(you)；為了(le)(le)(le)在(zai)金(jin)屬結(jie)構成(cheng)本(ben)降(jiang)低(di)做了(le)(le)(le)更(geng)(geng)加適(shi)應性(xing)優化設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，滿足可靠性(xing)能和降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)的(de)(de)(de)(de)雙向要(yao)求。通過合(he)理降(jiang)級加上(shang)優化升級雙重系統(tong)(tong)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)后，導熱(re)(re)(re)介(jie)(jie)質在(zai)最高(gao)溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)上(shang)控制在(zai)了(le)(le)(le)315℃以(yi)下(xia)，導熱(re)(re)(re)油的(de)(de)(de)(de)冷凝(ning)點(dian)從14℃下(xia)降(jiang)到-18℃，以(yi)此降(jiang)低(di)導熱(re)(re)(re)、傳熱(re)(re)(re)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)防凝(ning)成(cheng)本(ben)。未(wei)來低(di)熔點(dian)熔鹽直接(jie)導熱(re)(re)(re)打下(xia)堅(jian)實(shi)的(de)(de)(de)(de)基礎(chu)，采用(yong)單一介(jie)(jie)質集(ji)熱(re)(re)(re)、導熱(re)(re)(re)、傳熱(re)(re)(re)、儲熱(re)(re)(re)實(shi)現(xian)系統(tong)(tong)更(geng)(geng)高(gao)效率做好充足的(de)(de)(de)(de)準備和基礎(chu)驗證。

槽式有(you)機朗肯發電(dian)加供(gong)熱(re)的多(duo)能互補參考工藝技(ji)術

在槽式(shi)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)設計(ji)(ji)方(fang)(fang)面(mian)，主要(yao)從以(yi)下(xia)幾個方(fang)(fang)面(mian)進行(xing)了優(you)化(hua)：1、集(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)高度與建筑物匹配設計(ji)(ji)；2、槽式(shi)拋物線(xian)短焦距技(ji)(ji)(ji)術(shu)，解決陽光(guang)二(er)次污染(ran)問題；3、土地空間(jian)的(de)(de)利用(yong)，單軸跟蹤技(ji)(ji)(ji)術(shu)能(neng)夠提高光(guang)學接(jie)收效率（相比非(fei)跟蹤技(ji)(ji)(ji)術(shu)），設計(ji)(ji)更輕(qing)便標準模(mo)(mo)塊化(hua)的(de)(de)拋物面(mian)型結構方(fang)(fang)式(shi)；4、集(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)統(tong)(tong)采用(yong)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)油作為吸熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)、傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)、換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)介質，能(neng)夠降(jiang)低(di)(di)系(xi)統(tong)(tong)壓(ya)力，提高系(xi)統(tong)(tong)安(an)全(quan)穩(wen)定(ding)性，同時(shi)配置導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)油緩沖罐(guan)；5、未來(lai)直接(jie)低(di)(di)熔(rong)(rong)點(dian)熔(rong)(rong)鹽導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)技(ji)(ji)(ji)術(shu)會逐(zhu)步替代(dai)，滿足熔(rong)(rong)鹽儲(chu)(chu)(chu)能(neng)供熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)一體化(hua)融(rong)合(he)創(chuang)新應(ying)用(yong)的(de)(de)需要(yao)。經過蒸汽(qi)發(fa)生(sheng)器內的(de)(de)換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)器加熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)水，從而給(gei)客戶提供穩(wen)定(ding)的(de)(de)蒸汽(qi)，避免(mian)云的(de)(de)遮(zhe)擋給(gei)系(xi)統(tong)(tong)帶(dai)來(lai)的(de)(de)不穩(wen)定(ding)影響；6、設計(ji)(ji)合(he)理的(de)(de)（熔(rong)(rong)鹽）儲(chu)(chu)(chu)能(neng)方(fang)(fang)案，為用(yong)戶提供更長時(shi)間(jian)的(de)(de)太陽能(neng)蒸汽(qi)利用(yong)小(xiao)時(shi)數，目前針對儲(chu)(chu)(chu)能(neng)的(de)(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)在可(ke)考(kao)慮配置低(di)(di)成(cheng)本固(gu)體儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)、導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)油、低(di)(di)熔(rong)(rong)點(dian)鹽、相變材(cai)料等(deng)多種(zhong)模(mo)(mo)式(shi)，為不同用(yong)戶的(de)(de)需要(yao)設計(ji)(ji)最佳的(de)(de)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)方(fang)(fang)案，以(yi)滿足用(yong)戶的(de)(de)蒸汽(qi)穩(wen)定(ding)需要(yao)。

