他表示，把傳統(tǒng)的導(dǎo)熱介質(zhì)換成熔鹽，帶來(lái)了更高的蒸汽溫度和更高的汽輪機(jī)的效率，降低了儲(chǔ)熱系統(tǒng)的容量和投資。與此同時(shí)，集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度也提高了，這對(duì)集熱儲(chǔ)熱島設(shè)備的耐高溫、耐腐蝕性能提出了更高的要求。
目前，國(guó)內(nèi)9個(gè)示范項(xiàng)目的熔鹽閥約90%以上都采用國(guó)外品牌，常見(jiàn)問(wèn)題主要有閥門動(dòng)作卡澀、閥桿變形、閥芯閥座沖刷、汽蝕、熔鹽泄漏以及波紋管損壞。其中，熔鹽控制閥還存在一系列技術(shù)瓶頸，主要包括：熔鹽熔點(diǎn)太高、容易產(chǎn)生結(jié)晶固化;高溫、頻繁熱載荷變化;晶間腐蝕、沖刷;高壓差或汽蝕;密封泄露;伴熱問(wèn)題。
圖：陳金環(huán)在大會(huì)上發(fā)言
會(huì)上，陳金環(huán)重點(diǎn)介紹了塔式大壓差熔鹽調(diào)節(jié)閥以及熔鹽控制閥需要關(guān)注的問(wèn)題。
一、塔式大壓差熔鹽調(diào)節(jié)閥
據(jù)陳金環(huán)介紹，熔鹽的物性與水蒸汽有著較大的區(qū)別，高溫、高壓差、流速、腐蝕或相變等因素會(huì)構(gòu)成嚴(yán)酷的工況。他列舉了幾種可能出現(xiàn)的問(wèn)題：
※ 沖刷：將損壞密封件，導(dǎo)致流量不可控;
※ 汽蝕：同樣將損壞密封件，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)舸んw;
※ 振動(dòng)：影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，還將造成噪聲和泄漏;
※ 高噪聲：損失動(dòng)力，消耗能源;
※ 調(diào)節(jié)不穩(wěn)定：系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。
此外，高壓差必將導(dǎo)致高流速，高流速又將帶來(lái)振動(dòng)、沖刷、噪聲等一系列嚴(yán)重問(wèn)題。
陳金環(huán)還介紹了佳潔能研發(fā)的一種采用循環(huán)對(duì)流的熔鹽大壓差調(diào)節(jié)閥，它具備以下幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：
①創(chuàng)新流速控制和最有效降壓效果：流體在盤片內(nèi)部經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)彎、碰撞后消耗能量，逐級(jí)降壓減速。壓力可以從30MPa以上降到1.0MPa。
②抗堵塞、抗卡死：熔鹽會(huì)有一定的雜質(zhì)，而這款熔鹽調(diào)節(jié)閥采用循環(huán)對(duì)流盤片進(jìn)口截面積尺寸與出口相同的設(shè)計(jì)，這樣熔鹽中的大顆粒就不會(huì)進(jìn)去，小顆粒也不會(huì)卡在流道內(nèi)部，同時(shí)盤片里的流道為圓環(huán)形，能夠保證雜質(zhì)不會(huì)堆積，長(zhǎng)期下來(lái)不會(huì)發(fā)生堵塞。
③抗沖刷：采用高進(jìn)低出結(jié)構(gòu)，出口熔鹽的壓力、流速已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)值，對(duì)于閥座、密封面不會(huì)再產(chǎn)生沖刷。這樣就能保證這個(gè)閥長(zhǎng)期使用不會(huì)泄露。
陳金環(huán)表示，該熔鹽調(diào)節(jié)閥在某10MW的示范項(xiàng)目使用了一年多，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)沖刷和汽蝕的現(xiàn)象。
