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電伴熱/電加熱——光熱電站能量管理的“貼身保鏢”
發布者:walt | 來源:CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 9925查看 | 2018-01-16 13:44:00    

  ——光熱(re)示范項目(mu)供(gong)應(ying)鏈(lian)關鍵產(chan)品設備系列報道之電(dian)伴熱(re)/電(dian)加熱(re)篇


  CSPPLAZA光熱發電網報道:目前,熔鹽是光熱電站應用最廣泛的儲熱介質,其作為傳熱介質也正在成為一大趨勢。

  但熔鹽較高的凝固點為光熱電站運行帶來了一些難題。一旦溫度低于熔鹽凝固點,極易造成管路凍堵,甚至導致整個系統陷入癱瘓。

  為保證光熱電站的安全穩定運行,儲罐、管道、閥門、換熱器等熔鹽介質流通的設備一般都需加裝電伴熱、電加熱裝置。而不同技術路線、儲熱介質的光熱電站,對電伴熱、電加熱的需求也不盡相同。

  電伴熱與電加熱分別適用光熱系統哪些環節?

  從定義上來講,電伴熱與電加熱分屬于不同的產品。據CSPPLZA了解,電伴熱是指用電能來補償介質、設備的熱量損失,維持介質、設備的所需溫度,其目的在于“保溫”。與電伴熱不同,電加熱是指用電能來提升介質的溫度,其作用在于“加熱”。

  總的來說,二者的主要功能均是保證光熱發電系統在熱傳導過程中,裝置/設備等維持一定的溫度,使導熱介質順利的將攜帶的能量進行轉換。但不同的熱量補償方式決定了兩者擁有不同的產品特性,以下表格比較了兩者的優缺點:


  鑒于不同的工作原理和優劣勢,電加熱與電伴熱往往應用于同一光熱發電系統中,但又因各自的產品特點,分別適用于不同的部位。

  久盛電氣股份有限公司(以下簡稱“久盛電氣”)總工程師任燮炎認為,為了保證熔鹽儲罐的穩定運行,需要使用電加熱將常溫下的熔鹽加熱到一定溫度,使其循環流動。同樣,常溫下的空管也需要用電加熱加熱到工藝指定的溫度,以使熱狀態的介質可以安全地通過管道。除此之外,與熔鹽、離子水關聯的工藝管道、儲罐、閥門等管路附件則需要電伴熱。

圖:久盛電(dian)氣電(dian)伴熱(re)產品應(ying)用實例


  從功率適配角度出發,沈陽市中色測溫儀表材料研究所有限公司(以下簡稱“沈陽中色”)副總經理季冬表示,電伴熱適用于有一定鋪設空間、功率適當且長時間使用的工況環境中,如熔鹽管道、儲熱罐、集熱器等部位。而電加熱適用于加熱功率較大的部位。

  博太科電氣(上海)有限公司(以下簡稱“博太科”)電伴熱產品經理吳靜則認為,在某些場合,電伴熱也可以起到加熱的作用。針對光熱發電系統的絕大多數場合,如管道、閥門、儀表、換熱器等,電伴熱更加適合。但是對于熱鹽和冷鹽罐,電加熱和電伴熱各有優缺點。

圖:應用于熔鹽罐(guan)部位的博太科電伴(ban)熱產品


  電伴/加熱產品的選擇與技術路線有無關系?

  針對不同技術路線的光熱電站,對電伴熱及電加熱的需求有何不同?據CSPPLAZA多方了解,大多數受訪者均認為二者的選擇使用與技術路線并沒有太大關系,而是與最低環境溫度、介質的維持溫度、介質最高溫度、管道/設備尺寸等因素相關。

  吳靜表示,與其說受到塔式或槽式電站技術路線的影響,不如說水工質、熔鹽、導熱油等介質對電伴熱的影響更大。尤其是導熱油,需要考慮到整個系統的防爆要求。

  季冬舉例指出,由于其供貨的中控德令哈10MW項目采用的熔鹽介質,需維持較高的工作溫度,便選用了外管材質為825高溫合金的鎧裝礦物絕緣加熱電纜。而華強兆陽張北項目的介質為水工質,需維持相對較低的工作溫度,因此選用了外管材質選用316L或321不銹鋼的鎧裝礦物絕緣加熱電纜。

圖:沈陽中色熔鹽管道電伴熱產品應用實例


  重慶川儀自動化股份有限公司(以下簡稱“重慶川儀”)光熱事業部總經理邱東則建議,鑒于光熱發電系統導熱工質的溫度變化梯度較大,溫度絕對值較高,普通電伴熱不能滿足該使工況,且普通電伴熱的主要組成材料在高溫區間的熱老化效應明顯,也建議使用上述鎧裝電加熱電纜進行過程裝置/設備的伴熱和保溫。

