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近日(ri)，第十二屆中國(guo)(guo)國(guo)(guo)際光熱(re)大會暨CSPPLAZA年會在浙江杭州召(zhao)開，北京佳(jia)潔能新節能技術有限公(gong)司董事長陳金環出席會議并發表主題報告，重點分享了(le)公(gong)司參與某(mou)110MW塔式熔鹽光熱(re)電站從(cong)調(diao)試(shi)到運維(wei)過程中，關于熔鹽系(xi)統熔鹽閥(fa)門的設計與運行經驗。

該(gai)項目中，北京佳潔能的供(gong)貨范圍廣泛，除吸熱(re)(re)器(qi)內的熔(rong)鹽(yan)閥外，從冷泵出(chu)(chu)(chu)口(kou)、高旁、低旁到下(xia)(xia)降管、熱(re)(re)罐(guan)，再到熱(re)(re)罐(guan)出(chu)(chu)(chu)來(lai)的熱(re)(re)泵出(chu)(chu)(chu)口(kou)及(ji)SG系統(tong)，所有(you)熔(rong)鹽(yan)閥均(jun)由(you)其(qi)提供(gong)，覆蓋了疏鹽(yan)系統(tong)、熔(rong)鹽(yan)泵出(chu)(chu)(chu)口(kou)再循環系統(tong)、下(xia)(xia)塔熔(rong)鹽(yan)閥及(ji)熔(rong)鹽(yan)泵出(chu)(chu)(chu)口(kou)止回閥等關鍵環節。

圖：陳金環

1

疏鹽系統熔鹽閥：聚焦凍鹽與疏鹽效率難題

疏鹽系(xi)統(tong)是熔鹽光熱電站(zhan)的重(zhong)要(yao)組(zu)成(cheng)部分(fen)，涵蓋冷鹽罐(guan)、熱鹽罐(guan)及(ji)SGS系(xi)統(tong)的疏鹽環(huan)節。陳金環(huan)結合實(shi)際項目經驗(yan)，重(zhong)點分(fen)析了該系(xi)統(tong)中熔鹽閥的常見問(wen)題及(ji)解決方案。

在該項目并網過程中，由(you)于當(dang)時(shi)環境溫度低至(zhi)零下二十多攝氏度，且伴隨大風(feng)，電伴熱無法(fa)補償熱量損失，導(dao)致SGS系統的兩臺(tai)熔鹽疏(shu)鹽閥(fa)出現(xian)閥(fa)桿頂彎現(xian)象(xiang)。停(ting)機檢查后發現(xian)，閥(fa)腔、管(guan)道及流道內均存在凍鹽結塊。

圖：SGS系統疏鹽

陳(chen)金(jin)環指(zhi)出，這一問題的根源可從(cong)多(duo)方面追溯：

一是管道設計口(kou)徑過(guo)小，導(dao)致纏繞的電伴熱功率不足(zu)，難以抵御(yu)嚴寒環境下(xia)的溫度損(sun)失；

二(er)是運行時母管(guan)(guan)至疏鹽罐的管(guan)(guan)道熔鹽處于靜(jing)止狀態，溫度降低后流速放緩，加之管(guan)(guan)道彎頭(tou)設計進一步阻礙流動，最終(zhong)引發凍鹽；

三是(shi)關閉(bi)疏鹽閥(fa)時，閥(fa)座積鹽改變了(le)閥(fa)門行程，過力矩直(zhi)接造成閥(fa)桿頂彎，且閥(fa)腔(qiang)及前后管(guan)道內殘留的熔鹽未徹(che)底排(pai)凈(jing)，加劇了(le)凍(dong)堵風(feng)險。

針對疏鹽(yan)系(xi)統(tong)的設計(ji)與運維，陳金(jin)環提出(chu)了系(xi)統(tong)性建議：

從工程設(she)計角度(du)，疏鹽(yan)管道口徑需嚴(yan)格把控，最小(xiao)不低(di)于4寸，且安裝位置應盡量(liang)靠近(jin)母管，縮短系(xi)統運(yun)行(xing)(xing)時(shi)的存(cun)鹽(yan)管道長度(du)；同時(shi)，可(ke)對疏鹽(yan)系(xi)統電伴熱(re)進行(xing)(xing)單(dan)獨(du)控制，提(ti)高其(qi)溫度(du)補償能(neng)力(li)。

