4关键工艺设备

　　4.1蒸汽发生器设备选型

图：熔盐，导热油蒸汽发生器工艺流程

　　选择关键工艺设备，主要是初步拟定工艺流程，最终确定设备结构，满足设备招标技术要求的提出。最后的几张PPT主要是换热这块。熔盐蒸汽发生器，导热油蒸汽发生器，主要有单列双列的问题以及蒸发器设备水动力设计的差异，目前在国际项目上熔盐蒸发器都用的是强制循环，我们国内供货方的产品设计也有采用自然循环的。后者系统简单没有强制循环泵，可以节约厂用电，减少系统故障点，但水动力较强制循环稍差。同时对于蒸发器设备，也需要关注熔盐和水的流程。要在系统设计和设备设计两个层面考虑熔盐凝固、泄露等风险。

　　蒸汽发生系统流程及配置关键点可以总结为如下几条：

　　熔盐蒸汽发生器，各级换热器旁路设置，混温设计，运行模式主要是低负荷运行模式；导热油蒸汽发生器，导热油侧流程的确定，方便运维节省投资为出发点；熔盐蒸汽发生器采用单列，简化系统，运行可靠性提高；自然循环具有足够可靠性；注意熔盐侧的凝固风险控制，从系统设计及风险应对角度考虑。

　　过热器多采用发卡式换热器；也有采用集管式蛇形管；介质温度变化大，有单级、多级、对于较大容量机组串联和并联。

　　蒸发器设备是SGS最关键的一个换热器；结构形式包括釜式、U管直壳、U管U壳等；有自然循环，强制循环，也有直流。需综合考虑成本、系统流程、容量、参数确定。

　　4.2传热流体选择

　　对于槽式聚光集热系统，采用熔盐作为传热流体，简化工艺系统，提高热经济性。熔盐作为传热流体肯定有它的优势。总的投资要低于导热油，因为系统简化很多，介质工作温度区间很大。

图：二元熔盐和导热油饱和蒸汽压随温度变化

图：太阳盐和低熔点盐关键物性对比

　　关于低熔点盐的讨论，我个人认为，采用哪种熔盐作为线聚焦集热技术的传热介质，技术上，其使用温度上限在很大程度上是由集热管高温吸热和散热特性决定，因为在高温下辐射散热机理引起的散热损失非常可观，确定两种熔盐的工作温度上限均为550℃。采用低熔点盐对以下系统或参数产生较大影响：

　　1）用于管路系统及回路本体的防凝电力消耗会降低。

　　2）单个回路传热流体流量及镜场熔盐循环泵的电耗降低。

　　3）储热系统初投资。

　　4.3汽轮机参数确定

　　汽轮机进汽压力和温度基本由上游吸热系统参数决定；对于熔盐作为SGS的换热流体，过高的给水压力会影响预热器出口熔盐温度；需结合上游传热流体温度和SGS设备统筹考虑；对于槽式导热油电站，储热发电模式不会考虑满负荷运行汽轮机。

　　汽轮机效率提高1个百分点，年发电收益可提高2%甚至更多。若按50MW电站设计发电小时数4000h计算，电价1.15元/kWh，则一年因此项增加的收益大约460万人民币。因此要重视发电单元系统。

　　4.4全场辅助系统及辅助设备

　　总的来讲要重视如下问题：重视镜场清洗（车），清晰策略的选择，确保年均清洁度；熔盐泵、导热油泵、镜场低速循环泵的选型配置，包括容量和冗余配置策略；

　　储罐要重视施工工艺，包括高温基础的设计和施工。熔盐阀门，截止阀和蝶阀是比较普遍的结构形式，重视阀盖伴热设计，尽量避免阀门外漏。

　　4.5重视发电单元系统辅机设备选型

　　发电单元的性能好坏与聚光集热系统一样重要，发电单元性能下降对全厂性能的影响甚至比后者更明显，这一点往往不被重视，业内习惯称之为“常规岛”，这是核电领域的惯称（国际上一般叫动力岛或称发电岛powerblock），这个并不常规，因为电价高，应该比火电机组更精致。主要包括给水泵、凝结水泵配置及调速设计；管道系统的选型；高低加回热系统及除氧器本体设计，包括阻力、端差及结构选择。疏水泵配置等。还有一个重要的设备是空冷凝汽器。

　　关键工艺设备选择非常重要，因为如前面所说，发电单元效率提升1个百分点，年收益增长2%以上，重视发电单元设备选型及系统设计。当然，仍需要在多方协同，全局优化，系统集成，在供货方的配合下（设备性能及成本），从全场系统优化角度考虑。

　　5西北电力设计院光热业务介绍

　　最后花点时间介绍一下我们公司。2008年，中国电力工程顾问集团公司和中科院电工所合作亚洲首座兆瓦级（电功率1.5MW）塔式太阳能热发电电站的总体设计，西北电力设计院有限公司作为设计院，完成相关工程设计，这是我们进入此领域的一个关键时期，在此要感谢电工所王老师团队当初给予我们的一些帮助。

　　2010年10月，参与中控太阳能德令哈塔式光热发电工程设计。2014年7月10MW成功并网发电；2016年8月熔盐改造完成。该项目是亚洲首座光热发电商业电站。

　　2015年，西北院参与摩洛哥NOORIII期电站工程设计。该项目是目前单机容量最大的塔式熔盐电站。由山东电建三公司和SENER组成的联合体EPC。

　　中国电力顾问集团有限公司太阳能热发电技术中心设在西北院，中心主要负责开展太阳能热发电行业的重大与关键技术的研究与开发，研究提出集团公司太阳能热发电发展规划和技术升级方向等。目前正编制多项国家标准和行业标准。目前参与的各类光热发电项目总数有三十余个。

　　太阳能热发电是系统高度集成的发电技术。聚光集热系统，储换热系统，发电系统具有同等重要地位。技术先进性与成本一样重要，技术方案比选要基于投资。

　　我们不生产制造任何设备，我们是全场系统的集成设计方，期望与设备供货方、投资方，多方携手，推动太阳能热发电这一技术全面进步。

　　谢谢大家！