二、關(guān)于熔鹽控制閥的幾個(gè)問(wèn)題
1.壓差與選型
陳金環(huán)指出，正確選型是熔鹽閥可靠長(zhǎng)期無(wú)故障運(yùn)行的保證。他總結(jié)道，在儲(chǔ)熱、換熱管道，由于受到位置限制，不能選擇Y型控制閥，需采用Globe閥。一般壓差小于1MPa時(shí)，可以采用拋物線型的單座閥，當(dāng)壓差在1MPa~2.5MPa之間的時(shí)候，應(yīng)選用籠式閥芯，而且它的流動(dòng)方向?yàn)榱鏖_(kāi)，若壓差在2.5MPa及以上，建議選用循環(huán)對(duì)流這種調(diào)節(jié)閥，因?yàn)榛\式調(diào)節(jié)閥只能控制流量，無(wú)法做到降壓、減速。
2.閥桿密封是否采用波紋管密封
陳金環(huán)認(rèn)為，閥桿波紋管密封是最有效的選擇。“從權(quán)威的統(tǒng)計(jì)來(lái)看，所有的閥門，包括汽水閥門，90%以上的泄露都是來(lái)自于閥桿密封”，陳金環(huán)介紹道，“閥桿不采用波紋管密封，同樣需要加長(zhǎng)閥蓋，并將閥桿填料處的溫度要控制在填料允許值范圍。同時(shí)，為防止熔鹽在閥蓋以上的部分結(jié)晶，加長(zhǎng)閥蓋需要采取伴熱措施，且需要定期更換閥桿填料，其價(jià)格也不便宜。另外，由于熔融狀態(tài)的熔鹽具有很強(qiáng)的滲透性，幾個(gè)月時(shí)間閥桿密封就會(huì)產(chǎn)生泄漏，容易產(chǎn)生安全事故。既然兩種形式都要伴熱，還不如采用閥桿波紋管密封，運(yùn)行會(huì)省掉很多麻煩事。”
3.閥座閥芯閥桿硬度問(wèn)題
陳金環(huán)表示，如果密封材料太軟，很容易出現(xiàn)壓痕，但如果密封材料硬度高卻很薄就很容易崩裂，因此，選擇堆焊材料不科學(xué)會(huì)導(dǎo)致閥內(nèi)件沖刷、汽蝕及閥桿變形等。
比如，選擇滲氮等“表面硬化”處理工藝，硬度雖然上去了，但是韌性下降，反而容易崩裂，也不利于今后的密封面修復(fù)。
4.流速與腐蝕的關(guān)系
光熱發(fā)電采用的二元鹽，其溫度在500℃流速每秒6米時(shí)應(yīng)該是一個(gè)臨界點(diǎn)，隨著溫度和流速的增加，熔融狀態(tài)的二元熔鹽氧化腐蝕性成倍增大。在熔鹽工況下，籠式閥芯用不了多長(zhǎng)時(shí)間就出現(xiàn)腐蝕沖刷，其原因就是籠式閥主要是調(diào)節(jié)流量而不能降壓和降速。
5.熔鹽成份不同，如何選擇密封面材料
為了達(dá)到一定的硬度，通常會(huì)對(duì)熔鹽閥的閥座與閥芯堆焊其他合金材料。陳金環(huán)介紹道：“通過(guò)試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)不同成分的熔鹽對(duì)相同的堆焊材料有著不同的腐蝕性。比如，二元鹽通常采用ST6來(lái)堆焊，但是這種堆焊材料如果用于氯鹽等其他成分的鹽，只需要兩個(gè)月就把堆焊的材料腐蝕透了。所以要針對(duì)不同的鹽選擇堆焊材料，才能保證熔鹽閥閥芯閥座不受到腐蝕。”
6.控制閥流量的調(diào)節(jié)
由于電站的壓力平衡和熱平衡的要求，每個(gè)回路進(jìn)口調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)參數(shù)是一樣的。不論采用何種特性的控制閥，控制閥的流量都會(huì)隨開(kāi)度的變化而變化。那么在控制閥相同開(kāi)度的情況下，每個(gè)出口流量應(yīng)該相同或控制在允許的誤差范圍之內(nèi)，否則會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試帶來(lái)非常大的工作量。這就要求閥門制造商要有嚴(yán)格的流量測(cè)試手段，保證每個(gè)閥門出廠的流量曲線誤差控制在很小的范圍。
