槽式太阳能集热助力工业蒸汽绿色低碳高质量发展
发布者:admin | 来源:王工 | 0评论 | 902查看 | 2022-10-07 21:06:23    

“十四五”期间,产业结构与用能结构优化取得积极进展,能源资源利用效率大幅提升,建成一批绿色工厂和绿色工业园区,研发、示范、推广一批减排效果显著的低碳零碳负碳技术工艺装备产品,筑牢工业领域碳达峰基础。到2025年,规模以上工业单位增加值能耗较2020年下降13.5%,单位工业增加值二氧化碳排放下降幅度大于全社会下降幅度,重点行业二氧化碳排放强度明显下降。


“十五五”期间,产业结构布局进一步优化,工业能耗强度、二氧化碳排放强度持续下降,努力达峰削峰,在实现工业领域碳达峰的基础上强化碳中和能力,基本建立以高效、绿色、循环、低碳为重要特征的现代工业体系。确保工业领域二氧化碳排放在2030年前达


作为众多工业企业在“煤改气”、“煤改电”的双替代改造后,出现大规模企业能源蒸汽成本迅速上涨,燃料价格向上带来的生产成本不断攀升,市场亟需提供抑制能源成本增加的有效解决方案,让企业能够在能源结构转型中不至于走向因能源成本增加而出现微利甚至破产边缘。


作为槽式太阳能光热发电技术的集热高效利用方式必将作为一种可再生能源技术,在工业企业能源革命后的再替代市场中作为最佳技术形式开始吸引越来越多的关注,并逐步走向实施落地,以不断抑制能源上涨带来的企业经营压力。


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图1图为工业蒸汽开口3000mm集热器(网络图片)


槽式太阳能集热技术在工业蒸汽领域的替代应用,围绕着工业用蒸汽的特性在优化改变自己本身,不能再停留在光热发电、光热热水的思维模式,必须要考虑到更佳适应性、经济性、稳定性,同时要解决太阳能系统的持续性、匹配性、安全性等的诸多挑战和解决不同企业工厂用蒸汽模式的最佳耦合运行方案。


考虑到目前的工业企业面临标煤能耗的降低,绿色低碳清洁发展,实现碳达峰、碳中和的目标远景,我们优先开展燃气锅炉、电锅炉用户的太阳能再节约替代方向,对于生物质、醇基燃料、清洁煤等其他形式保留下来的锅炉,同样可行有效,需要根据用户的资源条件设计优化合理的多能互补模式。


以适应性为目标的创新设计,作为最佳槽式集热技术的诞生,我们在设计阶段摈弃了目前光热发电槽式集热的相对高成本设计思想,在优化中我们利用更匹配应用温度区间采取降低集热温度、从大到小、从长到短的思路,从工业蒸汽的大量客户调研下来,集热场的出口温度比光热发电领域至少降低了150°以上,让我们的材料、导热介质、全系统的配置成本大幅下降,温度和压力降低使集热系统也降低了安全风险,反射镜采用两片的设计也极大的降低了施工安装成本。


通过合理降级加上优化升级双重系统设计后,导热介质不仅仅是在最高温度的设计上控制在了315°以下,更让导热油的低温从14°下降到-18°的更大冷凝点,降低导热、传热系统的防凝成本。通过合理的优化设计,为打造更专业利用光热发电技术的累积经验,充分汲取中高温集热系统的应用特点,为槽式太阳能工业用蒸汽市场缔造出最理想的槽式集热系统设计最佳方案,以适用于工业企业蒸汽领域的广泛市场。


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表1-1集热器单元(SCE)参数


以最佳匹配性为目标的优化设计,针对我们自主开发的槽式太阳能工业蒸汽市场专用集热器,是在充分听取各企业、设计院等专家的建议后综合各专家智慧的结晶。之所以设计这个开口宽度为3000mm、焦距950mm,集热管可选用管径在40mm-60mm范围大小,适用更大范围的核心部件选择,有利于降低成本增加竞争力,能够满足温度在120℃~300℃范围内的工业蒸汽应用领域的需要。


采取标准化模块单元每个SCE集热器单元(SCE=6000mm)的长度可以适用于6000mm,不同场地空间需要灵活合理搭配,整个集热系统的标准回路按照200m设计,由4个标准的SCA集热器组合(SCA=50m)组成,整个系统的设计严格按照光热发电的光学效率控制每项核心部件的严格设计、精细制造、光学检测、过程控制、组装集成、系统优化。


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表1-2集热器组合(SCA)整体参数


系统的设计考虑部分专家对于系统不能影响建筑物本身,也就是工业厂房高度的因素;采用槽式抛物线短焦距的技术形式,为工业企业专家担心的光污染问题得到了有效的解决和避免;考虑到工业有效空间的最大利用,采取单轴跟踪技术能够提高光学接收效率(相比非跟踪技术),更在为建筑屋顶设计更轻便标准模块化的半抛物面型结构方式;集热系统采用导热油吸热传热换热,能够降低系统压力,提高系统安全稳定性,通过利用导热油缓冲罐的配置能够稳定输出给蒸汽发生器,经过蒸汽发生器内的换热器加热水,从而给客户提供稳定的蒸汽,避免云的遮挡给系统带来的不稳定影响;


并通过合理的设计储能方案,为用户提供更长时间的太阳能蒸汽利用小时数,目前针对储能的技术在可考虑配置低成本固体储热、导热油、低熔点盐、相变材料等多种模式,为不同用户的需要设计最佳的储热方案,以满足用户的蒸汽稳定需要。槽式太阳能工业蒸汽系统可以和现有燃气锅炉、电锅炉耦合匹配使用,也可以根据项目情况配置有机朗肯、螺杆机等发电系统达到更高利用的模式。


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图2为槽式有机朗肯发电加供热的多能互补方案


以经济性为初心的设计满足用户需求,透过合理优化提供稳定运行可靠的槽式太阳能工业蒸汽技术,如何能给客户带来好处,是每个企业最想知道的问题,基于槽式光热技术的特性,是直接的光热转换利用,从太阳能的利用效率上面是比光伏发电、光热发电提高转换效率三倍多,光热的直接利用也缩短了能量的转换模式。


再好的设计,再高的效率,最终客户关系的是产生的蒸汽成本和一次性投资的大小,必须有一套科学合理的测算方式让企业可接受。考虑到一次性投资的因素,目前来说槽式太阳能技术应该是所有蒸汽系统里面对于设备一次性投资最大的系统技术了,需要通过合理测算给企业提供一个清晰的投资收益。


工业企业积极实施全面节约战略,围绕实现碳达峰碳中和,坚持降碳、减污、扩绿、增长协同推进,推动重化工业转型、低碳技术研发推广、绿色发展机制创新,加快形成节约资源和保护环境的产业结构创新发展。从光热发电创新跨界应用,到充分利用成熟槽式聚光光热集热技术深化新旧动能转换推动绿色低碳高质量创新发展。


注:本文由王工(13810518839)供稿,欢迎行业朋友联系交流。

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