槽式光熱發(fā)電技術(shù)介紹2014年12月R4

哈汽公司槽式光熱發(fā)電技術(shù)介紹哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司2014年12月目錄哈汽簡(jiǎn)介哈汽工作進(jìn)展技術(shù)合作系統(tǒng)配置鏡場(chǎng)系統(tǒng)蒸汽發(fā)生系統(tǒng)儲(chǔ)熱系統(tǒng)膨脹溢流系統(tǒng)凈化系統(tǒng)防凝系統(tǒng)汽輪機(jī)

哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司（原哈爾濱汽輪機(jī)廠）是我國(guó)一五期間由蘇聯(lián)援建的156項(xiàng)重點(diǎn)工程中之一。1956年動(dòng)工興建，1958年投產(chǎn)，是以設(shè)計(jì)、制造大型火電汽輪機(jī)、核電汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、工業(yè)用汽輪機(jī)、風(fēng)機(jī)、船用汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)為主的大型骨干企業(yè)。公司占地面積39536平方米，已形成30000MW的年綜合生產(chǎn)能力，目前，公司員工5700余人，其中各類專業(yè)技術(shù)人員1800余人，新世紀(jì)百千萬人才工程國(guó)家級(jí)人選1人，政府特殊津貼專家14人，研究員級(jí)高級(jí)工程師18人，高級(jí)工程師300余人，工程師500余人，技師、高級(jí)技師等高技能人才1000余人，博士、碩士研究生140余人，擁有主要生產(chǎn)設(shè)備1629臺(tái)，其中大、精、尖設(shè)備293臺(tái)，數(shù)控設(shè)備63臺(tái)。這些具有世界先進(jìn)水平的大型精密設(shè)備，為制造大型、優(yōu)質(zhì)發(fā)電設(shè)備提供了可靠的技術(shù)保證。1.1哈汽公司概況1.哈汽公司簡(jiǎn)介1.2哈汽輔機(jī)工程公司哈爾濱汽輪機(jī)廠輔機(jī)工程有限公司是哈爾濱汽輪機(jī)廠的全資子公司，專業(yè)從事火電機(jī)組、核電機(jī)組、聯(lián)合循環(huán)機(jī)組等汽輪機(jī)輔機(jī)及光熱發(fā)電領(lǐng)域的換熱設(shè)備及系統(tǒng)的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、安裝、營(yíng)銷、生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)等相關(guān)工作。公司具有國(guó)家I、II、III類壓力容器設(shè)計(jì)制造資格和美國(guó)ASMEU設(shè)計(jì)制造資質(zhì)。輔機(jī)公司下屬換熱研究所主要承擔(dān)新產(chǎn)品開發(fā)及現(xiàn)有設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究工作，學(xué)科方向包括兩相流換熱研究、流體力學(xué)研究、結(jié)構(gòu)力學(xué)研究，能獨(dú)立采用ABAQUS、ANSYS、STAR-CD等軟件平臺(tái)完成大型設(shè)備強(qiáng)度、流場(chǎng)分析設(shè)計(jì)研究，并可實(shí)現(xiàn)Fortran、VB等語言環(huán)境下的應(yīng)用軟件開發(fā)。目前換熱研究所主要承擔(dān)的新產(chǎn)品為核電汽水分離再熱器MSR、海水淡化主設(shè)備及系統(tǒng)、光熱發(fā)電蒸發(fā)及儲(chǔ)熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)。1.哈汽公司簡(jiǎn)介1.3生產(chǎn)、檢測(cè)設(shè)備Ф260數(shù)控落地鏜銑中心數(shù)控鏜床大型數(shù)控輪槽銑床大型數(shù)控龍門銑床五坐標(biāo)四軸聯(lián)動(dòng)銑床數(shù)控葉片加工中心1.哈汽公司簡(jiǎn)介深孔鉆數(shù)控多頭鉆床卷板機(jī)數(shù)控切割機(jī)管孔倒角機(jī)切邊機(jī)1.哈汽公司簡(jiǎn)介1.3生產(chǎn)、檢測(cè)設(shè)備火力發(fā)電蒸汽輪機(jī)核能發(fā)電蒸汽輪機(jī)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)艦船動(dòng)力用燃?xì)?、蒸汽汽輪機(jī)軸流風(fēng)機(jī)及工業(yè)汽輪機(jī)控制保護(hù)系統(tǒng)（DCS、DEH、TSI、ETS及其服務(wù)）主要本體輔機(jī)（凝汽器、高、低壓加熱器等）重型燃?xì)廨啓C(jī)及燃?jí)簷C(jī)組太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備海水淡化設(shè)備1.4主要產(chǎn)品1.哈汽公司簡(jiǎn)介1.哈汽公司簡(jiǎn)介1.4主要產(chǎn)品超臨界機(jī)組核電機(jī)組亞臨界機(jī)組超超臨界機(jī)組（1000MW）超超臨界機(jī)組（600MW兩缸）