7.控制閥采用蝶閥的優(yōu)缺點(diǎn)
陳金環(huán)認(rèn)為，控制閥采用蝶閥的形式有缺點(diǎn)也有優(yōu)點(diǎn)：
缺點(diǎn)：
● 熔鹽介質(zhì)閥門采用蝶閥形式，閥桿泄漏是肯定的，如果是主管，泄漏量會(huì)比較大;
● 作為流量調(diào)節(jié)精確度不高;
● 如果是通徑DN200以下的閥門，閥板整體結(jié)構(gòu)太厚，流阻大。
優(yōu)點(diǎn)：
● 造價(jià)比截止閥低幾倍;
● 閥體重量輕，便于安裝。
8.控制閥伴熱問(wèn)題
“控制閥的伴熱一般位于閥蓋以上部分，保證閥桿和波紋管上熔鹽不凝固，如果熔鹽結(jié)晶，一個(gè)行程足以損壞閥桿和密封件、波紋管”，陳金環(huán)建議，“溫度傳感器的位置要合理，要能夠反應(yīng)內(nèi)部切實(shí)的溫度，確保溫度在所有運(yùn)行狀態(tài)下，都保持在規(guī)定的限制內(nèi)。同時(shí)，溫度傳感器在中控室要有一個(gè)系統(tǒng)用于報(bào)警，這樣可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。”
據(jù)陳金環(huán)透露，佳潔能正在與合作方聯(lián)合開(kāi)發(fā)一項(xiàng)熔鹽閥控制保護(hù)系統(tǒng)，“我們將某個(gè)電站熔鹽閥的扭矩?cái)?shù)據(jù)、伴熱的溫度數(shù)據(jù)以及波紋管的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總分析。以此來(lái)實(shí)時(shí)地提供熔鹽閥的故障預(yù)警，保證熔鹽閥的正常運(yùn)行，避免它的損壞。”
目前，佳潔能已經(jīng)具備年產(chǎn)2000臺(tái)套的熔鹽閥生產(chǎn)能力，其熔鹽控制閥已參與國(guó)內(nèi)多個(gè)項(xiàng)目，包括中海陽(yáng)高溫熔鹽試驗(yàn)平臺(tái)、蘭州大成50MW光熱項(xiàng)目集熱島先期運(yùn)行系統(tǒng)、中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所熔鹽試驗(yàn)多個(gè)回路、浙江大學(xué)熱能研究所塔式光熱發(fā)電試驗(yàn)回路、玉門鑫能50MW光熱發(fā)電示范項(xiàng)目、某10MW示范項(xiàng)目以及某50MW光熱發(fā)電示范項(xiàng)目。
除熔鹽閥外，佳潔能還提供了國(guó)內(nèi)第一套光熱發(fā)電汽輪機(jī)旁路，應(yīng)用于北京兆陽(yáng)張家口一號(hào)15MW光熱項(xiàng)目，并向青海某50MW光熱項(xiàng)目發(fā)電島提供調(diào)節(jié)閥和疏水閥，還為上海電氣迪拜項(xiàng)目供應(yīng)除氧器調(diào)節(jié)閥等。
最后，陳金環(huán)總結(jié)道：“四年多來(lái)，我們通過(guò)與科研院所合作，整合并利用一些資源和技術(shù)，掌握了高溫熔鹽閥的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前，佳潔能熔鹽閥應(yīng)用已經(jīng)從試驗(yàn)平臺(tái)走進(jìn)示范項(xiàng)目，從現(xiàn)場(chǎng)反饋的信息來(lái)看，產(chǎn)品質(zhì)量不比國(guó)外品牌差，有些產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到甚至超過(guò)國(guó)外一流廠家。當(dāng)然，在光熱電站熔鹽閥國(guó)產(chǎn)化路上，我們還需要克服許多困難，而我們也將一如既往地與光熱同仁一起為電站投資和運(yùn)維成本的降低貢獻(xiàn)微薄的力量。”