從(cong)運維角度(du)，需重點監測疏(shu)鹽(yan)管(guan)道的降溫(wen)情況，避(bi)免在凍(dong)(dong)鹽(yan)后對疏(shu)鹽(yan)閥(fa)進行操(cao)作；若管(guan)道設計已無法調(diao)整，可采用“笨辦法”——適時小(xiao)開(kai)度(du)打(da)開(kai)疏(shu)鹽(yan)閥(fa)，讓存鹽(yan)段(duan)的熔鹽(yan)流(liu)動(dong)起來(lai)，減少凍(dong)(dong)堵概率。從(cong)控制(zhi)角度(du)，疏(shu)鹽(yan)閥(fa)的電動(dong)裝置應增加反饋信(xin)號，通過精準控制(zhi)小(xiao)開(kai)度(du)狀態，確保熔鹽(yan)流(liu)動(dong)以預防凍(dong)(dong)鹽(yan)。

從閥門設(she)計(ji)角(jiao)度，需杜絕為(wei)降低成本而縮小流通(tong)面積的行為(wei)，例如(ru)設(she)計(ji)為(wei)125（5寸(cun)）的疏鹽(yan)(yan)閥不可(ke)用4寸(cun)甚至更(geng)小的閥門替代(dai)，否則會嚴重影(ying)響疏鹽(yan)(yan)效(xiao)率。

2

熔鹽泵出口再循環系統熔鹽閥：關注振動與內漏風險

對于冷鹽泵和熱鹽泵再(zai)循環管路兼(jian)具(ju)疏鹽功能的(de)場(chang)景，陳(chen)金環特別強調(diao)了調(diao)節(jie)閥的(de)縮徑問題。

他(ta)表(biao)示(shi)，再循(xun)環(huan)調節(jie)(jie)閥(fa)(fa)的設計通(tong)常以最小(xiao)(xiao)流量參數為(wei)依(yi)據，流通(tong)內(nei)徑可(ke)能僅為(wei)管道口(kou)徑的二分之一(yi)甚至更小(xiao)(xiao)，這(zhe)會(hui)顯著降(jiang)低疏鹽效率。因此，他(ta)建議再循(xun)環(huan)調節(jie)(jie)閥(fa)(fa)口(kou)徑不應低于4寸，尤(you)其是冷鹽泵再循(xun)環(huan)閥(fa)(fa)，因壓力(li)等級高，需采取防(fang)沖(chong)刷、防(fang)汽蝕(shi)措施，避免小(xiao)(xiao)開(kai)度時閥(fa)(fa)內(nei)件受損(sun)導(dao)致(zhi)漏鹽，造成能源浪費。

此(ci)外(wai)，若條件允許，可(ke)在(zai)再循環調閥前(qian)增(zeng)設(she)熔鹽截止閥，當調閥因未采取防沖蝕措(cuo)施出(chu)現嚴(yan)重內漏時(shi)，截止閥可(ke)起(qi)到緊急關閉(bi)作用。

熔鹽(yan)泵出口再(zai)循環系統(tong)是保障泵體安全(quan)運(yun)行的關鍵，涵蓋(gai)冷(leng)鹽(yan)泵、熱鹽(yan)泵、SGS熱熔鹽(yan)泵及調(diao)溫熔鹽(yan)泵的最小流(liu)量管(guan)道，其閥門設計與運(yun)行穩定性直接影(ying)響系統(tong)效率(lv)。

陳金環(huan)指出，當(dang)再循(xun)環(huan)管路同(tong)時(shi)承擔疏鹽(yan)功(gong)能(neng)時(shi)，需平衡最小流(liu)量調節(jie)(jie)與(yu)疏鹽(yan)效率的(de)關系。部(bu)分(fen)項目中，再循(xun)環(huan)管道設(she)計(ji)為150、100或125口徑(jing)，而調節(jie)(jie)閥(fa)為滿足最小流(liu)量控(kong)制，常采(cai)用縮徑(jing)設(she)計(ji)（如(ru)6寸管道縮至2.5寸），這會導致疏鹽(yan)速度放緩、時(shi)間延長，增加凍鹽(yan)風(feng)險。因此，需優化調節(jie)(jie)閥(fa)結構，確保在滿足最小流(liu)量調節(jie)(jie)的(de)同(tong)時(shi)，不影響(xiang)疏鹽(yan)效率。

