國(guó)家級(jí)職稱論文槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目導(dǎo)熱油選型研究

　　太陽能熱發(fā)電作為我國(guó)近幾年才興起的全新朝陽產(chǎn)業(yè)，有非常大的發(fā)展空間，有很多新東西在等待我們?nèi)W(xué)習(xí)、研究、開發(fā)。

　　【摘　要】在寒冷地區(qū)建設(shè)大型拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目時(shí)傳熱流體(一般選用導(dǎo)熱油)的低溫流動(dòng)性成為了選擇傳熱流體的突出問題，選擇什么樣的導(dǎo)熱油，各種性能的導(dǎo)熱油對(duì)整個(gè)項(xiàng)目有何影響，選擇什么樣的導(dǎo)熱油既不造成投資的浪費(fèi)，又能使拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)得到很好地發(fā)揮，本文是國(guó)家級(jí)職稱論文，主要在這方面進(jìn)行一些探討。

　　【關(guān)鍵詞】拋物面槽式太陽能熱發(fā)電,導(dǎo)熱油,選型,國(guó)家級(jí)職稱論文

　　一、簡(jiǎn)介

　　太陽能熱發(fā)電屬于國(guó)家提倡的低能耗、低排放、清潔、無污染、廉價(jià)的新興能源，開發(fā)前景十分廣闊。

　　拋物面槽式太陽能熱發(fā)電屬于太陽能熱發(fā)電的一種，是將多個(gè)拋物面槽式聚光器串并聯(lián)的排列，聚焦太陽法向直射輻照度，加熱真空吸熱體里面的傳熱流體，再通過蒸汽發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

　　我國(guó)太陽能資源豐富地區(qū)絕大部分在西北地區(qū)，西北地勢(shì)平坦開闊，大氣污染程度較低，具有很好的太陽能熱開發(fā)利用價(jià)值，適于建設(shè)大規(guī)模太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目。同時(shí)西北地區(qū)也屬寒冷地區(qū)，年最低氣溫也都在零度以下。

　　在整個(gè)拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)當(dāng)中，作為傳熱流體的導(dǎo)熱油起到了關(guān)鍵作用，導(dǎo)熱油性能直接影響著拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)的效率、安全等環(huán)節(jié)。在西北地區(qū)建設(shè)大型拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目時(shí)導(dǎo)熱油的低溫流動(dòng)性成為了選擇導(dǎo)熱油的重要因素之一。選擇什么樣的導(dǎo)熱油，各種性能的導(dǎo)熱油對(duì)整個(gè)拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目有何影響，選擇什么樣的導(dǎo)熱油既不造成投資的浪費(fèi)，又能使拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)得到很好地發(fā)揮，本文以典型拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目為基礎(chǔ)，對(duì)導(dǎo)熱油選型方面進(jìn)行一些粗淺的探討。

　　二、技術(shù)概況

　　拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)是目前為止最成熟的和商業(yè)應(yīng)用規(guī)模最大的太陽能熱發(fā)電技術(shù)，并得到了相對(duì)廣泛的應(yīng)用,與其它太陽能發(fā)電技術(shù)相比較，該技術(shù)具有較高的效率，較低的單位發(fā)電成本和較大的安裝容量，具備大規(guī)模發(fā)展的條件。拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)基本原理為利用傳熱流體(一般采用導(dǎo)熱油)吸收太陽能熱，在蒸汽發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)把熱量傳給水，進(jìn)而產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

　　集熱器的拋物面槽式聚光器將太陽輻射會(huì)聚到焦線上，在焦線上安裝拋物面槽式吸熱管，以吸收聚焦后的太陽輻射。拋物面槽式吸熱管內(nèi)的傳熱流體(一般采用導(dǎo)熱油)被加熱后。集熱器陣列對(duì)太陽進(jìn)行一維跟蹤，聚光比是在60~80之間，導(dǎo)熱油溫度可達(dá)400℃左右。

