在浙江杭州盛大召開的第十二屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會中,浙江阿斯克建材科技股份有限公司(以下簡稱“阿斯克”)工程師高明哲出席會議并作主題演講《光熱電站保溫系統運行情況調查》,剖析了烏拉特中旗和中廣核德令哈兩個光熱電站保溫系統的運行情況,并介紹了阿斯克針對光熱電站保溫自主研發的系列保溫產品及整體解決方案。
圖:高明哲
光熱保溫系統運行情況調查
為了解目前光熱電站的保溫運行情況,阿斯克對國內光熱發電項目保溫情況進行了詳細地調查評估,包括調查不同部位的保溫方式和各保溫部件使用情況,檢查不同部位保溫結構使用中存在的問題,測量管道表面溫度、計算熱損率,計算與該部位設計值相比保溫效果的下降程度,最后根據測溫情況,推算光熱電站的整體熱損,估算熱損對發電量的影響。
高明哲重點分享了兩個光熱項目的保溫系統運行情況:
▌烏拉特中旗100MW槽式光熱項目
該電站保溫面積達5萬平方米。高明哲表示,若保溫層外表面溫度每升高1℃,經測算,電站每年的散熱損失將增加465萬千瓦時,直接導致年發電量減少92萬千瓦時,伴熱成本每年會增加27萬元以上。可見保溫效果對能耗與收益的影響十分顯著。
以下是各部位的外觀現狀與紅外熱成像情況:
圖:柔性連接管
圖:導熱油管
圖:熔鹽罐
▌中廣核德令哈50MW槽式光熱項目
以下是各部位的外觀展示與紅外熱成像情況:
圖:柔性連接管
圖:導熱油管
圖:熔鹽罐
此外,高明哲比較了軟、硬質材料表面溫度超標隨時間變化情況:
圖:軟、硬質材料表面溫度超標隨時間變化趨勢
由圖可知,軟質材料在使用時間內熱損會超出設計值15℃以上,平均每年升高1-2℃;硅酸鈣保溫效果穩定,使用30年仍能保持較好的保溫效果。高明哲表示,從烏拉特中旗100MW槽式光熱項目以及中廣核德令哈50MW槽式光熱項目實際測溫情況看,軟質材料的表面溫度變化情況基本符合上述規律。
按照保溫外表面每年升高1.5℃計算,造成的熱損失對于光熱電站的發電量影響是顯著的【詳見下圖】。“如果電站投運后長期不對保溫系統進行維護,任其性能持續衰減,最終會對發電量造成極大影響。”因此,高明哲建議,光熱電站運行期間,必須將保溫系統納入常態化維護范疇。
圖:100MW槽式光熱電站發電量變化趨勢(按保溫表面每年升高1.5℃推算)
阿斯克的光熱保溫整體解決方案
高明哲詳細介紹了阿斯克在光熱電站——集熱、儲熱、發電——三大系統保溫防護工作上的針對性實踐。
▌集熱系統——柔性連接管
柔性連接管保溫的產品設計與性能參數如下:其最高使用溫度可達650℃,導熱系數0.022W/m?K,能有效減少熱量損耗;結構采用Half結構,在保證穩定性的同時兼顧安裝靈活性;使用壽命長達20年,可滿足光熱電站長期運行需求;密封性方面具備防雨雪風沙的能力,能適應戶外復雜氣候環境;與管道配合時,可實現30°擺動和360°旋轉,便于系統安裝調試。
▌儲熱系統——熔鹽/導熱油
1、熔鹽系統保溫的產品設計與性能參數如下:其最高耐溫可達1000℃,采用無支架無熱橋結構設計;在400℃時,導熱系數僅為0.09W/m?k;抗壓強度達0.85MPa,抗折強度為0.36MPa;憎水率超99%,Cl?含量低于20ppm,且使用壽命在20年以上,能為熔鹽系統穩定運行提供可靠的保溫保障。
高明哲表示,阿斯克對保溫材料進行了熔鹽吸附性實驗和銅離子加速鹽霧120h實驗,結果表明,相比于傳統的保溫材料,硅酸鈣硬質材料不吸附熔鹽,易清理,在熔鹽泄露時能起到更好的保溫效果;傳統保溫材料會逐漸腐蝕管道,而硅酸鈣硬質材料則能更好地保護管道。
圖:熔鹽吸附試驗(左為傳統材料,右為硅酸鈣硬質材料)
圖:銅離子加速鹽霧120h實驗(左為傳統材料,右為硅酸鈣硬質材料)
2、導熱油系統保溫的產品設計與性能參數如下:其最高耐溫為650℃,在400℃時導熱系數是0.09W/m?k;抗壓強度達0.85MPa,抗折強度為0.36MPa;具有不吸油的特性,且使用壽命超過20年。
高明哲分享了軟、硬質材料在吸油性與防火性兩方面的對比結果:
由圖可知,軟質材料吸油多;硅酸鈣吸油量少、吸油慢,尤其適用于易燃介質管道。
他特別強調,即便保溫材料本身屬于A級不燃材料,一旦吸收易燃介質(如導熱油),仍會具備燃燒風險。因此,“不吸油”是導熱油管道保溫材料的關鍵性能指標,選擇吸油性優異的保溫材料,對降低管道運行中的火災安全隱患具有重要意義。
▌發電系統——蒸汽系統
產品設計及性能參數如下:其最高耐溫可達650℃,在400℃時導熱系數為0.09 W/m?k;抗壓強度為0.85 MPa,抗折強度為0.36 MPa;憎水率大于99%,Cl?含量小于20 ppm,使用壽命超過20年。
高明哲表示,阿斯克根據現場施工的痛點要求、依托先進加工技術,首創“硬質可拆式預制成型件”,可根據客戶要求定制加工成各種形狀規格的成型保溫殼件,適用于各種直管、彎頭、三通、異徑管、法蘭、閥門、隔熱管托等,為客戶提供保溫高效、拆裝方便、長壽耐用的保溫產品。
綜上所述,高明哲總結了阿斯克光熱電站保溫整體解決方案的四大優勢:
1、安全——保障現場導熱油及熔鹽系統安全
保溫材料不吸油、不吸鹽,不燃燒且不腐蝕,從源頭避免材料劣化引發的系統風險;在閥門、法蘭等易泄露的部位,于成型件基礎上設計引漏裝置,可快速定位漏點并及時處理,排除安全隱患。
2、高效——解決現場工期和維護拆卸問題
現場保溫安裝時間減少80%,提升保溫質量;采用可拆式預制成型件,能夠重復利用,后續維護成本降低90%以上。
3、穩定——長效穩定的保溫效果
保溫材料采用硅酸鈣材料,使用壽命可達20年以上,且保溫性能不隨使用時間衰減,持續保障系統熱效率。
4、經濟——全壽期經濟性突出
以中旗100MW槽式發電項目為例:
雖相比使用硅酸鈣材料需多投入1000萬元,但從全壽期角度測算,20年內可減少系統熱損失成本及維護費用超5億元,額外投入成本僅需3年即可收回,長期經濟效益遠超初始投資。
關于阿斯克:
阿斯克從2017年開始積極參與光熱保溫產品的開發,針對行業的的特點,開發了ASC光熱系列產品,完成了光熱整體保溫的國產化,大大降低了行業成本。ASC光熱發電系列絕熱產品具有優異的絕熱防護性、耐候性、環保性、耐用性和經濟性,其綜合性能在實際應用中已得到了充分的驗證和認可,在光熱發電領域具有獨特的應用優勢。
圖:光熱發電領域工程業績(已運行)