在浙江杭州盛大召开的第十二届中国国际光热大会暨CSPPLAZA年会中，哈尔滨锅炉厂有限责任公司（以下简称“哈锅”）工程设计中心副总经理韩健出席会议并作主题演讲《塔式光热发电熔盐系统热力设备技术及应用》。

图：韩健

塔式熔盐光热电站主要由聚光集热系统、储热系统、蒸发系统和常规岛等部分构成。韩健以100MW塔式光热发电为例，说明了各个系统的投资占比【详见下图】，其中集热、换热、储热三大系统的总体投资占比超过65%，重要性不言而喻。鉴于此，韩健详细阐述了三大系统的核心设备——塔式吸热器、蒸汽发生系统和大型熔盐储罐——的技术特点及应用情况。

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塔式吸热器

吸热器是光热电站中将光转化为热的核心设备，主要由管屏、缓冲罐、连接管道、钢结构等组成。韩健表示，哈锅依托三峡恒基瓜州“光热储能+”项目及中电建若羌100MW项目，已完成200MW到600MW等级的吸热器技术开发，具体如下：

图：三峡恒基瓜州“光热储能+”项目吸热器

（1）吸热器采用模块化的管屏设计，管屏保温、半热支撑结构等均在场内完成安装，现场仅需进行吊装和组装，大幅减少了现场安装工作量，同时显著提升了安装质量。

（2）由于吸热器运作时内外表面温差大，且生产制造与实际运行两个工况之间的温差较大，因此吸热器的设计核心围绕热应力处理展开。韩健表示，哈锅通过光—热耦合计算，对管屏的温度场和应力场进行全工况模拟，分析管屏受力结构，提高管屏适应能力，保证管屏的安全平稳运行。

（3）管屏加工存在三个难点：薄壁管弯管的加工、焊接以及吸热涂层的喷涂与固化。韩健表示，换热管采用镍基合金材质，厚度约1.5毫米。因此，加工过程需保证弯管的尺寸精度，避免减薄，并严格控制椭圆度；焊接过程需在保证焊接质量和效率的前提下产出合格产品。

韩健展示了两种典型焊接方式：

此外，为提升管屏的吸热能力，需在镍基合金表面喷涂耐高温且高吸收比的涂层。涂层的喷涂工艺、喷涂质量，对吸热器的吸热性能具有重要影响。韩健表示，哈锅经多次验证与实验，提出了兼顾效率和质量的全自动喷涂方案，同时，结合光热电站频繁启停的特性，开展了相应的热振实验分析【如下图所示】。实验表明采用哈锅自研喷砂技术的涂层效果与无喷砂处理的涂层效果差异显著。

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蒸汽发生系统

蒸汽发生系统的主要作用是实现熔盐和汽水的换热，由预热器、蒸发器、过热器、再热器、汽包组成。韩健介绍了蒸汽发生系统的工作流程：“高压给水经高压给水泵进入低负荷预热器，被加热至接近饱和温度后进入蒸发器，完成蒸发过程；工质进入汽包后进行汽水分离，饱和蒸汽进入过热器进一步过热，最终形成高温高压的过热蒸汽，用于做功发电。”

受光热电站每日启停的运行影响，蒸汽发生系统需同时满足快速升降负荷和低负荷稳定运行的能力。韩健以三峡青豫直流二期为例，介绍了哈锅蒸汽发生系统的设备特点：

图：三峡能源青豫直流二期100MW光热项目蒸汽发生系统

蒸发器及汽包汽水循环采用卧式水平管内沸腾设计，熔盐走管外，汽水走管内，材质为全不锈钢管板和换热管，搭配成熟的管道焊接结构，确保换热器可有效均匀热膨胀；汽包内部设有合理的运维监控手段，蒸汽出口干度可达99%以上。

过热器与再热器需承受较大的换热温差，采用发夹式换热结构，可将熔盐与汽水的高、低温区域分离，避免管板承受过大应力，保障设备长期平稳运行；同时，其尾部配备了具有专利的防震结构，可确保换热器在各种流量工况下均不会发生振动失效。

此外，韩健对比了光热电站中蒸汽发生系统常见的技术路线：

▌自然循环vs强制循环

韩健表示，自然循环与强制循环核心区别在于是否配置强制循环泵。

自然循环无需强制循环泵，依靠汽水密度差和高度差驱动循环。其优点是投资、运行成本低且系统配置简单，能满足光热电站蒸汽发生系统的使用需求，因此成为主流方案；缺点是需依赖汽包与蒸发器的高度差，负荷调节性差，不如强制循环灵活稳定。

