光熱電站中儲(chǔ)熱介質(zhì)的密封難點(diǎn)和解決方案

1、光熱電站中儲(chǔ)熱介質(zhì)的密封難點(diǎn)和解決方案儲(chǔ)熱，也是儲(chǔ)能的一種技術(shù)，其原理是利用儲(chǔ)熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的存儲(chǔ)和釋放。目前國際上應(yīng)用較多、技術(shù)較成熟的主要有熔融鹽儲(chǔ)熱。全球的熔融鹽儲(chǔ)熱發(fā)電項(xiàng)目多集中在西班牙、意大利、美國、南非、摩洛哥、智利等地，我國的熔融鹽儲(chǔ)熱應(yīng)用近幾年也相繼火熱起來。根據(jù)發(fā)改能源20171701號(hào)關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)意見文件，預(yù)計(jì)到2020年，我國熔融鹽儲(chǔ)熱的規(guī)劃規(guī)模為1.8吉瓦。匚urlyk謀訂狂;此打儲(chǔ)能介質(zhì)的介質(zhì)特性傳統(tǒng)的儲(chǔ)熱介質(zhì)是水以及蒸汽。水在超過其沸點(diǎn)的情況下用作熱載體，則要求設(shè)備和系統(tǒng)承受壓力，如200C的飽和蒸汽的壓力約為16公斤，更高溫度對(duì)照的飽和蒸汽其壓

2、力更高，而過熱蒸汽其滲透性更加強(qiáng)。導(dǎo)熱油（國標(biāo)GB23971-2009的正式名稱為有機(jī)熱載體，俗稱導(dǎo)熱油）。在150350C的工業(yè)生產(chǎn)中，導(dǎo)熱油由于其高沸點(diǎn)而成為了水蒸氣的替代品,可以大量減少設(shè)備投資。熔鹽通常是指硝酸鈉（NaNO3）和硝酸鉀（KNO3）的硝酸鹽混合物。高溫熔鹽可達(dá)到560C甚至更高的運(yùn)行溫度，具有良好的導(dǎo)熱和流動(dòng)特性，具有較高的比熱容和密度在工業(yè)界一直是作為高溫傳熱介質(zhì)和儲(chǔ)存熱量的介質(zhì)。目前大部分光熱電站使用熔鹽吸熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)通過使用鏡片將大面積的日光聚焦在一起并將光能通過熔鹽介質(zhì)儲(chǔ)把不穩(wěn)定的太陽能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換成熱能來發(fā)電。目前的光熱電站都是集吸熱、儲(chǔ)熱及蒸汽發(fā)生于一體的系統(tǒng)，在陽

3、光充足的時(shí)候熔鹽獲得熱量溫度升高，儲(chǔ)存在高溫熔鹽罐中；當(dāng)陽光不足的時(shí)候，高溫熔鹽罐中的熔鹽提供能量，使電站持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電，熔鹽溫度變低，流入低溫熔鹽罐中。光熱電站的工藝路線光熱發(fā)電的典型工藝路線一般由三個(gè)島組成太陽島（用來聚光收集熱量）;傳儲(chǔ)熱島（用于熱量傳輸和儲(chǔ)存）;常規(guī)島（也叫發(fā)電島，用于發(fā)電）。每一個(gè)島又有很多種裝備組成，以及這些裝備所涉及到的原材料和配件。Anas槽式I票固件岳專監(jiān)旨昔注牟為場(chǎng)控制奈鋭直揍頭夜跟鬲召尿盍萼妄采眉酉式施桂：S鯨峑曲語式乖涅牛u型營電樺雷境掛制系統(tǒng)渭洗設(shè)備走日境藥用電瀝眼熱O克聖銀際磁平貢瓏走娟誦控制薪域清洗設(shè)昔緊區(qū)件眼毎融HMsm支爭丟能匡平面眨日姮旳特新

4、嘰盍袈匪蘇宗氓聲式境糜弍垂展器Cc呦也-密封揑陥丄關(guān)了傳儲(chǔ)熱商主設(shè)備變經(jīng)器閥化誌設(shè)聞工廈電加熱導(dǎo)熱油泵保疽材料鹽泵電伴熱操熱器銘更熔鹽閥尋熱油陪鹽導(dǎo)熱注C.G=ir!ack7；rlB7常規(guī)島輔機(jī)設(shè)備主機(jī)設(shè)備閥門汽輪機(jī)爾幾凝汽器毫空冷刼殺貌DCS控制泵統(tǒng)蒸汽發(fā)汽機(jī)旁路水蘇僉測(cè)裝音及服主器發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)加熱器除氫器純水裝邑配電柜保溫材1提客詢服努I頁目前欄厲呂畠査帕期鬲乎施工7二巴匕匸蘭yF=-F另概務(wù)殳計(jì)祠幵炭代理程EPCe.常規(guī)烏EP離蟲島EP匚宏陽島EPC郵共溝虹第三方土建軀室授術(shù)眼野防網(wǎng)a工槎工程監(jiān)錘電帖安發(fā)業(yè)主工程畫（0E）詳洞設(shè)計(jì)石n中j系噸咸無熱林眼務(wù)光場(chǎng)隹朮飯務(wù)廚認(rèn)證保險(xiǎn)運(yùn)；刮rb哎

