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近日(ri)，在浙江杭州盛大(da)(da)召開(kai)的(de)第十二屆中國(guo)國(guo)際光(guang)熱(re)大(da)(da)會(hui)暨CSPPLAZA年會(hui)中，藍星（北(bei)京）化工機械有限公司(si)（簡稱藍星北(bei)化機）熔(rong)鹽儲能事業部總經(jing)理趙國(guo)峰出(chu)席(xi)會(hui)議并從熔(rong)鹽儲罐行業痛點出(chu)發，結合(he)項(xiang)目實戰經(jing)驗(yan)分(fen)享了(le)光(guang)熱(re)發電大(da)(da)容量(liang)高(gao)低溫熔(rong)鹽儲罐加(jia)工制造(zao)過程中的(de)關鍵控制點。

圖：趙國峰

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公司簡介

藍星(xing)北(bei)化機(ji)是(shi)國資(zi)委(wei)直屬(shu)中國中化旗下中國藍星(xing)（集團）股(gu)份有限公司全資(zi)子公司，經歷多年的(de)不斷變革和(he)摸索，藍星(xing)北(bei)化機(ji)從傳(chuan)統單一(yi)的(de)氣堿(jian)裝備、壓力容器逐(zhu)步(bu)形成了(le)以電解業務、儲能業務、生(sheng)物質業務、特種(zhong)閥門為主的(de)四(si)大產品鏈。

趙國峰詳細介紹了儲能業務版塊：

該業務(wu)依托藍星北化機(ji)傳統的壓(ya)力容器制造(zao)優勢發展(zhan)而來(lai)。1980年(nian)(nian)(nian)代(dai)，熔鹽已(yi)作為熱(re)媒(mei)應用(yong)于北化機(ji)的氯堿(jian)等化工(gong)業務(wu)；1990年(nian)(nian)(nian)代(dai)左右，正式開展(zhan)熔鹽熱(re)媒(mei)相關(guan)技術研(yan)究(jiu)；2015年(nian)(nian)(nian)起切入熔鹽儲罐領(ling)域。

在技術(shu)資質方面(mian)，公司具(ju)有A1設計、A2制造資質、ASME設計制造資質以及石油化工(gong)總承(cheng)包二級和電力施工(gong)總承(cheng)包二級資質。

在設備計(ji)算(suan)(suan)方面，實現熔鹽(yan)設備強度(du)計(ji)算(suan)(suan)、非標設備強度(du)計(ji)算(suan)(suan)和壓力(li)(li)容器強度(du)計(ji)算(suan)(suan)的(de)有(you)機融合；利(li)用(yong)ansys軟件(jian)、Aspen軟件(jian)和E3D軟件(jian)進行鋼平臺(tai)結構(gou)分析、管道應力(li)(li)分析以及熱(re)應力(li)(li)、流體動力(li)(li)學模擬。

在創新研(yan)發(fa)方面，公司參與9項(xiang)標準編著(zhu)；獲(huo)(huo)多項(xiang)省部(bu)級(ji)科技進步(bu)獎、科學技術成果及示(shi)范項(xiang)目等獎項(xiang)；擁(yong)有共31項(xiang)專利(li)，部(bu)分專利(li)獲(huo)(huo)得部(bu)級(ji)專利(li)金獎。

在生(sheng)產制造方面，公司(si)擁(yong)有完善的(de)服(fu)務理(li)念(nian)、成熟的(de)焊接(jie)工藝(yi)、專業的(de)焊接(jie)團隊、踏實的(de)質量管理(li)。

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熔鹽儲罐的行業痛點

作為光熱(re)電(dian)(dian)站(zhan)的(de)核心組件，熔鹽(yan)儲罐的(de)安全性和穩定(ding)(ding)性對(dui)光熱(re)電(dian)(dian)站(zhan)的(de)穩定(ding)(ding)運(yun)行起到至(zhi)關重要的(de)作用(yong)——一旦儲罐失(shi)效(xiao)，不僅會導致系統長期停滯，還(huan)面(mian)臨修復難度高的(de)問題。這對(dui)儲罐“一次建設即達高標準、高保障”提出了嚴苛要求。

