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沙子工質流化床原理的塔式光熱發電技術
發布者：本網記者shixinchen | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 12518查看 | 2014-04-13 15:14:00    
　　CSPPLAZA光熱發電網報道：意大利的一個合作團隊最近對沙子作為光熱發電傳熱和儲熱介質的光熱發電技術進行了研究，其為此建立了一個100kWth的示范項目進行試驗，那么，這到底是一種什么樣的技術呢？這項目技術的商業化潛力又如何呢？

　　阿聯酋馬斯達爾理工學院 (Masdar Institute）和美國太陽能控股公司（US Solar Holdings）對沙子儲熱技術的研究此前已經有所報道，意大利的此項研究是第三個類似的項目。該項目是Magaldi Industrial集團和那不勒斯大學、意大利國家研究委員會的合作研發項目。

　　該項目的核心技術是STEM，即Solar Thermoelectric Magaldi的簡寫，這是一種基于空氣/沙子流化床的太陽能蒸汽發生技術，其可以提供太陽能的采集、傳熱和儲熱功能。流化床鍋爐在傳統發電和熱利用領域應用廣泛，可使燃料在“流化”狀態下火的充分燃燒。

　　Magaldi Industrial集團牽頭該項目的運作，項目的研發工作由Magaldi研究團隊與那不勒斯大學、意大利國家研究委員會共同執行。

流化床

　　當固體顆粒中有空氣流體通過時，隨著流體速度逐漸增大，固體顆粒開始運動，且固體顆粒之間的摩擦力也越來越大，當流速達到一定值時，固體顆粒之間的摩擦力與它們的重力相等，每個顆粒可以自由運動，所有固體顆粒表現出類似流體狀態的現象，這種現象稱為流態化。采用沙子作為流化床工質，可以使沙子充分吸收熱量。

　　作為該項目的科技總監，Gennaro de Michele表示，“該項目在已有四年的研發工作基礎上展開，目標是選擇最優化的技術，最具發展潛力的材料來用于流化床工質，同時來定義工藝流程，優化光學系統和太陽能吸熱器的性能。

　　“STEM項目的目標是開發出一種低成本的、簡單的、靈活的光熱發電技術，這種技術不需要采用任何污染性的流體。”Michele表示。

　　“流化床工質作為一種流體有很多流體的特性，其有較高的熱擴散系數和較高的傳熱系數，作為一種固體又有很高的熱容量。”

試驗設施

　　Michele表示，該項研究的一個關鍵成果是開發出了一套適用于預開發電站使用的動態模型，這為在意大利南部小鎮Buccino的Magaldi工廠建設的100kWth光熱發電示范項目奠定了設計基礎。該項目目前已經建成。

圖：STEM也采用(yong)二次反射原理(li)


圖：100kWth的STEM試驗(yan)項目(mu)


　　“理論和實驗研究將在這個100kW的示范電站上進行，該示范項目的目的是實驗STEM技術，驗證其靈活性、傳熱和儲熱能力。”

　　“流化床是STEM采用的關鍵技術，該技術在化工能源流域應用廣泛，熱擴散在床內發生，熱傳輸在床和床內的換熱器間進行，將太陽能傳輸至換熱器進行高效蒸汽發生，儲熱系統采用沙子為儲熱介質。”Michele表示。

　　該流化床的熱量來源于被聚光后的太陽熱能，其采用二次反射的塔式技術設計。

　　De Michele強調流化床能夠燃燒氣體和液體燃料，這使STEM技術能成為一種天然的混合發電系統，太陽能和燃料可以在一起混合使用或單獨使用。

關鍵優勢

　　Michele表示，采用沙子作介質的關鍵優勢是沙子是普遍而廉價的物品，比導熱油或熔鹽廉價很多。另外，沙子具有化學元素的惰性，與生態完全兼容而不會造成任何污染，同時也適用于在較大的溫度區間內運行。

　　“STEM是一種模塊化的(de)技術，可以輕松根據實際的(de)應用需求(qiu)實現擴容”。他(ta)表示。

　　其設計的單個工業化應用模塊的裝機是500kWe，建設和運維首個這樣的工業化模塊是Magaldi集團目前的首要目標。

　　其后，Michele還指出，“工業規模化生產將帶來更大程度上的成本削減。”

　　他相信STEM技術的應用前景是十分樂觀的，其可以通過模塊化擴容至大型的50MW~100MW裝機的光熱電站，儲熱時長可達5~6個小時，還能與化石燃料發電進行互補聯合循環。

　　他還指出，STEM技術的強大應用可以使其在陽光資源好的地區獲得廣泛部署，在電網接入環境較差的地區可以用來替代柴油發電，價格也具備很大競爭力。

　　“首個目標是建設第一個500kWe的工業化電站項目，然后我們將推進第一個多模塊的商業化電站，以實現真正的規模化和商業化應用”。

　　“現在我們將持續進行研發活動，我們正在研究許多可以改進的地方，結合我們獲得的一些經驗，我們最終將創造一種更高效和更低成本的太陽能發電系統”。

　　類似于沙子的可以被廣泛利用的材料是否能夠成為未來大規模光熱發電系統可選的傳熱和儲熱介質？STEM項目、MASDAR的SANDSTOCK和美國太陽能控股的SandShifter項目正在推進此方面的研發進程，這對未來沙子工質的商業化應用十分重要。

注：了解更多，請下載附件：a Novel Concept of Solar Receiver-Thermal Energy.pdf
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