关于光热电站关键设备熔盐阀，你需要知道这些
发布者：本网记者Xylona | 来源：CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 10712查看 | 2017-08-16 10:10:00
——光热示范项目供应链关键产品设备系列报道之熔盐阀篇
CSPPLAZA光热发电网报道：配置高效的储热系统可使光热电站发挥更可靠的调峰能力，为电网提供更为稳定的电力。在当前的光热发电领域，熔盐作为储热介质已经得到了成熟的商业化应用，业界对熔盐储热技术的认可度也愈来愈高。
在光热发电系统中普遍使用的二元熔盐（60%硝酸钠+40%硝酸钾）及三元熔盐（53%硝酸钾+40%亚硝酸钠+7%硝酸钠）中都包含了一定量的强腐蚀性化学成分，其作为介质具有运行温度高、凝固点较高、运行温差变化大等特点。熔盐阀作为储能系统中的关键设备，在整个系统运行的安全性和可靠性方面扮演着至关重要的角色。
哪种形式的阀门更适用于光热熔盐储热系统？熔盐阀泄露和冻堵问题该怎样应对？在高温熔盐储热系统严苛的工况下，生产出合格的熔盐阀产品需要考量哪些关键点？熔盐阀成本如何降低？国内外熔盐阀产品在技术与价格上的差异将对国内首批光热示范项目采购产生何种影响？带着种种疑问，CSPPLAZA记者采访了部分海内外知名熔盐阀厂商以进一步了解熔盐阀在光热发电领域中的应用情况及发展现状。
熔盐闸阀、截止阀和蝶阀各有优劣势与适用领域
事实上，熔盐阀并不是一个专门的阀门类别，简单来说熔盐阀即应用于熔盐介质控制的阀门（部分厂商生产的熔盐阀同样适用于导热油介质），需要根据所需的具体参数进行设计生产。
从阀门形式来看，熔盐阀主要包括闸阀、截止阀以及蝶阀等几种形式。根据工艺设计，开关工况可以选用闸阀或是三偏心蝶阀的形式，调节工况可选用Globe单座调节阀或角式截止阀形式。
北京佳洁能新节能技术有限公司（以下简称北京佳洁能）董事长陈金环认为，鉴于光热电站高温熔盐的物性以及其输送管道的设计特点，截止阀和蝶阀最适用于光热电站。Flowserve Flow Control Operations（以下简称Flowserve）工程师王延波向记者介绍，闸阀主要在工艺中作为开关阀门使用，但以闸阀作为熔盐阀来使用存在较多问题。截止阀也可作为开关阀使用，截止阀一般采用Globe的形式，这个类型可以达到V级密封。而按照阀门功能分类的调节阀则主要应用于熔盐流量、压力或者温度的调节，是最主要的设备之一。
“闸阀、截止阀、蝶阀都有各自的优势，但熔盐阀门一般不会选择球阀。熔盐光热项目在选择阀门种类时需要考虑很多因素，如安装空间、管线流阻、综合成本、管线伴热、管线节流、管线热膨胀、介质设计温度、压力条件等等，因此选型哪种阀门种类应依据设计院设计准则。”北京市阀门总厂股份有限公司（以下简称北京阀门总厂）董事长陈金普如是表示。
CSPPLAZA记者根据受访各方观点，对三种常用的熔盐阀形式做了如下总结：
如何解决熔盐冻堵难题？国内外企业各有妙招
随着熔盐储热在光热发电行业的不断普及，熔盐阀的重要性也不言而喻，系统中单个熔盐阀出现质量问题即有可能影响整个电站的正常运行，造成不可估量的损失，甚至有的专家提出设置双熔盐阀，一个出现问题启用另一个熔盐阀，可见熔盐阀在储热系统的重要性。由于熔盐系统的特性，光热电站中所使用的熔盐阀（包括部分国外厂家的产品）普遍存在冻堵、腐蚀、高温卡涩、汽蚀等方面的技术难题。
熔盐凝固后容易导致阀门无法开关，甚至损坏填料和波纹管，因此在填料的设计与选择上国内外熔盐阀企业都进行了大量的研究。苏州安特威阀门有限公司（以下简称苏州安特威）市场经理吴俊杰告诉记者，针对填料损坏的问题，如何对阀体进行有效的加热热场计算和散热的热场计算、进行有效的试验验证，并且选择合适的加热控制方案是最为关键的技术。硝酸盐熔盐和石墨会发生氧化反应，在光热电站中的使用受限。
针对冻堵问题，多数公司都建议使用电伴热作为解决方案。艾默生最终控制事业部代表向CSPPLAZA记者介绍了其公司为防止熔盐阀冻堵所采取的一系列措施，例如；工艺系统良好的疏盐设计，如定期蒸汽吹扫；阀门及管道的伴热（需要阀门做热计算）；阀门形式以及内部结构的特殊设计；采用低熔融点熔盐等。
生产合格熔盐阀的“八项注意”