針對這一關鍵設備，趙國峰從儲罐失效類型、全球典型失效案例、失效原因以及降本路徑四(si)方面展(zhan)開了系統分析。

▌熔鹽儲罐失效類型

①疲勞失效

熔鹽儲罐運(yun)行中常(chang)面臨±50℃/h級別(bie)的(de)頻(pin)繁溫度(du)波動，這種波動會(hui)(hui)導致(zhi)儲罐材(cai)料(liao)反復(fu)熱(re)脹冷縮，進而承受周期(qi)性交變熱(re)應(ying)力。盡管(guan)該應(ying)力幅值(zhi)通常(chang)低于材(cai)料(liao)屈(qu)服(fu)極(ji)限，但(dan)反復(fu)加(jia)載(zai)會(hui)(hui)引發(fa)材(cai)料(liao)內部位錯結構重組，加(jia)速晶界損傷的(de)累積，最終表現為(wei)宏(hong)觀裂紋的(de)萌(meng)生與擴(kuo)展。尤(you)其需要注意的(de)是，儲罐焊(han)縫區域因存在焊(han)接殘余應(ying)力，與交變熱(re)應(ying)力疊(die)加(jia)后(hou)，其疲(pi)勞壽命會(hui)(hui)大幅衰減，僅為(wei)母材(cai)的(de)30%-50%，成為(wei)疲(pi)勞失效(xiao)的(de)高發(fa)區域。

②高溫蠕變失效

在(zai)光熱電站的高(gao)溫(wen)運行環境(jing)中，熔(rong)鹽儲罐(guan)材料(liao)(liao)會發(fa)生高(gao)溫(wen)蠕(ru)變(bian)(bian)(bian)，整個失效過程(cheng)可分為三(san)個階段：（1）減(jian)速階段：位(wei)錯滑移(yi)主導，應變(bian)(bian)(bian)速率(lv)逐漸降低；（2）穩(wen)態(tai)階段：動態(tai)恢復平衡(heng)，形成恒定蠕(ru)變(bian)(bian)(bian)速率(lv)；（3）加速階段：晶界(jie)空洞擴(kuo)展導致(zhi)材料(liao)(liao)最終斷(duan)裂。

③屈曲風險

儲罐設計尤其(qi)是(shi)罐底板設計不合(he)理，或(huo)者在運(yun)行(xing)過(guo)程中受(shou)力不均勻局(ju)部(bu)膨脹(zhang)受(shou)阻(zu)的情況下，可(ke)能導致設備結構(gou)尤其(qi)是(shi)儲罐底板區域(yu)發生屈曲變形。

▌全球三大塔式光熱電站熔鹽儲罐失效案例

①西班牙Gemasolar光(guang)熱(re)電站（20MW）熔鹽儲罐失效

作為(wei)全球首座可(ke)實現24小時(shi)發(fa)電的(de)太陽(yang)能電站，位于西班(ban)牙塞維利亞的(de)Gemasolar光熱電站在2011-2017年(nian)間，先后發(fa)生3次熔鹽(yan)(yan)儲罐開(kai)裂、熔鹽(yan)(yan)泄(xie)漏事故。

事(shi)故原因：設計階段未(wei)充分考慮當地(di)(di)地(di)(di)下(xia)(xia)水因素，儲罐基礎(chu)未(wei)能有效阻(zu)隔(ge)地(di)(di)下(xia)(xia)水流(liu)——地(di)(di)下(xia)(xia)水流(liu)不(bu)僅導致罐體內(nei)形成(cheng)巨大溫差，引發過量(liang)熱應力，還使高溫狀態下(xia)(xia)的罐體出現不(bu)均勻(yun)沉降，雙重作用(yong)最終(zhong)造(zao)成(cheng)罐底破裂、熔鹽泄漏。