另一(yi)常見問題(ti)是振(zhen)動(dong)引(yin)發的設備損壞。在SGS最小流量管(guan)道中，若采用(yong)電動(dong)截止閥并將其(qi)當作調(diao)節(jie)(jie)閥使用(yong)，會因不可(ke)調(diao)節(jie)(jie)特性(xing)導致管(guan)道劇烈振(zhen)動(dong)，進而造成電動(dong)執行器與閥體的連接螺(luo)栓(shuan)松動(dong)，甚至(zhi)執行器脫落。陳金環建議，SGS最小流量管(guan)道應優先設計為電動(dong)調(diao)節(jie)(jie)閥，若必須采用(yong)截止閥，則需定期運維檢查，并在螺(luo)栓(shuan)處加裝彈簧墊以增強穩定性(xing)。

在(zai)該項目中，冷鹽泵再循(xun)環系統采(cai)用多級降壓調節閥(fa)，從10月調試至12月底并(bing)網(wang)的4個多月運(yun)行(xing)中未出現(xian)問題；而SGS最小流量(liang)管道因使用截止閥(fa)，出現(xian)了閥(fa)桿彎曲(qu)現(xian)象(xiang)，經檢查(cha)發現(xian)是執行(xing)器松動導致受力(li)偏移所致，后(hou)續通過整改已解決，為后(hou)續全容量(liang)量(liang)運(yun)行(xing)奠定了基礎。

3

下塔熔鹽閥：破解大壓差下的振動、汽蝕與溫度波動難題

下塔(ta)熔鹽閥，尤其(qi)是(shi)大壓差調節閥，是(shi)熔鹽系統中工況最(zui)復雜的設備之一，需應對(dui)多種運行場景，其(qi)振動、噪音及(ji)耐溫性能直接影響系統安全。

陳金環分析，大(da)壓差調節閥的振動主要源于三個方(fang)面：

一是調(diao)節閥內部(bu)元件（閥芯、閥桿、閥座(zuo)）的機械振動，多由介(jie)質壓力波(bo)動、沖擊或導向間(jian)隙過大引發(fa)，若振動頻率(lv)與閥門(men)固有頻率(lv)接近，還可能產生(sheng)共(gong)振，導致(zhi)零部(bu)件疲勞損壞；

二是(shi)液(ye)體動力振動，當熔(rong)鹽(yan)通過節流(liu)口時，因流(liu)通面積急劇變(bian)化(hua)易產生阻(zu)塞流(liu)、閃蒸和空化(hua)，加劇振動；

三是機械(xie)振(zhen)動(dong)與(yu)(yu)渦流振(zhen)動(dong)，前者(zhe)(zhe)多因管(guan)道(dao)劇烈振(zhen)動(dong)傳(chuan)導至閥(fa)(fa)門，后者(zhe)(zhe)則由介質流速驟增導致閥(fa)(fa)瓣振(zhen)蕩，若與(yu)(yu)管(guan)道(dao)內壓力波耦(ou)合，會顯著加大振(zhen)動(dong)與(yu)(yu)噪(zao)音。

該類閥(fa)(fa)門需適應(ying)充鹽(yan)(yan)、正常運行、最(zui)大流量(liang)、額(e)定(ding)流量(liang)、最(zui)小流量(liang)、閥(fa)(fa)后壓(ya)力(li)調(diao)節、突(tu)發天(tian)氣及疏鹽(yan)(yan)等多種(zhong)工(gong)況(kuang)。其中(zhong)，最(zui)小流量(liang)工(gong)況(kuang)下(xia)閥(fa)(fa)前后壓(ya)差大，易引(yin)發沖涮和(he)汽蝕；突(tu)發天(tian)氣（如厚云層導致熔鹽(yan)(yan)溫(wen)度瞬間(jian)降低200℃以上）和(he)疏鹽(yan)(yan)工(gong)況(kuang)（鹽(yan)(yan)溫(wen)從565℃驟降至400℃左(zuo)右）中(zhong)，鹽(yan)(yan)溫(wen)的大幅波動對(dui)閥(fa)(fa)門穩定(ding)性挑戰極大；閥(fa)(fa)后壓(ya)力(li)調(diao)節工(gong)況(kuang)則要求(qiu)閥(fa)(fa)門將壓(ya)力(li)控制在(zai)0.4MPa以下(xia)，否則可能給熱罐帶來安全隱患。

