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光熱發(fā)電不只是聚光燒開水,它使用溫度560℃的液體傳儲熱
日期:2020-06-02   [復制鏈接]
責任編輯:zhangchi_zrm 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
編者按:
高溫熔鹽會儲存在高溫罐中,就相當于能量被儲存起來了,在需要的時候,可以與換熱系統(tǒng)中的水換熱,產(chǎn)生水蒸氣,推動汽輪機發(fā)電。光熱發(fā)電相對于光伏發(fā)電最大的優(yōu)勢就是有儲熱系統(tǒng),所以易于和儲熱系統(tǒng)結合的熔鹽塔式電站才是光熱發(fā)電的方向。


光熱發(fā)電是一種利用太陽聚光后獲得熱量,然后用這種熱量來發(fā)電的技術。有很多人說光熱發(fā)電就是聚光燒開水,這么說有一定的道理,特別是針對水上塔的光熱發(fā)電,就是數(shù)萬面定日鏡聚焦,加熱塔頂?shù)乃?,使水變成過熱蒸汽,然后推動汽輪機發(fā)電。

但水上塔的光熱發(fā)電已經(jīng)不是主流技術路線,最主流的熔鹽上塔光熱發(fā)電已不能簡單地用聚光燒開水來解釋。熔鹽上塔光熱發(fā)電利用了介質(zhì)熔鹽作為傳熱和儲熱介質(zhì),熔鹽在它的工作區(qū)間290-560℃內(nèi),可以像水一樣流動。

熔鹽光熱發(fā)電原理

熔鹽塔式光熱發(fā)電,在半徑為幾公里的地域內(nèi)有數(shù)萬面定日鏡,它們跟著一天中太陽的運動而運動,以保證陽光能反射到集熱塔頂端的吸熱器上。而在集熱塔的塔底,有兩個直徑達30m左右的熔鹽儲罐,分別叫做低溫罐和高溫罐。即使是低溫熔鹽儲罐,其中熔鹽的溫度也有290℃,在低溫熔鹽儲罐上,有一個大功率的熔鹽泵,它負責把熔鹽打到幾百米高的集熱塔頂吸熱器上,熔鹽在這個吸熱器吸收光的熱量,溫度升高到560℃,而后流到另外一個熔鹽儲罐,稱作高溫罐。

高溫熔鹽會儲存在高溫罐中,就相當于能量被儲存起來了,在需要的時候,可以從高溫熔鹽罐中打出熔鹽,與換熱系統(tǒng)中的水換熱,產(chǎn)生水蒸氣,推動汽輪機發(fā)電。熔鹽塔式光熱電站可以穩(wěn)定連續(xù)的發(fā)電正是因為高溫罐可以大量地儲存高溫熔鹽,即使是在多云及晚上的時候,這是光熱發(fā)電相對于光伏發(fā)電的最大優(yōu)勢。而水上塔的光熱發(fā)電站不方便配合儲熱系統(tǒng),已較少見到這種技術路線的電站。

熔鹽使用中的一些問題

雖然熔鹽塔式電站有這么多優(yōu)點,但熔鹽在使用過程中也有許多的問題。首先就是熔融鹽的高溫,熔鹽運行在290-560℃之間,并且?guī)в幸欢ǖ母g性,導致接觸熔鹽的材料一般選擇都比較好,吸熱器金屬材料一般選icoloy 800,高溫罐會選347H,低溫罐一般選SA516,這極大的提高了系統(tǒng)的初始投資。

另外,熔鹽在約224℃的時候會凝結成固體,導致系統(tǒng)中所有熔鹽經(jīng)過的地方都需要使用電伴熱,以保證系統(tǒng)在停機時熔鹽不會凝固成固體堵塞熔鹽管道。使用電伴熱極大的提升了系統(tǒng)系統(tǒng)的投資成本及運行成本,但即使使用了電伴熱,還是會有熔鹽凍堵的發(fā)生,特別是管徑特別小的吸熱器,美國的新月沙丘項目就是因為熔鹽堵塞吸熱器導致系統(tǒng)多次停機維修,損失巨大。

熔鹽一個重要的性質(zhì)

經(jīng)常有人將熔鹽寫成熔巖,這部分人可能把熔鹽當成了是融化的巖石,熔鹽其實是指熔融狀態(tài)的鹽類,類似我們吃的食鹽。光熱電站上使用的熔鹽是硝酸鈉與硝酸鉀的混合物,質(zhì)量配比6比4。熔鹽有一個重要的性質(zhì)大家經(jīng)常會忽略,那就是熔鹽從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時體積會膨脹,個人實驗的經(jīng)驗會膨脹10%左右,這個性質(zhì)是吸熱器爆管的重要原因。

光熱發(fā)電相對于光伏發(fā)電最大的優(yōu)勢就是有儲熱系統(tǒng),所以易于和儲熱系統(tǒng)結合的熔鹽塔式電站才是光熱發(fā)電的方向。



原標題: 光熱發(fā)電不只是聚光燒開水,它使用溫度560℃的液體傳儲熱
 
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來源:科海拾貝2020
 
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