②美國Crescent Dunes光熱電(dian)站（110MW）熔(rong)鹽儲罐(guan)失效

位于(yu)(yu)美國內達華州(zhou)的該(gai)電站于(yu)(yu)2015年9月啟動商(shang)業化運(yun)(yun)營，但僅1年后（2016年10月）便(bian)因熔鹽儲(chu)罐(guan)失效停(ting)產；經8個月修復恢復運(yun)(yun)營后，2019年4月儲(chu)罐(guan)再次(ci)失效停(ting)運(yun)(yun)。

事故原因：核心問題集中在制(zhi)造與(yu)施工(gong)環(huan)節——首次(ci)泄漏(lou)源于儲罐底部設(she)計(ji)未符合(he)規范(fan)，且建設(she)時(shi)罐體焊接質量不達(da)標，施工(gong)驗收階段(duan)未排查(cha)出(chu)該安全隱患；第二次(ci)泄漏(lou)則(ze)是(shi)返修過程(cheng)中未嚴格執行(xing)焊接規范(fan)，導致(zhi)新(xin)的焊接缺陷引發失效。

③摩(mo)洛哥努奧三期項目（150MW）熔鹽儲罐失(shi)效

該電站(zhan)于2018年10月(yue)投運后(hou)，曾發生熱(re)鹽(yan)(yan)罐泄漏(lou)（暫無公開明(ming)確原因），且同一熱(re)鹽(yan)(yan)罐后(hou)續再(zai)次(ci)泄漏(lou)。業(ye)內人士(shi)推測，失效可(ke)能(neng)與儲罐設計缺陷、材料(liao)選擇不當、施(shi)工質量不達(da)標(biao)相關，也可(ke)能(neng)是長(chang)期運行中熱(re)應力、熔(rong)鹽(yan)(yan)腐蝕等因素(su)累積(ji)導致罐體破損。目(mu)前電站(zhan)已完成修復，于2025年4月(yue)恢復運營(ying)。

▌熔鹽儲罐失效原因

基于上述失效類型(xing)與案例(li)分析，趙國峰將熔鹽儲罐(guan)失效的原因(yin)歸納為設計、制造、運(yun)行三大維度：

①設(she)計(ji)方面：溫(wen)度范圍不適用、結構(gou)設(she)計(ji)不合理、材料（基礎保溫(wen)、結構(gou)材料等）選(xuan)擇不當等。

②制(zhi)造(zao)方面：預制(zhi)加工(gong)不執行(xing)技(ji)術要(yao)求(qiu)、組對不嚴(yan)謹、焊(han)接有缺(que)陷、檢驗檢測不準(zhun)確、驗收未(wei)嚴(yan)格執行(xing)要(yao)求(qiu)等。

③運行方面：溫度梯度大(da)、熔鹽(yan)雜質(zhi)含量高、瞬態運行工況(kuang)復雜、運維管理不到位等。

▌熔鹽儲罐降本路徑

趙國峰表示，“降(jiang)(jiang)本”是(shi)行業持(chi)續(xu)發展的(de)根本，針對當前熔鹽儲罐(guan)的(de)降(jiang)(jiang)本路徑，藍(lan)星北(bei)化(hua)機總結出(chu)兩大(da)關鍵方向，具體(ti)如下：

①寬溫域儲能介質的適配(pei)裝(zhuang)備(bei)

核心是通過寬(kuan)液(ye)體溫(wen)(wen)域(yu)高(gao)溫(wen)(wen)熔(rong)鹽儲(chu)熱(re)系統(tong)優化(hua)設計、大容量高(gao)溫(wen)(wen)熔(rong)鹽儲(chu)罐(guan)(guan)及其(qi)地基設計制(zhi)造工藝、系統(tong)集(ji)成(cheng)與控制(zhi)等(deng)關鍵(jian)技術的攻關，讓熔(rong)鹽儲(chu)罐(guan)(guan)適配更高(gao)溫(wen)(wen)、更高(gao)儲(chu)熱(re)密度的熔(rong)鹽介質(zhi)，進而優化(hua)系統(tong)效率、降低單位儲(chu)熱(re)成(cheng)本。