為(wei)解決這些(xie)問題，北京佳潔能(neng)研發了循環換對(dui)流式盤(pan)片組合(he)熔鹽(yan)大壓差調節閥。該閥門通過熔鹽(yan)進口(kou)與出口(kou)等截面積設計避免流道堵塞，利(li)用(yong)盤(pan)片內部的轉彎與碰撞實現(xian)逐級降壓減(jian)速(su)，有(you)效控(kong)制流速(su)，減(jian)少沖涮和(he)汽(qi)蝕，同(tong)時消除振動。

在實(shi)際應(ying)用中，某項目的兩(liang)臺下塔大(da)壓差(cha)調節閥(fa)運行穩定(ding)，驗(yan)證了該(gai)結構的可靠性(xing)。

此(ci)(ci)外，陳金環還提(ti)到了大壓差調節(jie)閥的吹(chui)管(guan)問(wen)題。在佳(jia)潔能此(ci)(ci)前參與(yu)(yu)的兩個項目(mu)(mu)中(zhong)(zhong)，曾出(chu)現渣(zha)滓卡死盤片與(yu)(yu)閥芯導致執行(xing)機構過力矩頂彎閥桿、流道堵塞的情(qing)況。為此(ci)(ci)，公司在國電投鄯善項目(mu)(mu)和新華(hua)博(bo)州項目(mu)(mu)中(zhong)(zhong)，采用(yong)“專用(yong)吹(chui)管(guan)內件”方案(an)，即出(chu)廠時安裝臨時內件用(yong)于吹(chui)管(guan)，完(wan)成后(hou)再(zai)更換實際(ji)運行(xing)內件；他同時建議，有條(tiao)件的項目(mu)(mu)可借鑒火(huo)電吹(chui)管(guan)做(zuo)法，先用(yong)直管(guan)或軟連接替代調節(jie)閥完(wan)成吹(chui)管(guan)，再(zai)焊接閥門，以(yi)減少雜(za)質影響。

對(dui)于熔鹽(yan)(yan)(yan)進冷(leng)鹽(yan)(yan)(yan)罐和熱(re)鹽(yan)(yan)(yan)罐的開關(guan)閥(fa)(fa)，陳金環強調了其密封與(yu)耐溫(wen)要求。進冷(leng)鹽(yan)(yan)(yan)罐開關(guan)閥(fa)(fa)在(zai)突發工況或疏鹽(yan)(yan)(yan)時需承受閥(fa)(fa)前(qian)熱(re)鹽(yan)(yan)(yan)與(yu)閥(fa)(fa)后冷(leng)鹽(yan)(yan)(yan)的溫(wen)差沖擊，曾出現過(guo)兩次(ci)閥(fa)(fa)桿彎(wan)曲問題(ti)，需通過(guo)優化閥(fa)(fa)桿材質(zhi)及(ji)調試(shi)工藝(yi)解決；進熱(re)鹽(yan)(yan)(yan)罐開關(guan)閥(fa)(fa)若(ruo)內漏，會導(dao)致冷(leng)鹽(yan)(yan)(yan)混入熱(re)鹽(yan)(yan)(yan)罐降低(di)溫(wen)度，影響SGS出力，因此(ci)需杜絕(jue)采用三偏心金屬密封蝶閥(fa)(fa)，確保密封可靠(kao)性。

4

熔鹽泵出口止回閥：優化結構消除安全隱患

熔鹽泵(beng)出口止回(hui)閥(fa)是防止熔鹽倒流、保障泵(beng)體安全(quan)的關鍵(jian)設備(bei)，傳統結構存在諸多弊端。陳(chen)金環(huan)對(dui)比了不同類型止回(hui)閥(fa)的性能(neng)，指出汽水旋(xuan)啟式止回(hui)閥(fa)存在結構死角，閥(fa)體底部易積鹽結垢(gou)，影響閥(fa)瓣動作(zuo)；且閥(fa)瓣行程達90°，采用平(ping)面(mian)密封(feng)，停泵(beng)時閥(fa)瓣與閥(fa)座撞(zhuang)擊易損壞密封(feng)面(mian)，極(ji)端情況下，系統突(tu)然停泵(beng)產生的巨大剪(jian)切力可能(neng)導致閥(fa)蓋(gai)飛出，存在嚴重安全(quan)隱患。