据CSPPLAZA记者咨询了解发现，填料的选择、阀芯设计、阀体密封性、阀杆电加热设计以及阀门的装配工艺和经验都是影响阀门质量的关键因素。
据统计，设计生产出合格的熔盐阀门需要考虑以下几个关键点：
1.材料的选择必须满足耐高温和相应的耐腐蚀性。
2.原材料的控制，铸件和锻件质量符合相应标准要求。
3.阀门结构防止存在死角，保持必要的流动性。
4.阀杆动密封处采用波纹管和耐高温填料的双密封形式。
5.阀门密封副的密封材料封面硬度达到相应的标准要求。
6.阀杆的选材，既要耐高温和腐蚀，而且在高温工况下也要有较高的化学性能。
7.避免高温材料和交变温度工况时螺栓的蠕变对密封性能的影响。（例如，北京阀门总厂产品中法兰紧固件采用特殊的预紧方式紧固，防止螺栓在热胀冷缩后自动补偿紧固松动；针对阀杆动密封处，采用inconel波纹管和耐高温云母填料组合的形式，形成双重密封，保证密封可靠。）
8.阀门预防冻堵需要有电伴热装置。
批量化、标准化、国产化或可有效降低熔盐阀生产成本
据了解，在熔盐阀使用数量方面，槽式光热电站和塔式光热电站区别较大。槽式用量较多而口径相对较小，塔式用量较小但口径较大，总体来看整体投资差别不算大。
以熔盐塔式50MW项目为例：需熔盐调节阀20-30台左右，熔盐截止阀50-70台左右；以熔盐槽式50MW项目为例：需熔盐调节阀400台左右，熔盐截止阀450台左右。
鉴于目前光热发电成本仍较高，能够参与其中的各环节供应商也都希望能够通过进一步降低成本以提升行业整体竞争力，促进市场进一步做大，阀门厂商自然也不例外，针对该问题CSPPLAZA记者也征询了部分企业的意见。
Flowserve王延波指出，熔盐阀作为工程阀门（单独设计和非批量生产）在降低成本方面有很大的难处，若能形成批量化的生产则可摊平部分成本。
北京阀门总厂陈金普也表达了类似观点，据其介绍，光热电站中熔盐阀的使用数量、价格和投资占比根据项目的大小和项目的各种客观因素决定，国内一般由设计院统筹确定。目前熔盐阀门的设计和生产处于快速增长期，合理的阀门选型和选材以及阀门的标准化建立促成阀门批量化生产是降低阀门成本的有效途径。
此外，北京佳洁能与苏州安特威两方面均表示加快熔盐阀的国产化将是降低熔盐阀成本的有效途径。他们认为，熔盐阀工况苛刻，在设计与生产制造方面均有较高要求，目前而言其成本下降确实存在一定难度。若日后熔盐阀生产能建立标准化，批量化的生产模式，加之国产化产品推动的市场竞争，熔盐阀在保证质量的同时仍具有较大的成本下降潜力。
首批示范项目熔盐阀采购：进口VS国产
与熔盐泵等装备类似，由于光热发电国内外市场的发展成熟度不同等原因，国内外熔盐阀供应商在技术与业绩方面也有较大差别。对于项目业主来说，也面临着：是选择价格较高，但应用案例较多、理应更有保障的国外产品，还是选择价格更具优势但缺乏案例与业绩的国产产品的问题。一般来说，国产熔盐阀想在商业化运行电站使用，最基本的要在10MW试验回路或试验平台上有着成功的应用业绩，否则商业电站谁也不敢选用的。
让我们先来听听国内外供应商对此问题的看法。
苏州安特威吴俊杰表示，虽其公司可提供包括温度检测，伴热，伴热控制在内的一整套解决方案，但是在光热发电领域依然缺乏实际应用经验。
北京佳洁能方面也表达了类似观点，据其介绍，国外产品除实际应用案例丰富外，其原材料材质可能相比国产较好。虽其自身产品在几个试验平台和回路有过小范围应用，但总体而言，国内熔盐阀厂商确实鲜有案例。但其认为海外熔盐阀也并非十全十美，采用海外产品价格偏高、交货周期长、售后服务响应也相对较慢。而国产熔盐阀则恰恰相反，其优势在于合理的价格、较短的生产周期以及快速的售后服务。
受访的海外企业则普遍认为，熔盐系统的故障可能导致整个机组的停运，因此采用可靠性及稳定性强的海外技术产品才能使国内首批示范项目更好地完成使命，更好地摸索经验为以后的光热项目打下坚实的基础。
总体来说，国外品牌业绩多，经验丰富，在质量方面有显著优势。但国产熔盐阀价格优势明显，据艾默生最终控制事业部代表介绍，国产熔盐阀的价格比进口熔盐阀低至少30%。此外，交货周期、售后服务等方面也需要业主重点关注。
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