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嚴把熔鹽質量關 助力光熱電站安全運行
來源:CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 7884查看 | 2017-02-20 13:57:00    
       CSPPLAZA光熱發電網報道:隨著首批光熱示范項目不斷向前推進,不時有各個項目進展的相關消息傳來。與傳統火電、水電等行業不同,光熱電站儲熱系統采用熔鹽作為傳儲熱工質,因此整個系統雖運行溫度高但系統運行壓力低,并且可以實現長時間持續穩定發電。然而,由于熔鹽本身的特點,很多技術難題亟待解決,這些難題主包括:熔鹽熔點較高引發的管路凍堵問題,熔鹽腐蝕性強導致的材料腐蝕問題,熔鹽在高溫條件下的不穩定性所導致的體積損失和表面損失帶來的系統不穩定性和安全運行問題以及硝酸熔鹽分解過程中產生的氮氧化物排放帶來的環境問題等。

  從目前的技術水平來看,管路的伴熱保溫技術已經很好地解決熔鹽凍堵問題,但是,由熔鹽穩定性和腐蝕性帶來的一系列問題仍給一些帶來了巨大的挑戰,而這也是此次示范項目需要重點驗證的內容之一。為解決熔鹽腐蝕問題,各項目在系統設計、材料選擇、關鍵設備研發以及系統集成方面做了大量工作,如采用二次反射式系統設計,采用高端焊接工藝,采用耐腐蝕性能優越的材料,購買高純度熔鹽材料等措施。雖然這些解決措施盡可能地避免了熔鹽腐蝕性和穩定性帶來的問題,但卻使整個項目的建設成本增加,并使電站的發電效率和經濟性降低,同時熔鹽穩定性和腐蝕性問題并未徹底解決。

  然而,想要最終解決由熔鹽帶來的一系列問題,我們不得不關注熔鹽本身的特性。只有弄清楚硝酸熔鹽的分解和腐蝕機理,發現從哪些方面控制熔鹽質量,控制到何種程度,并結合系統設計、材料選擇及關鍵設備等方面,才能經濟有效地解決硝酸鹽的腐蝕和穩定性問題。從理論上來說,硝酸熔鹽本身的腐蝕性非常弱,且具有超過600℃下的穩定性,但在實際應用中,硝酸鹽在高溫環境下對一般的碳鋼具有很強的腐蝕性,且在427℃時會發生緩慢分解。由此可見,熔鹽的腐蝕性和穩定性問題主要是由其中的雜質引起的。熔鹽中的這些雜質,主要包括Mg2+、Cl-、SO42-、CO32-等,這些離子不但使硝酸鹽的腐蝕性增強,也會導致硝酸鹽在較低溫度下就發生分解。此類熔鹽雜質在裝載和運行初期,對結構材料的腐蝕非常強,然后會進入近乎線性的緩慢期。但是,隨著時間的推移,各種雜質腐蝕的協同效應并不會消失,最終將威脅整個光熱電站的安全運行。

  解決由雜質引起的熔鹽腐蝕與分解問題,強化對熔鹽質量的控制,是光熱電站安全運行的重要保障。在熔鹽采購環節對熔鹽雜質含量提出要求非常關鍵,但這還遠遠不夠。熔鹽質量控制與監控是一項與光熱電站運行緊密相連的長期任務,熔鹽純度、熔鹽初熔裝載、運行過程中產生的腐蝕產物以及系統運行環境都會對熔鹽質量產生長期的影響。目前業內人士對熔鹽質量控制的關注僅僅停留在熔鹽純度本身,而對熔鹽的初熔裝載過程以及對光熱電站運行過程中熔鹽的質量控制與監控的關注度不高。因此,即使熔鹽純度合格,如果不注重監控熔鹽質量,極易導致熔鹽在運行過程中腐蝕性增加、穩定性下降,進而危害光熱電站的安全運行。

  那么,如何保證熔鹽質量呢?煜志新能源認為,基于熔鹽傳熱儲能、穩定性與腐蝕性的要求,首先要搞清楚哪些因素與熔鹽的穩定性與腐蝕性相關,其影響程度有多大,是否有協同效應等問題;在此基礎上,根據熔鹽生產、初熔裝載、運行維護等各流程的特點,發展相應的熔鹽控制手段與監測方法,而非簡單的提高熔鹽純度或者提高設備耐腐蝕性等。也就是說,要對熔鹽生產、熔融轉運、運行維護等全流程進行質量控制,并采取一定的監測手段。煜志新能源針對熔鹽的腐蝕性和穩定性問題給出了系列解決方案。該方案涵蓋了熔鹽原料的質量分析與評價,熔鹽初熔、除雜和優化裝載工藝,以及系統運行中的全流程熔鹽質量監控與維護,能夠解決熔鹽穩定性與腐蝕性問題,并保障光熱電站熔鹽系統的安全運行。煜志的這套方案包含了新型穩定劑與緩蝕劑控制技術,結合先進的熔鹽分析檢測技術,對光熱電站熔鹽儲熱系統各階段的運行情況進行監控,實現“對癥下藥”,通過熔鹽質量檢測結果,添加相應的少量穩定劑與緩蝕劑,降低熔鹽的腐蝕性,增強熔鹽的穩定性。

  此外,煜志還開發了一套新型的化鹽工藝及裝置。與傳統的化鹽工藝相比,在工藝前端就引入了熔鹽除雜處理裝置,整個系統中嚴格地監控各類雜質含量,在化鹽階段針對熔鹽質量現狀添加相應的穩定劑和緩蝕劑,充分保證了熔鹽的質量。熔鹽腐蝕、穩定性測試等表明,經過該化鹽工藝處理的熔鹽,其腐蝕性和穩定性較傳統工藝有顯著提升。經過反復試驗論證,煜志新能源這項技術即將投入商業化應用,并進行推廣,而這必將為光熱電站的熔鹽儲熱系統的順利運行提供保障。

注:本文由CSPPLAZA會員單位上海煜志新能源供稿,經編輯整理發布,文章觀點不代表本網立場。
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