冷鹽泵出(chu)口熔鹽止(zhi)回閥(fa)--氣動(dong)快(kuai)關三偏心(xin)蝶閥(fa)

冷鹽泵出口熔鹽止回閥(fa)--汽水(shui)旋啟式(shi)止回閥(fa)結構

為此(ci)，北京(jing)佳潔能研發(fa)了(le)(le)熔鹽專用止(zhi)回(hui)閥(fa)，其(qi)(qi)閥(fa)瓣行程縮短至(zhi)(zhi)60°，采用錐面(mian)密封(feng)，配合搖(yao)桿90%位置的(de)(de)阻尼設計(ji)，大幅降低了(le)(le)密封(feng)面(mian)損壞(huai)風險(xian)；同時(shi)，通(tong)過增(zeng)加四(si)開環密封(feng)結構(gou)，將(jiang)突然停泵時(shi)的(de)(de)介質剪切力大部分轉移至(zhi)(zhi)閥(fa)體，徹(che)底(di)消除了(le)(le)閥(fa)蓋飛(fei)出(chu)的(de)(de)隱患。該(gai)止(zhi)回(hui)閥(fa)在(zai)敦煌首航100MW項目中已(yi)穩定運行近五(wu)年，未(wei)出(chu)現任何故障，驗證(zheng)了(le)(le)其(qi)(qi)可(ke)靠性(xing)。

冷鹽(yan)泵出口熔鹽(yan)止回閥--熔鹽(yan)專用止回閥

5

實踐驗證：國產化替代與用戶認可

陳金環在報(bao)告中還分享了公(gong)司的業績(ji)與用(yong)戶反饋，彰顯了國產熔(rong)鹽(yan)閥的實力(li)。截(jie)至(zhi)目(mu)(mu)前，北(bei)京佳潔能的熔(rong)鹽(yan)閥已(yi)在中科院上海應用(yong)物理研究(jiu)所熔(rong)鹽(yan)項(xiang)目(mu)(mu)、蘭(lan)州大(da)成敦煌(huang)50MW項(xiang)目(mu)(mu)、首(shou)航高科100MW項(xiang)目(mu)(mu)改造等20余個項(xiang)目(mu)(mu)中應用(yong)，累(lei)計(ji)供(gong)貨超800臺(tai)，涵(han)蓋截(jie)止閥、調節閥、大(da)壓差閥、止回(hui)閥等多個品類【詳見下(xia)圖】。

在敦(dun)煌首(shou)航節能(neng)項(xiang)目(mu)中，原(yuan)使用的進口閥門因頻繁(fan)出現閥桿漏鹽(yan)(yan)、內漏嚴重等問題(ti)被(bei)更(geng)換為北京(jing)佳潔能(neng)的產品，自2019年(nian)5月投用以(yi)來運行(xing)良好，證明國(guo)產熔(rong)鹽(yan)(yan)閥完全可替代進口產品；敦(dun)煌大成聚光(guang)熱電(dian)50MW項(xiang)目(mu)中，其(qi)提供的自緊式偏(pian)心熔(rong)鹽(yan)(yan)金屬密(mi)封(feng)蝶(die)閥，在2024年(nian)5月安裝后安全運行(xing)3個(ge)月，無任何缺陷。

此外，北京佳潔能(neng)還(huan)參與了(le)能(neng)源(yuan)行業(ye)《光伏與熔鹽儲能(neng)一(yi)體(ti)化發電工程設(she)計導則》、團體(ti)標(biao)準《高溫熔鹽截止閥技(ji)術要求》等多項標(biao)準的制定，彰顯了(le)其(qi)在行業(ye)內的技(ji)術影(ying)響力。

陳金環表示，這(zhe)些實踐經驗(yan)與(yu)用戶認可，不僅驗(yan)證了國(guo)產(chan)(chan)熔(rong)鹽閥的可靠性，也為光熱電站(zhan)熔(rong)鹽系統的設計、運(yun)行與(yu)運(yun)維提(ti)供了寶貴參考，未來公司將持續優化(hua)產(chan)(chan)品，為光熱發電設備國(guo)產(chan)(chan)化(hua)貢獻更(geng)多力量。