光熱電站儲熱系統預熱、化鹽技術研究

(山東電力建設第三工程有限公司，山東青島 266100)

0 引言

基于魯能海西50MW光熱項目儲熱系統預熱、化鹽施工，明確預熱、化鹽工作關鍵技術，對制約預熱、化鹽工作順利推進的主要因素進行分析。主要從預熱化鹽方案制定、預熱化鹽設備管道安裝、預熱氣體要求、預熱升溫速率、天然氣進氣速率、化鹽時熔鹽上料速度、化鹽各參數指標等方面展開研究。一方面，為了加強魯能海西50MW塔式光熱發電項目熔鹽系統預熱、化鹽施工管理，嚴格執行技術規范標準，合理安排資源提高效率，實現過程安全、質量達標控制，確保技術指標達到優良級標準；另一方面，形成成果資料，為后續光熱項目積累經驗，提供借鑒價值。

1 預熱技術研究

1.1 預熱方案制定

本項目儲熱介質采用二元熔鹽（60%NaNO3+40%KNO3），總量1.6萬t，熔鹽注入罐體前需對罐體進行預熱升溫，以防止高溫熔鹽進入冷罐體，引起熱脹冷縮損壞罐體。

1.2 預熱需要的設備(表1)

表1 預熱系統設備組成

1.3 預熱過程

（1）預熱系統操作運行人員到場后，專業根據前期編制的《魯能海西50MW塔式光熱發電項目預熱、化鹽作業指導書》進行了全員技術、安全交底。

（2）預熱系統設備到場后，安排專人進行維護、檢修。

（3）管道到場后，委托檢測專業進行光譜分析，合格后根據圖紙進行地面組合工作，再運輸至現場進行安裝。

（4）因預熱系統設備布置在光塔30m作業區域內，為確保設備人員安全，設備安裝完成后搭設隔離棚。

（5）管道與冷、熱熔鹽罐的最后一個接口，待設備整體吹掃完成后再進行法蘭連接，確保預熱系統內雜物無法吹入罐體中，提高罐體內部清潔度。

（6）預熱工作開始后，高溫熱風從罐頂熱風進口處進入，在罐內循環，廢氣經罐體自身布置的預熱排氣口排出，熔鹽罐的罐壁溫度在初始加熱時溫升速率最大2℃/h～3℃/h，100℃以內罐內任何罐壁平均溫升不能超過3℃/h，100℃以上罐內任何罐壁平均溫升不能超過2℃/h，任何情況下罐壁上任何兩個測溫元件的溫度差值不能超過25℃，至200℃暫停升溫，對罐體、管道、法蘭等進行檢查有無變形、裂縫、膨脹等，若無異常繼續加熱至330±5℃。

（7）預熱系統開機操作要點：1）調整天然氣壓力為20kPa～25kPa；2）開啟冷風閥，開度5%；3）啟動助燃風機，保持穩定半分鐘；4）啟動配風風機；5）啟動燃燒器；6）燃燒器穩定后再根據情況調整冷風閥和配風閥開度；7）開機時熱風溫度設定為100℃，等熱風溫度快達到設定值時再把溫度調高10℃，如此類推來控制升溫速度。

（8）預熱系統關機操作要點：1）關閉燃燒器；2）關閉爐膛配風閥，保持助燃風機和配風風機開啟，直至爐膛溫度和熱風溫度都降至100℃以下；3）關閉配風風機；4）關閉助燃風機；5）關閉冷風閥。

2 化鹽技術研究

2.1 化鹽方案制定

熱熔鹽罐注水試驗結束后開始預熱化鹽工作，現場布置一套30t/h化鹽裝置，預熱、化鹽總周期為42d。

根據業主合同、市場調研，最終確定采用化鹽能力為30t/h的化鹽裝置，總體方案為采用化鹽槽內電加熱器進行初始融鹽，從常溫到290℃，再開啟熔鹽爐,將鹽從290℃加熱升溫到330℃，同時,以30t/h的速度向化鹽槽中注入固態熔鹽并融化到330℃以30t/h的速度輸送到高溫熔鹽儲罐內。

2.2 化鹽過程控制點

（1）化鹽系統操作運行人員到場后，專業根據前期編制的《魯能海西50MW塔式光熱發電項目預熱、化鹽作業指導書》進行了全員技術、安全交底。

（2）化鹽系統設備到場后及時安排人員進行卸車。但因化鹽槽、皮帶輸送機、熔鹽泵等設備是從玉門工地化鹽完成后直接運至現場，未進行設備檢修與維護，發函要求設備廠家派人進行處理，完成后才能開始設備安裝。

（3）設備安裝。化鹽區域場地狹小，受儲換熱配電室東側電纜溝影響，吊車布置位置受限。熔鹽爐單重達到60t，是化鹽設備中最大的，根據前期策劃，使用150t履帶吊作為主吊機械，50t汽車吊配合，剩余設備采用35t汽車吊進行安裝。因熔鹽爐、空預器模塊等設備是首次使用，設備與設備之間的接口不匹配問題是制約現場安裝的最大難題，幾乎每個設備都是在先處理缺陷、再安裝的過程中進行的。

（4）管道安裝。化鹽注鹽管道型號為φ219×6的不銹鋼管道，管道到場驗收完成后再進行安裝，采用地面先進行組合，再成榀吊裝的方式。

（5）化鹽注鹽。魯能海西50MW光熱項目儲熱系統熔鹽總量為15925t。化鹽入罐溫度為320°C。整個化鹽工作分為初始化鹽和正常化鹽兩個階段。初始化鹽：按比例混合均勻的熔鹽，從化鹽槽加料口連續進料，熔鹽加至電加熱器上端面以上50cm，開啟加電熱器，前期以5℃/h進行熔鹽初始融鹽，繼續進料48t，全部加熱升溫到290℃,開啟熔鹽泵，將290℃熔鹽泵入熔鹽爐。正常化鹽：在熔鹽爐內將鹽從290℃加熱升溫到320℃。同時,以30t/h的速度向化鹽槽中注入固態熔鹽。熔鹽爐320℃熔鹽大部分打循環回流至化鹽槽，與固態鹽混合并融化到290℃泵入熔鹽爐，另一部分高溫熔鹽以30t/h的速度輸送到高溫熔鹽儲罐內。

3 結論

通過在魯能海西50MW塔式光熱項目儲熱系統施工過程中對預熱、化鹽方案的實際探索，并進一步對預熱、化鹽關鍵技術進行了深入研究，攻破了光熱電站儲熱系統預熱、化鹽難點，有效地保證了熔鹽儲罐預熱提溫質量及化鹽質量，大幅提高了工程施工效率，降低了施工人力、機械、材料投入，為公司節約了大量施工成本，對后續相關項目有重要參考價值。另外，總結提煉出了一批科技成果，提升了公司、集團在光熱電站儲熱系統預熱、化鹽方面的整體競爭力。