核電汽水分離器海水淡化MED系統(tǒng)凝汽器

空冷排汽裝置

低壓加熱器

1.哈汽公司簡(jiǎn)介1.4主要產(chǎn)品2.1中廣核德令哈50MW槽式光熱項(xiàng)目配合業(yè)主開展項(xiàng)目前期工作，提供儲(chǔ)能換熱系統(tǒng)、動(dòng)力島初步設(shè)計(jì)方案，目前，正在籌備鏡場(chǎng)EPC總包方案。2.2青海格爾木200MW二次反射塔式項(xiàng)目哈汽與703研究所共同設(shè)計(jì)，現(xiàn)已經(jīng)完成可研報(bào)告，近期正在組織技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)及技術(shù)難點(diǎn)攻克等工作。2.3703研究所實(shí)驗(yàn)回路哈汽與703研究所共同完成槽式鏡場(chǎng)及換熱系統(tǒng)2個(gè)回路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)，用于鏡場(chǎng)系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，和一些驗(yàn)證性工作，目前項(xiàng)目方案正在評(píng)審中。2.哈汽工作進(jìn)展2.4大豐1MW風(fēng)-光互補(bǔ)發(fā)電項(xiàng)目大豐項(xiàng)目是哈電集團(tuán)投資建設(shè)，一期風(fēng)電-海水淡化項(xiàng)目已經(jīng)建設(shè)完成，二期光熱發(fā)電-海水淡化項(xiàng)目正在建設(shè)中。2.5中控10MW熔鹽塔項(xiàng)目中控熔鹽塔項(xiàng)目為一期10MW水塔項(xiàng)目的二期改造工程，項(xiàng)目前期，哈汽配合業(yè)主完成技術(shù)路線確定，出具初步方案，現(xiàn)階段，我公司已經(jīng)給出優(yōu)化后的詳細(xì)方案，并報(bào)價(jià)，等待業(yè)主對(duì)方案和報(bào)價(jià)的評(píng)審。并著手項(xiàng)目投標(biāo)工作的前期準(zhǔn)備。2.6華電金塔50MW項(xiàng)目項(xiàng)目初期，哈汽給業(yè)主提供項(xiàng)目?jī)?chǔ)能換熱系統(tǒng)、動(dòng)力島等的初步設(shè)計(jì)方案，用于華電內(nèi)部項(xiàng)目評(píng)審，8月份，我公司完成第二版儲(chǔ)能換熱系統(tǒng)、動(dòng)力島方案，及總體設(shè)計(jì)評(píng)審方案，按照1.2元電價(jià)核算的內(nèi)部項(xiàng)目評(píng)審報(bào)告。2.哈汽工作進(jìn)展2.7中科院八達(dá)嶺1MW槽式光熱項(xiàng)目此項(xiàng)目為國(guó)家863計(jì)劃中《槽式集熱、發(fā)電系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)研究及示范系統(tǒng)》的子課題《1MW槽式太陽能熱發(fā)電蒸汽發(fā)生系統(tǒng)開發(fā)》，哈汽負(fù)責(zé)蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備制造，8月份中科院電工研究所與哈汽已經(jīng)簽訂合同，9月份已經(jīng)提供業(yè)主初設(shè)方案，目前設(shè)計(jì)制造工作正在有序進(jìn)行。2.8阿根廷薩爾塔20MW槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目薩爾塔項(xiàng)目可研報(bào)告已經(jīng)完成，目前正在等待項(xiàng)目資金到位。2.9阿根廷圣地亞哥20MW槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目項(xiàng)目前期方案設(shè)計(jì)階段。2.哈汽工作進(jìn)展3.1STA簡(jiǎn)介STA公司是具有國(guó)際先進(jìn)水平的能源設(shè)計(jì)公司，是由西班牙能源環(huán)境技術(shù)研究中心（CIEMAT）及阿爾梅里亞太陽能平臺(tái)(PSA)共同創(chuàng)建。西班牙“阿爾梅里亞太陽能平臺(tái)(PSA)”是世界上最大的聚光太陽能輻射研究、開發(fā)與測(cè)試中心。3.技術(shù)合作3.2技術(shù)引進(jìn)3.技術(shù)合作4.系統(tǒng)配置1.鏡場(chǎng)系統(tǒng)2.蒸汽發(fā)生系統(tǒng)3.儲(chǔ)熱系統(tǒng)4.動(dòng)力島5.膨脹溢流系統(tǒng)6.凈化系統(tǒng)7.主油泵系統(tǒng)8.防凝系統(tǒng)4.系統(tǒng)配置5.1系統(tǒng)組成鏡場(chǎng)布置圖鏡場(chǎng)沖洗路線圖鏡場(chǎng)回路示意圖支架基礎(chǔ)示意圖5.鏡場(chǎng)系統(tǒng)防風(fēng)墻后的壓力場(chǎng)分布帶有防風(fēng)墻部署的鏡場(chǎng)的風(fēng)速分布位于集熱管的第一行中的背面?zhèn)鹊牡蛪毫^(qū)域無防風(fēng)墻鏡場(chǎng)的風(fēng)速分布