　　為防止導(dǎo)熱油低溫凝結(jié)或低溫粘度過大進(jìn)而影響導(dǎo)熱油泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)。拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目導(dǎo)熱油溫度必須始終保持高出所使用導(dǎo)熱油凝點(diǎn)60~100℃。不管選用什么樣的導(dǎo)熱油，拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目必須設(shè)置導(dǎo)熱油防凝系統(tǒng)，來保證深夜或寒冷天氣時(shí)導(dǎo)熱油溫度在安全溫度范圍內(nèi)。因此典型的拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目均設(shè)置導(dǎo)熱油防系統(tǒng)。導(dǎo)熱油防凝系統(tǒng)主要由導(dǎo)熱油凝泵、導(dǎo)熱油防凝加熱裝置等組成。

　　三、導(dǎo)熱油

　　導(dǎo)熱油又稱傳熱油，正規(guī)名稱為熱載體油(GB/T4016-83),英文名稱為Heat transfer oil,所以也稱熱導(dǎo)油，熱媒油等。 導(dǎo)熱油是一種熱量的傳遞介質(zhì)，由于其具有加熱均勻，調(diào)溫控制準(zhǔn)確，能在低蒸汽壓下產(chǎn)生高溫，傳熱效果好，節(jié)能，輸送和操作方便等特點(diǎn)，近年來被廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合，尤其在光熱太陽能領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，而且其用途和用量越來越多。

　　導(dǎo)熱油具有低溫粘度增加、凝結(jié)、結(jié)晶等特性，在低溫環(huán)境中、系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停止運(yùn)行或防凝裝置不能正常投入情況下，可能發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)熱油凝結(jié)、結(jié)晶，無法流動(dòng)。

　　從上述導(dǎo)熱油特點(diǎn)和我國(guó)西北地區(qū)氣象條件能看出，導(dǎo)熱油的低溫凝結(jié)特性是西北地區(qū)工程遇到的最大問題，會(huì)直接影響到整個(gè)槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　目前槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目當(dāng)中使用的一般均為聯(lián)苯和聯(lián)苯醚低熔混合物型導(dǎo)熱油。這一類型的導(dǎo)熱油為聯(lián)苯和聯(lián)苯醚低熔混合物由26.5%的聯(lián)苯和73.5%的聯(lián)苯醚組成。

　　四、各種導(dǎo)熱油對(duì)比

　　下面采用VP-1導(dǎo)熱油相關(guān)性能參數(shù)和對(duì)應(yīng)槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目工藝參數(shù)作為基數(shù)，做不同性能導(dǎo)熱油對(duì)整個(gè)槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目各各環(huán)節(jié)的影響分析對(duì)比。

　　如前所屬，本文檔中主要討論導(dǎo)熱油低溫流動(dòng)性對(duì)槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目的影響，因此列取了目前在光熱發(fā)電領(lǐng)域占主導(dǎo)地位的首諾品牌的VP-1、Therminol 55和陶氏品牌的Dowtherm A、Dowtherm Q、Syltherm 800等五種型號(hào)導(dǎo)熱油和北京燕山石油化工有限公司的燕通品牌YD-350L型號(hào)導(dǎo)熱油進(jìn)行了導(dǎo)熱油理化性能對(duì)比，導(dǎo)熱油性能對(duì)槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目工藝影響分析，不同導(dǎo)熱油對(duì)發(fā)電量影響解決方法分析、采用不同導(dǎo)熱油產(chǎn)生的投資變化對(duì)比等。

　　1.導(dǎo)熱油性能對(duì)比

　　表4-1摘取了影響槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目工藝性能的一些比較典型的導(dǎo)熱油理化參數(shù)形成對(duì)比表。表中的的所有技術(shù)數(shù)據(jù)均來自導(dǎo)熱油品牌網(wǎng)站，而非品牌廠家提供的正式資料，最終的技術(shù)資料以品牌廠家提供的正式資料為準(zhǔn)。

　　表4-1：導(dǎo)熱油基本性能參數(shù)對(duì)比

　　序號(hào)導(dǎo)熱油型號(hào)

　　項(xiàng)目名稱VP-155AQ800YD-350L

　　1傾點(diǎn)(℃)12(結(jié)晶)-5412(結(jié)晶)-35(凝點(diǎn))-60(凝點(diǎn))-30(凝點(diǎn))

