光热电站保温系统运行情况调查【附光热保温整体解决方案全面介绍】
发布者:xylona | 0评论 | 827查看 | 2024-06-24 18:19:44    

4月26日,2024第十一届中国国际光热大会暨CSPPLAZA年会在内蒙古呼和浩特盛大召开,浙江阿斯克建材科技股份有限公司(简称:阿斯克)工程师高明哲先生出席会议并作《光热电站保温系统运行情况调查》的主题演讲。


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图:高明哲


光热电站保温系统运行情况调查


为了解目前光热电站的保温运行情况,阿斯克对国内在运行的光热发电项目的保温情况进行了较为全面的调查评估:


1)调查不同部位的保温方式;


2)调查各保温部件使用情况;


3)检查不同部位保温结构使用中存在的问题;


4)通过测量管道表面温度,计算热损率;


5)与该部位设计值相比,了解保温下降程度;


6)根据测温情况,推算光热电站的整体热损;


7)估算热损对发电效率的影响。


高明哲主要介绍了阿斯克供货、运行时间较长的两个项目,一是乌拉特中旗100MW的槽式项目,二是中广核德令哈100MW槽式光热项目。


▍乌拉特中旗100MW槽式光热项目


1、柔性连接管:


保温系统外观完好,球头处密封良好,保温材料为气凝胶+硅酸钙(共35mm)。表面温度范围为29-44℃,平均表面温度30.5℃,设计表面温差29℃,仅超出设计温度1.5℃。


经过测温以及现场调查,保温系统目前运行情况良好。


2、导热油管道:


保温系统外观有少量凹陷,管托部位有明显生锈,保温材料为硅酸铝(200mm)。表面温度范围为20-63℃,平均表面温度23.5℃,设计表面温差17.5℃,超出设计温度6℃。保温坏点主要体现在管道支架等支撑部位。


3、熔盐罐:


保温系统外观效果较好,保温材料为岩棉板(400mm)。表面温度范围为30-38℃,平均表面温度33℃,设计表面温差30℃,仅超出设计温度3℃。


高明哲分析支撑部位温度较高原因,一是保温支撑是个热桥,二是支撑部位可能出现保温下坠情况,导致局部温度高出5℃左右。


▍中广核德令哈100MW槽式光热项目


1、柔性连接管:


外观局部保温脱落,丧失保温效果,部分球头与管道连接部位保温挤压变形。表面温度范围为14-150℃,平均表面温度41.4℃,设计表面温差30℃,仅超出设计温度11.4℃,球头与管道连接处温度较高。


2、导热油管道:


外观有少量凹陷,外护层局部开缝;保温材料为硅酸铝(200mm)。表面温度范围为8-41℃,平均表面温度20.8℃,设计表面温差10℃,超出设计温度10.8℃,弯头、支架或接缝部位,保温下降较为明显。


3、熔盐罐:


外观完好,保温材料为岩棉板(400mm)。表面温度范围为12-38℃,平均表面温度17.6℃,设计表面温差9℃,超出设计温度8.6℃。作为运行5年的项目,保温系统运行情况相对良好。


另外,换热器罐体进行部分测温如下图所示。高明哲表示,由于数据不够充分,暂未进行系统统计。从热成像图可以看出,罐体的封头及支撑部位存在不少保温坏点。


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图:换热器罐体热成像


下图为主蒸汽管道测温情况,从热成像图可以看出,弯头部位、三通、支管或支撑部位出现较大保温下降的情况。


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图:主蒸汽管道


一直在讨论保温下降的情况,保温效果的下降对光热电站有什么影响?


以中船新能乌拉特中旗100MW槽式发电项目为例进行阐述,项目概况如下:


年发电量:3.5亿kwh,


发电效率:18%(按照光热效率50%,换热效率90%,热电效率40%计算)


保温范围:20km管道+11个罐体


保温面积:50000㎡


高明哲表示,该项目的保温层外表面温度每升高1℃,则每年散热损失增加465万kwh,储存热量减少230万kwh,发电量减少92万kwh,伴热成本增加27万元。就测温情况来讲,上保温层外表温度上升5-10℃是普遍存在的,上述数据再乘以5-10倍是相对可观的。


阿斯克专注保温系统,对于管道设备保温系统长时间的运行情况较为关注,持续跟踪调查中发现,传统保温材料使用过程中保温效果下降的情况较为普遍。


软质材料在使用时间内热损会超出设计值15℃以上,平均每年升高1-2℃。硅酸钙保温效果稳定,使用30年仍能保持较好的保温效果。就乌拉特中旗100MW槽式光热项目、中广核德令哈100MW槽式光热项目的测温情况而言,基本符合上述规律。


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若按照保温表面每年升高1.5℃,推算电站年发电量变化,该部分散热损失会对项目发电量产生多大影响?