②儲熱系統的結(jie)構變革降低熔鹽死鹽的用量(liang)

趙(zhao)國(guo)峰(feng)表示，常規的(de)設計方案由于熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)罐(guan)底(di)部采用近平底(di)設計，而熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)泵因(yin)結構(gou)屬性只(zhi)能抽取距(ju)離底(di)板0.5m以(yi)上的(de)熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)介質，因(yin)此0.5m液位以(yi)下的(de)熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)無(wu)法參(can)與系統循(xun)環(huan)，業內通常稱其為“死(si)鹽(yan)(yan)(yan)”。當前(qian)100MW級(ji)光(guang)熱(re)電(dian)站主流熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)罐(guan)的(de)直(zhi)(zhi)徑在(zai)30m以(yi)上，以(yi)35m直(zhi)(zhi)徑的(de)儲(chu)罐(guan)為例，冷(leng)熱(re)鹽(yan)(yan)(yan)雙(shuang)儲(chu)罐(guan)死(si)鹽(yan)(yan)(yan)量(liang)超700噸(dun)，成(cheng)本高達(da)數百萬(wan)元(yuan)。

為解(jie)決“死鹽(yan)”問題，北化機(ji)提出(chu)兩(liang)種系統改(gai)造方案：（1）改(gai)變儲罐底(di)板設(she)計(ji)(ji)結構(gou)(gou)，將儲罐底(di)部設(she)計(ji)(ji)為局部漸變式(shi)下(xia)沉(chen)結構(gou)(gou)，確(que)保熔(rong)鹽(yan)泵伸入儲罐底(di)部下(xia)沉(chen)區域；（2）采用主體儲罐外(wai)下(xia)沉(chen)低位罐設(she)計(ji)(ji)。熔(rong)鹽(yan)儲熱系統在高(gao)、低溫熔(rong)鹽(yan)儲罐外(wai)增設(she)低位罐，高(gao)低溫熔(rong)鹽(yan)儲罐與(yu)低位罐之間結構(gou)(gou)獨立(li)但通過管路連通，該系統可以有效降低死鹽(yan)量的(de)同時增加(jia)熔(rong)鹽(yan)泵的(de)可靠性。

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藍星北化機熔鹽儲罐的過程控制

趙國峰表示，藍(lan)星北化機熔鹽儲罐(guan)的過(guo)程(cheng)控制(zhi)涵(han)蓋設(she)計方(fang)案、施(shi)工過(guo)程(cheng)、質量管控和運維支持四個方(fang)面。

▌設計方案

一(yi)方(fang)面(mian)，對(dui)熔(rong)鹽儲(chu)罐(guan)及其基礎進行基礎方(fang)案(an)(an)選(xuan)型、設(she)計強(qiang)度(du)計算、結構強(qiang)度(du)分析(xi)(xi)、溫度(du)場分析(xi)(xi)、散熱損失分析(xi)(xi)，持續優化儲(chu)罐(guan)整體方(fang)案(an)(an)；另一(yi)方(fang)面(mian)，根(gen)據(ju)已有數據(ju)不(bu)斷迭代優化設(she)計方(fang)案(an)(an)以及熔(rong)鹽儲(chu)罐(guan)運行工況注意(yi)事(shi)項(xiang)，包括不(bu)限(xian)于溫升(sheng)速率控制范圍、最大溫差控制、靜設(she)備在動態系統(tong)內的使用方(fang)式(shi)等(deng)要求。

