太阳能热发电站的保温解决方案
发布者：本网记者Crystal | 来源：CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 7258查看 | 2013-05-14 17:47:00
CSPPLAZA光热发电网报道：不带储热的光热电站对保温的要求较低，采用一般的气凝胶等传统保温方案即可达到保温目的。而对于带储热的光热电站，由于熔盐的凝固点在220摄氏度左右，对保温的要求十分严格，否则一旦熔盐凝固，对电站将造成破坏性损失。为安全考虑，目前一般采用电伴热解决方案。电伴热将会额外消耗厂用电，带来更多运营成本支出，特别是在我国西北地区的严寒环境下建设光热电站，由于夜间温度低至零下数十度，如果采用电伴热方案，将耗费很大量的厂用电，这会对电站的经济效益造成较大影响。但如果单单采用气凝胶等保温材料，可能又无法满足保温需求。这对我国开发光热电站项目是一个需要考虑的问题。
气凝胶是一种新型轻质的纳米多孔材料，具有低密度、优异的隔热性能和良好的透光特性。其广泛应用于保温隔热领域。光热发电站的管道保温也可以考虑选用气凝胶作为保温材料。
1931年，美国科学家Kistler首次以水玻璃为原料采用超临界干燥法成功制备二氧化硅气凝胶材料。常见的二氧化硅气凝胶是由二氧化硅网络骨架和填充在纳米孔隙中的气体所构成的高分散固体材料。气凝胶内部纳米网状结构一般呈链状或串珠状结构，直径约为2~20nm之间，其内部孔隙率在80%以上。
气凝胶具有很多独特的性质，如比重仅为水的1/5，是目前世界上最轻的固体。气凝胶具有优异的绝隔热性能，其耐热温度可高达600℃以上，之所以具有如此良好的隔热性能，是由气凝胶内部均匀的纳米多孔结构所决定的。
对于气凝胶等高孔隙率多孔质材料，其传热过程包含三种形式，即对流传热、通过气凝胶固体骨架和内部孔隙的热传导、辐射传热，和内部空气发生的热对流完成。在气凝胶材料中，由于大量纳米孔的存在，气孔内的空气分子失去了自由运动的能力，材料的热对流传热量几乎为零。同时由于气凝胶材料本身具有极低的体积密度，材料的热传导率也很低。此外由于气凝胶内部纳米级多孔结构使其内部含有很多的反射界面与散射微粒，再加上在热辐射吸收方面对材料进行了改性，可以使气凝胶的热辐射经反射、散射和吸收而降到最低。因此，气凝胶材料不论是在高温或是常温时均具有较低的导传热系数。
气凝胶还具有良好的透光性，其对太阳光的透过率可达到87%以上。二氧化硅气凝胶的折射率很小(n=1.01～1.06)，这意味着二氧化硅气凝胶对入射光几乎没有反射损失，能有效地透过太阳光，如10mm厚的高透光二氧化硅气凝胶层(由2～4mm气凝胶颗粒填充)的可见光透过率为85%，太阳光透过率为88%。
电伴热作为一种有效的管道(储罐)保温及防冻方案一直被广泛应用。其工作原理是通过伴热媒体散发一定的热量,通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的损失,以达到升温、保温或防冻的正常工作要求。20世纪70年代，美国能源行业就提出用电伴热方案来替代蒸汽伴热的设想。70年代末80年代初，包括能源行业在内的很多工业部门已广泛推广了电伴热技术，以电伴热全面代替蒸汽伴热。目前，电伴热已经在石油化工、船运等多个领域广泛应用。Andasol 1、Andasol 2、Extresol 1、Extresol 2、Gemasolar、Solana等将近30座光热电站已经或将要采用电伴热保温方案用于管道及相关设备的保温。
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