5.2槽式太陽能鏡場(chǎng)有限元分析5.鏡場(chǎng)系統(tǒng)5.3系統(tǒng)重要部件—支架支架支撐臂扭矩管和支撐臂裝配圖支架支撐塔圖單元數(shù)量中部支撐塔10末端支撐塔1驅(qū)動(dòng)器塔1扭矩管12HCE支撐36共享支撐1支撐臂1685.鏡場(chǎng)系統(tǒng)每半個(gè)SCA的熱膨脹

半個(gè)SCA端點(diǎn)的熱膨脹（mm）SCA1244.47SCA1256.16SCA2267.69SCA2278.99SCA3290.07SCA3300.93SCA4311.5SCA4321.98

最后SCA一半和所考慮的半個(gè)SCA之間的長(zhǎng)度差(mm)由于每個(gè)SCA的長(zhǎng)度差造成的高度損失(mm)SCA179.522.00SCA167.831.46SCA256.301.01SCA245.000.64SCA333.920.36SCA323.060.17SCA412.410.05SCA40.000.00由于SCA不同的熱膨脹造成的高度損失5.4熱膨脹對(duì)SCA的影響分析5.鏡場(chǎng)系統(tǒng)5.5風(fēng)載對(duì)SCA的影響分析5.5.1風(fēng)載對(duì)SCA位移的影響分析在風(fēng)速14米/秒下第一個(gè)12m模塊的扭轉(zhuǎn)角度在風(fēng)速14米/秒下第二個(gè)12m模塊的扭轉(zhuǎn)角度風(fēng)載對(duì)扭矩管位移的影響5.鏡場(chǎng)系統(tǒng)在風(fēng)速14米/秒下第三個(gè)12m模塊的扭轉(zhuǎn)角度在風(fēng)速14米/秒下第四個(gè)12m模塊的扭轉(zhuǎn)角度在風(fēng)速14米/秒下第五個(gè)12m模塊的扭轉(zhuǎn)角度在風(fēng)速14米/秒下第六個(gè)12m模塊的扭轉(zhuǎn)角度5.鏡場(chǎng)系統(tǒng)5.5.2風(fēng)載對(duì)SCA動(dòng)力效應(yīng)的有限元分析3秒后，處于駐留位置的一面鏡子的風(fēng)速分布6秒后，處于駐留位置的一面鏡子的風(fēng)速分布3秒后，處于駐留位置的一面鏡子的風(fēng)速分布6秒后，處于駐留位置的一面鏡子的風(fēng)速分布5.鏡場(chǎng)系統(tǒng)5.5.3風(fēng)載對(duì)SCA平均幾何溢出的影響分析5.鏡場(chǎng)系統(tǒng)5.鏡場(chǎng)系統(tǒng)5.5.4風(fēng)載對(duì)SCA產(chǎn)生的應(yīng)力影響5.5.4.1風(fēng)載對(duì)SCA的應(yīng)力影響外鏡的應(yīng)力分布內(nèi)鏡的應(yīng)力分布