  如何實現設計方案的“最佳配置”?
  目前,中國光熱發電行業尚處于示范建設階段,技術路線百花齊放,僅首批示范項目采用的細分技術路線就有8種之多。因此,在電伴/加熱產品需求方面不同項目也呈現出了不同的個性化需求,相關產品的規格種類也隨之增多,很多應用領域還需進行針對性設計。

  據CSPPLAZA記者了解,與其他領域相比,光熱發電領域應用的伴熱產品加工工藝相對復雜,其難點主要表現在:伴熱電纜在生產過程中的拉拔工藝、合格率等方面的控制;接頭(預制回路)的加工過程中絕緣、耐壓指標的控制等。

  如何針對不同項目設計并提供最佳的電伴/加熱方案及產品?多家供應商一致認為,在進行方案設計時,應詳細了解工藝流程,并密切配合流程的操作需求。不僅要考慮電伴熱對象的特質(即材質、外形、介質流速、保溫狀況等),還要根據根據對象的溫度需求,合理計算電功率,結合電伴熱的特點,實現最優化匹配。具體需要注意:

  1、合適的維持溫度值。維持溫度值以確保介質不凝固并預留合適余量值即可,不宜過分調高維持溫度值。雖然調高維持溫度值本身并不一定會給電伴熱的設計帶來很大的難度,但是會給整個電站的運行費用增加成本。如電能的浪費、電伴熱的壽命等。

  2、最好能提供電站的ISO圖,以便于能準確地設計電伴熱回路,評估電伴熱成本。

  3、對于閥門、儀表、設備等,最好能提供準確的外形尺寸、保溫等相關參數,以便于在伴熱設計過程中充分考慮余量。

  4、對于有預熱需求的工況,要合理評估預熱時間。

  適用光熱發電的產品有哪些?各自適用哪些領域?

  據了解,應用于光熱發電領域的電伴熱、電加熱技術,往往有極強的針對性,需要做到“一案一例”。針對電伴熱、電加熱產品,CSPPLAZA記者專門咨詢了數家國內供應商,并對他們生產的產品和應用范圍做了整理。


  成本逐漸觸底 降低耗電量是關鍵

  據CSPPLAZA了解,由于導熱介質、技術路線的不同,難以直接量化電伴熱、電加熱的初始投資成本。一般來說,其在整個光熱電站中的投資占比約為1%—5%,影響因素主要有廠房建設、生產制造設備、環保設施、資金來源、生產線建成后的產出規模等。

  此外,電伴熱與電加熱的投資成本也有一定區別。據重慶川儀方面介紹,電加熱的生產制造設備較多,要求較高,且能耗較大,對技術工人的操作技能也提出了較高的要求。相較于電加熱,電伴熱的生產制造設備較少,但產品制造對環境的影響要大于電加熱。

  隨著光熱發電市場的好轉,基于電加/伴熱產品的制造企業數量增多,市場競爭日趨激烈,產品制造成本的下降空間逐漸觸底。據了解,下降空間的大小主要取決于生產制造設備的先進性、生產組織模式的優化和經營規模的大小等因素。

  “雖然成本的總體下降空間有限,但是一個好的設計可以盡量節減運行費用。”久盛電氣銷售工程師李江濤如是表示。

  沈陽中色銷售經理劉可表達了類似的觀點,他認為,優化設計方案,降低使用數量,控制回路數量均可實現降低成本的目的。目前,大多數方案會選用100%備用或50%備用的設計思路。同時,提升產品質量,降低故障率,從而降低備用的數量,也可達到降低成本的目的。


  值得一提的是,電伴/加熱的耗電量非常大。據了解,一個(ge)光(guang)熱電站廠用電的比例約(yue)在10%左(zuo)右(you),電伴/加熱就占2%~3%。那么,可采取哪些措施(shi)降(jiang)低其耗電量?


  杭州(zhou)(zhou)佐帕斯工業有限(xian)公司(以下簡稱“杭州(zhou)(zhou)佐帕斯”)銷售經(jing)理(li)劉超表示,光熱系(xi)統(tong)需要大量的(de)預熱、儲熱環節,從而衍生了(le)“熱能管理(li)”需求。合理(li)的(de)預熱和儲熱方案,再加(jia)上合理(li)的(de)溫度控制系(xi)統(tong),可以達到控制能耗的(de)要求。


  邱東認為,在光熱(re)電站的(de)(de)設計和建造(zao)的(de)(de)過(guo)程中,還(huan)可以(yi)通(tong)過(guo)以(yi)下(xia)三方面對電加/伴熱(re)的(de)(de)能(neng)耗進(jin)行(xing)控(kong)制:1.根據對示范電站實際運行(xing)數據的(de)(de)統(tong)計分析結(jie)果,合(he)理調整加熱(re)需求量(liang)和升溫(wen)時(shi)間;2.合(he)理選(xuan)擇性能(neng)優(you)良的(de)(de)保(bao)溫(wen)材料(liao)和保(bao)溫(wen)施工(gong)方案(an),減少不必要的(de)(de)熱(re)量(liang)損失;3.研發并采用更加優(you)良的(de)(de)導(dao)熱(re)工(gong)質,盡量(liang)減少因預(yu)防工(gong)質凝固所投入的(de)(de)加熱(re)能(neng)量(liang)。


  吳靜補(bu)充到,適(shi)當地平衡電(dian)伴(ban)熱(re)系(xi)統的初裝成(cheng)本和運行成(cheng)本,采(cai)用調(diao)功(gong)率的方式可控制伴(ban)熱(re)帶的輸出功(gong)率。


  供應商對業主及EPC采購方有何建議?