高明哲表示,若20年内持续保温效果下降,将可能导致发电量下降4500万kw·h,发电效率下降2.3%。


光热保温整体解决方案


阿斯克光热保温整体解决方案主要分为集热系统保温防护、熔盐/导热油系统保温以及蒸汽发电系统保温三部分。


产品设计及性能参数


▍柔性连接管保温


产品最高使用温度650℃,导热系数0.022W/m·K,Half结构,使用寿命长达20年,其密闭性可防雨雪风沙,能够配合管道摆动30°、旋转360°。


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上图为槽式柔性连接管保温壳,目前阿斯克主要以纳米材料为主体,结合硅酸钙,在保证轻薄的前提下,提升整体强度,运行寿命和安全性。


柔性连接管保温大面积脱落,影响电站正常发电;保温严重破损,影响保温效果,影响形象。


▍熔盐系统


产品最高耐温1000℃,无支架无热桥结构,400℃导热系数0.09W/m·k,抗压强度0.85MPa,抗折强度0.36MPa,是全憎水型产品,Cl-含量极低ppm<20,能够防止保温层下腐蚀。


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高明哲表示,电站的换热介质为熔盐,保温材料和熔盐的相性十分重要。棉质材料会吸附大量熔盐渗透保温层内部,导致保温的失效,且不易发现和清理。阿斯克保温板不吸附熔盐,只会在表面粘附少许,且容易发现和清理,不会损坏保温材料。


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图:棉质材料(左)、阿斯克保温板(右)


据高明哲介绍,在腐蚀方面,阿斯克进行了120个小时的铜离子加速盐熔实验,相当于常规使用25年。把传统保温材料与硅酸钙同时包在一个碳钢钢管上,发现传统保温材料包裹的钢管产生较严重的腐蚀,硅酸钙包裹的管道仅有少量锈点,实验结果表明硅酸钙材料对于管道设备具备较好的保护作用。


传统熔盐罐的保温需要大量保温钉进行固定,这些保温钉都是热桥,在长时间使用会出现保温材料下坠产生空隙的情况。硅酸钙保温板是硬质结构,强度高,长期使用结构稳固,保温效果持久稳定。


▍导热油系统保温


产品最高耐温650℃,400℃导热系数0.09W/m·k,抗压强度0.85MPa,抗折强度0.36MPa,不吸油,使用寿命大于20年。


对于导热油系统保温的研究主要考虑的是吸油性和防火安全。导热油是可燃介质,阀门、球头等部位易产生泄露,如果导热油泄露到保温层,容易引发火灾等安全隐患。发生导热油泄露事,软质材料会在短时间内吸收自身总量约800%的导热油,硬质材料只会在表面粘附一层,不会渗透保温层内部。


高明哲表示,虽然阿斯克使用的保温材料都是A级不燃材料,但吸油后也是容易燃烧的,是巨大的安全隐患。下图为衢州某化工车间进行的不同材料吸油燃烧试验,岩棉吸油后剧烈燃烧,硅酸钙表面粘附不燃烧。


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不吸油是导热油管道保温材料的重要特性,选用合适的保温材料对减少火灾安全隐患具有重要作用。


▍蒸汽系统保温


产品最高耐温650℃,400℃导热系数0.09W/m·k,抗压强度0.85MPa,抗折强度0.36MPa,憎水率>99%,Cl-含量<20ppm,使用寿命大于20年。


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阿斯克根据现场施工的痛点要求、依托先进加工技术,首创“硬质可拆式预制成型件”,可根据客户要求定制加工成各种形状规格的成型保温壳件,适用于各种直管、弯头、三通、异径管、法兰、阀门、隔热管托等,为客户提供保温高效、拆装方便、长寿耐用的保温产品。


阿斯克整体解决方案优势总结


高明哲表示,光热电站保温整体解决方案具有以下四个优势,总结下来为八个字:安全、高效、稳定、经济。


1、保障现场导热油及熔盐系统安全


高明哲表示,阿斯克保温材料不吸油、不吸盐,任何情况下不会燃烧,也不会腐蚀管道设备;另外,在阀门、法兰等容易产生泄露问题的部位,在成型件基础上设计增加引漏装置,可快速发现漏点,排除安全隐患。


2、解决现场工期和维护拆卸问题


缩短现场80%保温安装时间,提升保温质量。可拆卸重复利用,减少后续维护成本90%以上。


3、长效稳定的保温效果


项目在保温施工时,保温材料捆扎的松紧程度会影响保温效果,使用过程中踩踏磕碰会对保温效果造成较大影响。硅酸钙管道施工时,不会出现保温质量失控的情况,使用过程中抗损坏能力较强,能够提供高效持久的保温效果。


4、全寿期经济性突出


以乌拉特中旗100MW槽式光热项目为例,按照目前保温情况及软质材料使用趋势推算,使用硅酸钙材料成本增加1000万,但20年内可减少热损及维护费用5亿元以上,3年即可收回多投入成本。


工程业绩


阿斯克从2017年开始积极参与光热保温产品的开发,针对行业的的特点,开发了ASC光热系列产品,完成了光热整体保温的国产化,大大降低了行业成本。ASC光热发电系列绝热产品具有优异的绝热防护性、耐候性、环保性、耐用性和经济性,其综合性能在实际应用中已得到了充分的验证和认可,在光热发电领域具有独特的应用优势。


目前,阿斯克已经供货在运行的光热项目有三个,分别是中控德令哈塔式、中电建共和塔式和乌拉特中旗槽式,并获用户高度认可。


高明哲表示,阿斯克不只是做光热发电项目的保温系统,另外还有核电、水电、热电等项目,具体业绩如下图所示。


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2024第十一届中国国际光热大会暨CSPPLAZA年会4月25-26日在内蒙古呼和浩特香格里拉大酒店盛大召开,大会由CSPPLAZA光热发电平台联合常州龙腾光热科技股份有限公司共同主办,大会主题为“在多变的形势下实现规模化发展”,共有来自海内外约800名代表出席本届大会。

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