▌施工過程

藍(lan)星北(bei)化機擁有(you)成熟的(de)施工(gong)工(gong)藝以及嚴格(ge)的(de)儲罐安裝焊接(jie)質量管(guan)控，具備(bei)多年的(de)項目(mu)(mu)現場管(guan)理經驗，擁有(you)數支成熟的(de)項目(mu)(mu)管(guan)理團(tuan)隊；擁有(you)多支專業化的(de)施工(gong)隊伍，現場定期對鉚工(gong)、焊工(gong)進行系(xi)統(tong)化培訓并考核，擁有(you)成熟的(de)施工(gong)人員培訓系(xi)統(tong)；所做的(de)焊接(jie)工(gong)藝評(ping)定有(you)三(san)百多項，涉(she)及NB/T47014、ASME和歐盟標準，焊接(jie)檢測一次(ci)合格(ge)率≥98%。

▌質量管控

原材料環節(jie)執行“現場(chang)內控+隨機取樣+自(zi)送(song)檢+第三方專業檢測(ce)(ce)”；通過獨立供應(ying)商評價體系篩選優質合作方；實施數字化材料檢測(ce)(ce)管理，記錄從(cong)采購、檢測(ce)(ce)、入庫到(dao)使用的(de)全流程數據(ju)；擁有成熟(shu)的(de)焊接(jie)工(gong)藝、專業技術團隊(dui)以(yi)及先進的(de)檢驗手段來保(bao)證(zheng)施工(gong)質量。

▌運維支持

面對(dui)熔鹽(yan)儲(chu)罐在系統運(yun)(yun)行(xing)中所面對(dui)的隱患，結合以(yi)(yi)往已投運(yun)(yun)項(xiang)目的實踐經驗，以(yi)(yi)及對(dui)儲(chu)罐基礎(chu)、罐體結構的仿真(zhen)分析結果，持(chi)續(xu)更新(xin)完(wan)善(shan)《熔鹽(yan)儲(chu)罐使用說明書》，針對(dui)儲(chu)罐運(yun)(yun)行(xing)工況選(xuan)擇、溫(wen)升(sheng)速率控(kong)制(zhi)標準、罐體溫(wen)差限值等(deng)核心運(yun)(yun)維(wei)要點(dian)，明確具體使用要求，為客戶(hu)提(ti)供可(ke)落地的運(yun)(yun)維(wei)依(yi)據。

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典型業績案例

2015-2025年藍星北(bei)化機熔鹽儲(chu)罐項(xiang)目業績(ji)

▌2015年國內首臺套青海中控10MW熔鹽儲罐項目

作為國內首臺(tai)套(tao)熔(rong)鹽配儲光熱發電項目，藍星北化機在無經驗(yan)可依的情況下做好(hao)前期(qi)規(gui)劃，綜合分析(xi)儲罐的所(suo)有特殊應(ying)用場(chang)景(jing)，使用了硬質基礎。

▌2017年青海中控二期50MW熔鹽儲罐項目

該項(xiang)目是(shi)國內首批光(guang)熱發(fa)電示(shi)范項(xiang)目，也(ye)是(shi)全球唯一發(fa)電量超設計(ji)值的塔式光(guang)熱電站(zhan)，2023年發(fa)電1.524億(yi)度創行(xing)業記錄。

▌2017-2022年國家第一批光熱示范項目

▌2019年迪拜項目100MW塔式光熱發電熔鹽儲罐項目

“一(yi)(yi)(yi)帶一(yi)(yi)(yi)路”重要(yao)項目(mu)之一(yi)(yi)(yi)，國家綠電出(chu)海標志項目(mu)，是全球規(gui)模最大(da)、技術最先進(jin)、儲熱(re)時間最長的塔式(shi)儲能(neng)項目(mu)。公司最終(zhong)打造(zao)出(chu)高質量、高進(jin)度的明(ming)星工程，收獲了業主、總包、分包、監理的一(yi)(yi)(yi)致好評(ping)。

▌2022-2023年首批風光配儲大基地建設

▌2023年青海中控太陽能發電有限公司10MW吸熱器改造項目

吸熱器管屏主體材料由國內廠商(shang)焊(han)接成型(xing)，是國產化(hua)替代的重要實(shi)踐。

▌2024-2025年中標5個新疆區域光熱項目和1個火電靈活改造項目