强制循环因配置了强制循环泵，系统水循环更稳定，布置灵活无高差限制；缺点是初投资成本高，系统运行能耗高。

▌管内蒸发vs管外蒸发

韩健表示，从流程合理性和阻力角度看，自下而上流动、低阻力的管外蒸发具有天然优势，但投资成本高，且熔盐走管内不易排空。

目前新建光热电站多采用管内蒸发，熔盐走管外，流动性更好。虽然汽水两相流存在水平流动，汽水流动阻力更大，牺牲了换热效率，但因熔盐最高温度受限，不会出现换热管超温情况，因此成为更普遍的选择。

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大型熔盐储罐

图：新华水电博州100MW塔式光热电站项目熔盐罐

熔盐储罐是光热电站储热系统的核心设备，用于储存整个光热电站中的全部高、低温熔盐，主要由高温罐、低温罐、罐顶、罐壁、罐底、保温层基础分配管道和电加热器组成。韩健介绍了熔盐储罐的关键技术和主要系统：

▌关键技术

包含立式常压圆柱形储罐、关键连接全焊透结构、罐壁非等厚设计、关键结构应力分析设计、高温储罐“蠕变-疲劳”分析以及分配系统模拟计算等。

▌主要系统

分配环布液系统：储罐底部设置熔盐分配环布液系统，降低冲击抑制温度分层。

储罐本体保温系统：降低储罐散热损失，24小时温度降不超过1℃℃，外表面温度不超过50℃。

罐底通风散热系统：在储罐基础中预埋通风管道，与基础温度监测点形成控制联锁。

电加热防凝系统：储罐接近罐底位置设置8根电加热器，补偿储罐散热损失。

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哈锅产业布局、光热发展历程及主要业绩

哈锅是大型中央国有企业，始建于1954年，是新中国“一五”计划156项重点工程中的两项（电站锅炉和压力容器），是哈电集团的重要成员企业；是中国建设时间最早、规模最大的大型电站锅炉科研与制造基地，设计制造了70%以上各种容量参数的国产首台电站锅炉，填补多项国际和国内技术空白。

截至2023年末，已累计生产各类电站锅炉约1800台/4.3亿千瓦，装备了全国500多个电厂，并出口近30个国家和地区。另外，生产了核电、大型石化容器、辅机等各类压力容器10000余台套。

▌业务板块布局

经过70年的发展，哈锅已全力打造“八大产业板块”【详见下图】，并努力成为我国电站锅炉、石化容器、舰船动力电站辅机、核电、环保、海水淡化等领域优秀的系统解决方案服务商。

在此基础上，近年来公司围绕“新型电力系统、清洁高效工业系统”双系统，进一步布局了高效超灵活锅炉、S-CO₂发电、光热发电、熔盐储能、压缩气体储能、氢能、智慧化等新产业方向。

为支撑这些产业发展，哈锅打造了国家级一流创新平台，拥有中国电力装备制造行业唯一的企业内低碳热力发电技术与装备全国重点实验室。该平台以应用基础研究、关键技术、核心装备、系统集成一体化创新为支撑，聚焦压缩气体储能（空气、CO₂）、熔盐储能、煤电灵活性、光热发电系统技术与装备研制及安全保障技术开发等核心领域，实现了“应用基础—关键技术—装备研制—安全保障”的全链条贯通。

▌光热发展历程

哈锅实现了光热电站太阳岛、储热岛、换热岛、常规岛关键核心设备的全突破与全覆盖，其主要设备包括集热器、蒸发系统设备、熔盐储罐等，可为用户提供核心设备研制、成岛系统供货及产品研发的一站式系统解决方案。

图：哈锅光热发展历程

▌光热主要业绩

塔式吸热器：三峡瓜州100MW塔式光热项目、中电建若羌100MW塔式光热项目；

SGS蒸汽发生系统：三峡能源青豫直流二期100MW塔式光热项目、中电建若羌100MW塔式光热项目、国能青豫直流二期100MW塔式光热项目；

熔盐储罐：中电建若羌100MW塔式光热项目、新华水电博州100MW塔式光热项目、新华新能源精河100MW塔式光热项目、中广核阿里雪域高原“零碳”光储热电示范项目、大唐石城子100MW熔盐线性菲涅尔式光热项目。