5、囹竝技才丄的了-原材聘/配忌材料甌品配件偵斎桓狼反第雄譽(yù)彗全吸壺涂長液壓J由玻璃外言拈參別吸汽孫證白玻尋胡誤片可伐呂輜汎詒苗壺尺働毎仗茄兎器単奩片匡時(shí)龜芾電逍楹rj蘭封和ij二1隅渭脂懣位計(jì)油趕執(zhí)詢構(gòu)屜拒酒壓站弓兀器電動(dòng)0I貝迪快娠磐走樺UPSS用電涯檢測(cè)儀騁農(nóng)祁旨生產(chǎn)臉測(cè)設(shè)伺反討進(jìn)生產(chǎn)翻設(shè)孫-.-/Giirluck田封技/|t1837注：本段內(nèi)容來自CSPPLAZA光熱發(fā)電平臺(tái)密封需求和解決方案常溫的流體設(shè)備或者管道法蘭連接有多種密封解決方案可選擇，但熔鹽的溫度和易滲透特性將限制這些密封材料的使用效果。石墨材料是傳統(tǒng)高溫密封應(yīng)用的主導(dǎo)者，在低溫時(shí)高純度的石墨（碳含量98%以上）有很好耐化學(xué)腐

6、蝕性，但在高溫氧化環(huán)境下（超過450D,石墨很容易產(chǎn)生質(zhì)量損失，在熔融鹽這類強(qiáng)氧化劑環(huán)境下，300C以上石墨墊片材料內(nèi)部就會(huì)被氧化出孔隙，法蘭連接很難保持密封所需的扭矩，從而導(dǎo)致泄漏量下降進(jìn)而密封失效客戶可在實(shí)驗(yàn)室模擬工況進(jìn)行測(cè)試，也可以選擇第三方的測(cè)試機(jī)構(gòu)對(duì)密封制造商的材料進(jìn)行熱失重測(cè)試來了解密封材料的優(yōu)劣。GarKGarloG：焉應(yīng)帚光熱發(fā)電的儲(chǔ)熱介質(zhì)挑戰(zhàn)著傳統(tǒng)密封產(chǎn)品的溫度和化學(xué)極限。蒸汽、導(dǎo)熱油和熔融鹽在高溫的狀態(tài)都極易滲透，對(duì)密封材料來說其滲透性都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。一直以來Garlock將極端高溫工況應(yīng)用作為開發(fā)目標(biāo)，本世紀(jì)開發(fā)了THERMa-Pur高溫密封材料，可以組成切割墊片、金

7、屬纏繞墊、金屬齒形墊、金屬波紋墊以及模壓填料組件等多種形式，可適用于密封熔融鹽工藝管道、換熱器和閥門的需要。熔融鹽案例分享2014年Garlock和“敢為人先”的某集團(tuán)就光熱發(fā)電項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)展開合作，Garlock提供了高溫Therma-pur墊片參與到這個(gè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試項(xiàng)目，以下是熔融鹽測(cè)試報(bào)告部分內(nèi)容分享，測(cè)試溫度：420580C，螺栓法蘭連接著墊片（4種材料的密封件）直接放入充斥著高溫熔鹽的不銹鋼槽中進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為15-30天。遨G日也匚I密封技尢囲計(jì)圖：高溫測(cè)試后THERMa-PUR,帶云母石墨纏繞、增強(qiáng)石墨纏繞、石墨平墊圖從圖中可以觀察到THERMa-PUR材料平墊片的外觀，雖然拆

8、卸時(shí)不小心被為分為兩層，但也證明它與法蘭密封面密封效果較好；內(nèi)圈與外圈接觸熔鹽但無明顯腐蝕跡象，證明它在熔鹽中能保存較為完好，短時(shí)間不會(huì)被腐蝕。內(nèi)圈云母式石墨纏繞式（帶內(nèi)環(huán)）墊片和增強(qiáng)石墨纏繞式墊片（帶內(nèi)環(huán)）中的石墨部分已腐蝕殆盡，證明增強(qiáng)石墨纏繞式（帶內(nèi)環(huán)）墊片不能被使用。內(nèi)圈云母式石墨纏繞式墊片（帶內(nèi)環(huán)）的外圈被腐蝕（從外圈滲漏進(jìn)入），內(nèi)圈云母保存較好；但仔細(xì)觀察，該云母環(huán)右下側(cè)也有少量積鹽現(xiàn)象，初步判斷云母密封性能不是很好易被滲透。（若云母無法隔離熔鹽，石墨依舊會(huì)產(chǎn)生腐蝕。）此外，2014年Garlock中國也和某節(jié)能技術(shù)公司也順利展開了合作，Garlock很榮幸成為首個(gè)國內(nèi)熔鹽塔式光熱

9、發(fā)電項(xiàng)目示范項(xiàng)目的管道墊片供應(yīng)商，大量供應(yīng)了4122的高溫金屬纏繞墊和切割墊片用于熔融鹽的設(shè)備和管道中。近兩年來國內(nèi)多家知名的閥門制造商在熔融鹽閥門的設(shè)計(jì)階段就找到了我們，我們的應(yīng)用工程師結(jié)合歐洲的成功經(jīng)驗(yàn)推薦了兩種熔融鹽閥門閥桿的密封方案（400C/570C，請(qǐng)見下圖），在安裝測(cè)試階段Garlock也盡心提供專業(yè)閥門填料的安裝指導(dǎo)，讓填料的性能發(fā)揮到極致。5aTTIEHIflfl-njR41E2Thick.1Jamorrmyw.；立ucjtft；wZmcffMlurdink1P*HVWwm*f*H*S*rufEflJmfandwmKddTh*ieuRIvb*x.廠Ei”rrJjLj1GrlockPackingsetforMoftenSit占O0notfrornCqiIdcEA-A光熱發(fā)電的流體密封需求正在超越傳統(tǒng)密封產(chǎn)品的