其次從(cong)“燃氣+”熔鹽儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)供熱替(ti)代(dai)部分(fen)天然氣，著力提(ti)升電能(neng)(neng)(neng)(neng)替(ti)代(dai)用(yong)戶靈活互動(dong)和新(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源消(xiao)納(na)能(neng)(neng)(neng)(neng)力，之所以現(xian)階段考(kao)慮采用(yong)熔鹽儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)方(fang)式替(ti)代(dai)部分(fen)天然氣消(xiao)耗，主(zhu)要考(kao)慮是能(neng)(neng)(neng)(neng)源結構的快(kuai)速變化，也是作為電能(neng)(neng)(neng)(neng)替(ti)代(dai)耦合利(li)用(yong)的互補模(mo)式，減(jian)少低(di)碳(tan)排放的有效途徑，充分(fen)利(li)用(yong)新(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源高速增長的未來趨勢，以消(xiao)納(na)新(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源為主(zhu)體的熔鹽儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)技術，從(cong)現(xian)階段的4小時(shi)、6小時(shi)逐步慢慢走向替(ti)代(dai)更多時(shi)長，不(bu)僅僅是從(cong)經(jing)濟(ji)性上面考(kao)慮，也是隨(sui)著能(neng)(neng)(neng)(neng)源結構低(di)碳(tan)綠色發展(zhan)的腳步逐步匹配發展(zhan)。

熔鹽(yan)儲能供熱(re)(re)技術主要由熔鹽(yan)材料(liao)、熔鹽(yan)儲罐、熔鹽(yan)泵、電加熱(re)(re)器、換(huan)熱(re)(re)器、除氧(yang)器、控制系統和各種水(shui)泵以(yi)及管(guan)道閥(fa)門(men)等組成。熔鹽(yan)儲能系統采用冷熱(re)(re)熔鹽(yan)雙罐設計，根據不(bu)同的運(yun)行(xing)模式，通過改變熔融(rong)鹽(yan)的流向，來決定系統是儲熱(re)(re)還是放熱(re)(re)。

熔(rong)鹽儲能供熱和發電系統(tong)（網絡圖(tu)片）

如何針(zhen)對“燃氣(qi)+”熔(rong)鹽(yan)儲能(neng)(neng)供熱(re)技術(shu)融合利用(yong)(yong)，采用(yong)(yong)熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)技術(shu)應(ying)用(yong)(yong)更多的(de)(de)(de)(de)工業(ye)蒸汽電能(neng)(neng)替代(dai)，作為(wei)用(yong)(yong)戶側可控負荷的(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)和推(tui)廣，一邊解(jie)決天然氣(qi)價格持續上(shang)漲和低碳減(jian)排壓力，更助力新(xin)(xin)能(neng)(neng)源配(pei)置儲能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)比例(li)要(yao)求和消(xiao)納新(xin)(xin)增(zeng)新(xin)(xin)能(neng)(neng)源難題，這個(ge)是(shi)“燃氣(qi)+”熔(rong)鹽(yan)新(xin)(xin)型(xing)儲能(neng)(neng)技術(shu)為(wei)工業(ye)低碳發展的(de)(de)(de)(de)現實價值(zhi)；基于它是(shi)作為(wei)目(mu)前在光熱(re)發電領(ling)域被證實的(de)(de)(de)(de)最(zui)成熟(shu)技術(shu)路徑。

融合(he)(he)統(tong)籌能(neng)源(yuan)綠(lv)色低碳轉型(xing)(xing)和能(neng)源(yuan)供(gong)(gong)應(ying)安全(quan)保障(zhang)(zhang)，提高適應(ying)“燃(ran)氣+”可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)、電能(neng)替代、新型(xing)(xing)儲能(neng)創新發(fa)展(zhan)以及應(ying)對能(neng)源(yuan)供(gong)(gong)應(ying)保障(zhang)(zhang)能(neng)力，優化(hua)能(neng)源(yuan)多(duo)元化(hua)儲備設(she)施布局(ju)，完(wan)善煤(mei)電油(you)氣供(gong)(gong)應(ying)保障(zhang)(zhang)協調同綜(zong)合(he)(he)能(neng)源(yuan)利(li)用機制。加快形成燃(ran)煤(mei)油(you)氣儲備、可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)替代儲備和電能(neng)綠(lv)色替代與熔鹽儲能(neng)有機結合(he)(he)、互為補充，產能(neng)儲備和其他儲備方式相結合(he)(he)的新型(xing)(xing)綜(zong)合(he)(he)能(neng)源(yuan)利(li)用體系(xi)。

注：本文由山西常晟新能源科技王工（13810518839）供稿，歡迎行業朋友聯系交流。