　　2著火點(diǎn)(℃)127216118124193---

　　3自燃點(diǎn)(℃)621366599412385470

　　4允許最高使用溫度(℃)400315400330400350

　　5允許最高膜溫(℃)425335425360---375

　　6廠家推薦導(dǎo)熱油適用溫度(℃)12~400-25~30015~400-35~330-40~400-25~320

　　應(yīng)注意的是雖然陶氏品牌Syltherm 800型號(hào)導(dǎo)熱油的適用溫度為-40~400℃，但是Syltherm 800自燃點(diǎn)只有385℃。在與VP-1一樣的條件下設(shè)定太陽能集熱系統(tǒng)出口導(dǎo)熱油溫度為393℃時(shí)，因使用溫度高于自然點(diǎn)，Syltherm 800的防火要求比VP-1高得多。

　　2.導(dǎo)熱油性能對(duì)槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目工藝影響分析

　　(1)導(dǎo)熱油性能對(duì)防凝系統(tǒng)的影響分析

　　受導(dǎo)熱油的低溫流動(dòng)性和低溫凝結(jié)特性，在寒冷地區(qū)使用導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油要時(shí)刻保持較高的溫度，以防止因?qū)嵊湍Y(jié)而發(fā)生系統(tǒng)癱瘓的危險(xiǎn)。

　　各種導(dǎo)熱油凝結(jié)溫度不同，而且相差較大(最高12℃;最低能達(dá)到-60℃)，甚至某些型號(hào)的導(dǎo)熱油在西北地區(qū)氣象條件下不會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)情況。但是考慮項(xiàng)目安全運(yùn)行、導(dǎo)熱油低溫流動(dòng)阻力等因素，按照工藝要求，不管采用什么樣的導(dǎo)熱油，槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行后，都必須采取比較大的導(dǎo)熱油溫度安全線，即槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目投運(yùn)后每時(shí)每刻導(dǎo)熱油的溫度均要高出所使用導(dǎo)熱油凝結(jié)溫度約60~100℃以上，因此不管采用什么樣的導(dǎo)熱油，槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目導(dǎo)熱油防凝系統(tǒng)必須設(shè)置、而且該系統(tǒng)應(yīng)保持很高的投運(yùn)率。

　　在槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目正常運(yùn)行期間，如果出現(xiàn)導(dǎo)熱油防凝系統(tǒng)失靈，實(shí)質(zhì)就是一個(gè)失靈多長(zhǎng)時(shí)間的問題。在正常情況下，雖然環(huán)境溫度在導(dǎo)熱油凝結(jié)溫度以下，系統(tǒng)導(dǎo)熱油也不會(huì)馬上凝結(jié)癱瘓。而是慢慢散失掉系統(tǒng)內(nèi)余熱后會(huì)從管道末端、小細(xì)管處開始出現(xiàn)凝結(jié)，進(jìn)而發(fā)展成全廠導(dǎo)熱油系統(tǒng)設(shè)備、管路凝結(jié)的嚴(yán)重事故。

　　(2)導(dǎo)熱油適用上限溫度對(duì)發(fā)電系統(tǒng)影響分析

　　槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)的核心部分是利用導(dǎo)熱油吸收太陽能集熱系統(tǒng)收集的熱能，然后在蒸汽發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)熱油把收集來的熱能傳遞給水，產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。

　　從槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目整個(gè)能量傳遞環(huán)節(jié)來看，可以看出，導(dǎo)熱油在太陽能集熱系統(tǒng)吸收熱量后的參數(shù)直接影響著蒸汽發(fā)生系統(tǒng)出口的蒸汽參數(shù)。

　　導(dǎo)熱油的適用上線溫度越高，在太陽能集熱系統(tǒng)吸收熱量后的導(dǎo)熱油溫度會(huì)越高，對(duì)應(yīng)地在蒸汽發(fā)生系統(tǒng)里換熱后的蒸汽溫度也會(huì)越高，蒸汽所帶有效焓降也多，進(jìn)而汽輪機(jī)汽耗會(huì)減少。如果導(dǎo)熱油的適用上線溫度低對(duì)應(yīng)的蒸汽溫度也會(huì)降低，蒸汽所帶有效焓降也會(huì)減少，進(jìn)而汽輪機(jī)汽耗也會(huì)增多，發(fā)電效率低。