內(nèi)鏡外鏡最大應(yīng)力14MPa18MPa5.鏡場(chǎng)系統(tǒng)5.5.4.2幾何溢出對(duì)SCA的應(yīng)力影響由于SP3在Y軸上的偏差，外鏡上的應(yīng)力分布由于SP4在Y軸上的偏差，外鏡上的應(yīng)力分布由于SP1在Y軸上的偏差，外鏡上的應(yīng)力分布由于SP2在Y軸上的偏差，外鏡上的應(yīng)力分布5.鏡場(chǎng)系統(tǒng)5.6運(yùn)行工況運(yùn)行工況調(diào)試運(yùn)行啟動(dòng)工況正常加熱停機(jī)工況特殊工況5.鏡場(chǎng)系統(tǒng)過熱器蒸發(fā)器預(yù)熱器過熱器蒸發(fā)器預(yù)熱器再熱器再熱器6.1系統(tǒng)組成加熱汽輪機(jī)給水到準(zhǔn)飽和狀態(tài)，供給蒸發(fā)器加熱準(zhǔn)飽和水，生成飽和蒸汽，供給過熱器加熱高壓缸來汽，達(dá)到再熱參數(shù)，供給汽輪機(jī)低壓缸加熱飽和蒸汽，生成過熱蒸汽，供給汽輪機(jī)高壓缸預(yù)熱器蒸發(fā)器再熱器過熱器

蒸汽發(fā)生系統(tǒng)換熱器由兩列換熱器組成，每一列換熱器承擔(dān)50%負(fù)荷，保證了系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)，運(yùn)行更安全、更穩(wěn)定。6.蒸汽發(fā)生系統(tǒng)6.2系統(tǒng)重要部件6.2.1預(yù)熱器預(yù)熱器殼側(cè)管側(cè)工質(zhì)TherminolVP-1水

進(jìn)口出口進(jìn)口出口工質(zhì)溫度315.51300.88247.9304設(shè)計(jì)溫度（℃）400400400400設(shè)計(jì)壓力（bar）2525120120壓損（bar）允許0.50.5蒸發(fā)器殼側(cè)管側(cè)工質(zhì)水/汽TherminolVP-1

進(jìn)口出口進(jìn)口出口工質(zhì)溫度304308.07378.73315.51設(shè)計(jì)溫度（℃）400400400400設(shè)計(jì)壓力（bar）1201202525壓損（bar）允許0.10.45.2.2蒸汽發(fā)生器型式：U形管表面式換熱器型式：釜式+U形管表面式6.蒸汽發(fā)生系統(tǒng)6.2.3過熱器過熱器殼側(cè)管側(cè)工質(zhì)TherminolVP-1蒸汽

進(jìn)口出口進(jìn)口出口工質(zhì)溫度393378.73308.07383設(shè)計(jì)溫度（℃）400400400400設(shè)計(jì)壓力（bar）2525120120壓損（bar）允許0.80.66.2.4再熱器再熱器殼側(cè)管側(cè)工質(zhì)TherminolVP-1蒸汽

進(jìn)口出口進(jìn)口出口工質(zhì)溫度393218.5201.83383設(shè)計(jì)溫度（℃）400400400400設(shè)計(jì)壓力（bar）25252525壓損（bar）允許1.71.2型式：U形管表面式型式：U形管表面式+多管式6.蒸汽發(fā)生系統(tǒng)6.3運(yùn)行工況運(yùn)行工況日常運(yùn)行啟動(dòng)工況變負(fù)荷運(yùn)行停機(jī)工況儲(chǔ)熱放熱啟動(dòng)工況變負(fù)荷運(yùn)行停機(jī)工況事故工況換熱器損壞換熱器超壓閥門損壞6.蒸汽發(fā)生系統(tǒng)熱鹽罐油鹽換熱器冷鹽罐熔鹽泵熔鹽罐油鹽換熱器7.1系統(tǒng)組成系統(tǒng)由儲(chǔ)鹽罐、油鹽換熱器和熔鹽泵等組成。功能：在光照好的情況下將熱量?jī)?chǔ)存起來；在夜間或者太陽輻射不足時(shí)，向蒸汽發(fā)生系統(tǒng)提供熱量，延長(zhǎng)發(fā)電時(shí)間。7.儲(chǔ)熱系統(tǒng)7.2系統(tǒng)重要部件7.2.1儲(chǔ)鹽罐7.2.2油鹽換熱器