  對于項(xiang)目(mu)業(ye)主和EPC承包(bao)商來(lai)說,如何采購到(dao)最適合自己項(xiang)目(mu)的電(dian)伴/加熱方(fang)案和產品呢?相關供應商給出了一些建(jian)議(yi)。


  為(wei)保證(zheng)工(gong)程質量,并降低(di)項目的(de)建設成本,邱東認為(wei),項目業(ye)主及EPC企業(ye)應積極致力(li)于尋找技(ji)術實(shi)力(li)、經濟(ji)實(shi)力(li)和工(gong)程服(fu)務(wu)能力(li)等(deng)相關資質優秀的(de)的(de)企業(ye),謀(mou)求建立(li)長期的(de)戰略合作伙伴關系。在實(shi)現(xian)產品的(de)標準(zhun)化設計和集(ji)中優價(jia)采(cai)購后,更(geng)能有效保證(zheng)工(gong)程的(de)施工(gong)質量。


  那(nei)么,如(ru)何審核供應(ying)商(shang)的資質?吳靜(jing)認(ren)為,包括但不限于管理體系資質、制造資質等。由于貨期緊、數(shu)量大,需(xu)要對供應(ying)商(shang)的制造交(jiao)付能(neng)力進(jin)行考(kao)核。除此之外,光(guang)熱電站(zhan)的系統(tong)應(ying)用比較特殊,對閥門(men)、儀表(biao)及其他(ta)設備伴熱的安裝施工要求特別高,還須(xu)重點考(kao)察(cha)供應(ying)商(shang)對電伴熱大項目EPC的業績和(he)能(neng)力。


  任燮炎認同(tong)上述觀點(dian)并舉例,礦物絕緣(MI)加熱電纜技術的正常維護(hu)、保養比較(jiao)特殊,建議業(ye)主可以將日常維護(hu)、保運行的任務長年承包(bao)給供應(ying)商負責。


  劉可(ke)則(ze)建(jian)議(yi),合作(zuo)(zuo)雙方達成(cheng)意向后可(ke)多(duo)溝(gou)通交流,項目業(ye)主或(huo)EPC企業(ye)盡可(ke)能提供(gong)詳盡準確的(de)(de)技術參數,如管(guan)(guan)道的(de)(de)規格(尤其是管(guan)(guan)道的(de)(de)精準長度(du))、工作(zuo)(zuo)溫度(du)、保溫的(de)(de)厚度(du)、保溫的(de)(de)材質,閥門的(de)(de)質量等。在(zai)控(kong)制(zhi)(zhi)方面(mian)采用(yong)更合理的(de)(de)控(kong)制(zhi)(zhi)方式(shi),如可(ke)控(kong)硅【可(ke)控(kong)硅(SiliconControlledRectifier)簡稱SCR,是一種大功(gong)率(lv)電器(qi)元(yuan)件(jian),也(ye)稱晶閘管(guan)(guan)。它具有體積小、效率(lv)高、壽(shou)命長等優點。在(zai)自動(dong)控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統中,可(ke)作(zuo)(zuo)為大功(gong)率(lv)驅動(dong)器(qi)件(jian),實(shi)現(xian)用(yong)小功(gong)率(lv)控(kong)件(jian)控(kong)制(zhi)(zhi)大功(gong)率(lv)設(she)備】。此外,應給供(gong)貨商留有較充裕的(de)(de)供(gong)貨時(shi)間。


  目前,在國內光熱發電市(shi)場還未成熟的(de)(de)情況(kuang)下(xia),并沒有形成統一的(de)(de)產(chan)品標(biao)準。杭州佐帕斯行業市(shi)場經(jing)理(li)周(zhou)國偉對此建(jian)議(yi),光熱行業的(de)(de)預熱和(he)儲熱系(xi)統須拋開伴熱與(yu)加(jia)熱的(de)(de)范疇(chou),建(jian)議(yi)業主、EPC、設計院和(he)有資質、有經(jing)驗的(de)(de)權威廠商共同(tong)探討應用(yong)于不同(tong)場所的(de)(de)不同(tong)解決(jue)方案,從而得到(dao)多方認可的(de)(de)行業標(biao)準。


  注:因遵守保密協議,部分廠商具體應用案例未刊登在本文中。

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