　　3.導(dǎo)熱油性能對(duì)槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目影響分析

　　導(dǎo)熱油適用上限溫度的不同最終會(huì)導(dǎo)致同量蒸汽所能發(fā)的電量不同。

　　導(dǎo)熱油適用上線溫度降低造成的發(fā)電量降低問題只能通過增加汽輪機(jī)進(jìn)汽量來解決。但是增加汽輪機(jī)進(jìn)汽量會(huì)給槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目帶來如增大集熱面積、增大發(fā)電附屬設(shè)備等影響

　　綜合上面幾項(xiàng)分析，匯總了表4-2所示導(dǎo)熱油性能參數(shù)對(duì)槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目影響對(duì)比表;其中為了直觀體現(xiàn)各種因素之間的關(guān)系、在VP-1型號(hào)導(dǎo)熱油性能參數(shù)、工藝參數(shù)、投資和相同的年總發(fā)電量的基礎(chǔ)上，假定導(dǎo)熱油適用上限溫度和蒸汽溫度之間、蒸汽溫度和汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率之間、汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率和年總發(fā)電量之間、為保證年總發(fā)電量而調(diào)整汽輪機(jī)進(jìn)汽量和投資之間均為線性關(guān)系。

　　表4-2：各種導(dǎo)熱油對(duì)應(yīng)槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目投資變化對(duì)比表

　　序號(hào) 導(dǎo)熱油型號(hào)

　　項(xiàng)目名稱VP-155AQ800YD-350L

　　1傾點(diǎn)(℃)12(結(jié)晶)-5412(結(jié)晶)-35(凝點(diǎn))-60(凝點(diǎn))-30(凝點(diǎn))

　　2導(dǎo)熱油低溫適應(yīng)性基數(shù)很好一樣較好很好較好

　　3對(duì)應(yīng)蒸汽發(fā)生系統(tǒng)蒸汽溫度℃383283383313383303

　　4發(fā)電效率影響(估算)(%)基數(shù)降19%不變降13%不變降15%

　　5總投資變化(估算)(億元)基數(shù)+1.66不變+1.50+2.72+1.30

　　注：表中“+”號(hào)表示增加投，“-”標(biāo)識(shí)減少投資。

　　五、結(jié)論

　　通過各項(xiàng)對(duì)比分析，槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目導(dǎo)熱油選擇方法為：

　　1.進(jìn)行充分的技術(shù)分析，選用的導(dǎo)熱油各項(xiàng)性能必須滿足槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目對(duì)導(dǎo)熱油的要求。

　　2.通過進(jìn)行各種導(dǎo)熱油對(duì)槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)影響分析選用導(dǎo)熱油。

　　3.導(dǎo)熱油的高溫穩(wěn)定性滿足要求，導(dǎo)熱油在適用溫度范圍內(nèi)應(yīng)有很好的高溫穩(wěn)定性，比易分解、氧化、結(jié)焦等。

　　4.導(dǎo)熱油的低溫流動(dòng)性、低溫凝結(jié)性滿足要求，綜合考慮項(xiàng)目地環(huán)境溫度、電站導(dǎo)熱油防凝工藝設(shè)置等情況，選擇適宜低溫性能導(dǎo)熱油。

　　槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目導(dǎo)熱油選型研究也應(yīng)必須跟著太陽能熱發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展而一直進(jìn)行下去，新材料、新技術(shù)的應(yīng)用必定會(huì)更加豐富我們的選擇范圍。

　　《能源技術(shù)與管理》(雙月刊)創(chuàng)刊于2004年，是由江蘇省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局(江蘇煤礦安全監(jiān)察局)主管，江蘇省煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)、江蘇省煤炭學(xué)會(huì)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)主辦的科技期刊。它是一本面向能源工業(yè)的綜合性科技雜志，主要報(bào)道能源工業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、企業(yè)管理等方面的新成果與信息動(dòng)態(tài)，以及能源行業(yè)重大的經(jīng)濟(jì)事件、能源行業(yè)優(yōu)秀的管理群體和他們創(chuàng)造的先進(jìn)的管理模式、管理經(jīng)驗(yàn)。在國(guó)內(nèi)能源行業(yè)享有良好聲譽(yù)，是中國(guó)煤炭信息庫(kù)的重要信息源之一。

《國(guó)家級(jí)職稱論文槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目導(dǎo)熱油選型研究》

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