儲(chǔ)鹽罐

工質(zhì)60%NaNO3+40KNO3工質(zhì)溫度范圍℃286-386設(shè)計(jì)溫度（℃）400設(shè)計(jì)壓力（bar）0.02油鹽換熱器殼側(cè)管側(cè)工質(zhì)鹽油

進(jìn)口出口進(jìn)口出口設(shè)計(jì)溫度（℃）400400400400設(shè)計(jì)壓力（bar）25252525壓損（bar）允許0.70.7

系統(tǒng)采用六個(gè)油鹽換熱器串聯(lián)。油鹽換熱器的功能是雙向的，即將冷罐來的鹽與熱的導(dǎo)熱油換熱后儲(chǔ)存在熱罐中，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱功能，或者將熱罐來的鹽與冷油換熱，提高油溫，冷卻的鹽匯入到冷罐中，實(shí)現(xiàn)放熱功能。儲(chǔ)鹽罐根據(jù)系統(tǒng)用鹽量來確定其具體尺寸。設(shè)計(jì)成雙罐形式，一個(gè)冷罐，一個(gè)熱罐。兩罐采用相同尺寸。7.儲(chǔ)熱系統(tǒng)7.3運(yùn)行工況

運(yùn)行工況儲(chǔ)熱工況放熱工況防凝工況事故工況油鹽換熱器超壓儲(chǔ)鹽罐超壓熔融鹽凝固閥門損壞7.儲(chǔ)熱系統(tǒng)膨脹罐溢流罐溢流罐8.1系統(tǒng)組成組成：由膨脹罐、溢流罐、溢流泵等組成。功能：維持換熱系統(tǒng)中的導(dǎo)熱油壓力，吸收導(dǎo)熱油由于溫度變化而引起膨脹或收縮的體積。溢流罐收容膨脹罐溢出的導(dǎo)熱油、向膨脹罐補(bǔ)充導(dǎo)熱油膨脹罐收容和補(bǔ)充導(dǎo)熱油變化的體積123溢流泵連接膨脹罐和溢流罐，將溢流罐的導(dǎo)熱油補(bǔ)充給膨脹罐8.膨脹溢流系統(tǒng)8.2系統(tǒng)重要部件8.2.1膨脹罐項(xiàng)目單位參數(shù)工質(zhì)

導(dǎo)熱油工質(zhì)溫度范圍℃38-293工質(zhì)密度kg/m31068（常溫）設(shè)計(jì)溫度℃400設(shè)計(jì)壓力bar12.58.2.2溢流罐項(xiàng)目單位參數(shù)工質(zhì)

導(dǎo)熱油工質(zhì)溫度范圍℃38-293工質(zhì)密度kg/m31068（常溫）設(shè)計(jì)溫度℃400設(shè)計(jì)壓力bar12.58.膨脹溢流系統(tǒng)8.3運(yùn)行方案運(yùn)行方案收容體積補(bǔ)充體積壓力控制8.膨脹溢流系統(tǒng)9.1系統(tǒng)組成組成：閃蒸罐、導(dǎo)熱油凝結(jié)罐、低沸點(diǎn)雜質(zhì)分離罐、過濾器、廢油罐、循環(huán)泵、冷卻器功能：凈化導(dǎo)熱油雜質(zhì)、調(diào)節(jié)膨脹罐壓力低沸點(diǎn)雜質(zhì)回收低沸點(diǎn)分離罐、冷卻器、低沸點(diǎn)雜質(zhì)回收罐和過濾器導(dǎo)熱油回收導(dǎo)熱油凝結(jié)罐、冷卻器、導(dǎo)熱油回收泵和導(dǎo)熱油循環(huán)泵高沸點(diǎn)雜質(zhì)回收閃蒸罐和廢油儲(chǔ)存罐9.凈化系統(tǒng)閃蒸罐導(dǎo)熱油凝結(jié)罐低沸點(diǎn)分離罐廢油罐低沸點(diǎn)回收罐殘余導(dǎo)熱油回收罐導(dǎo)熱油儲(chǔ)存罐9.2系統(tǒng)重要部件閃蒸罐導(dǎo)熱油凝結(jié)罐低沸點(diǎn)雜質(zhì)分離罐閃蒸罐單位參數(shù)工質(zhì)

導(dǎo)熱油工質(zhì)溫度范圍℃38-293工質(zhì)密度kg/m31068設(shè)計(jì)溫度℃400