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600℃!光热发电行业仪表人更懂高温测量!

 仪表圈YBER 2023-09-21
光热发电是新能源的一个分支,未来有广阔的发展前景,因为光热发电具有长时储热的功能,理论上来讲,它可以24小时持续地发电,而且相比光伏和风能发电形式,它对电网的冲击性小,可以作为调峰电源使用,属于电网友好型电源。

光热发电方式包括槽式光热发电和塔式光热发电。

槽式光热发电运行原理是利用阳光通过反射镜聚焦到热储罐中的导热油上,使其温度升高。当需要发电时,热储罐中的高温导热油会被输送到发电装置中,产生蒸汽驱动涡轮发电机发电;而在夜间或无阳光时,再取出储存在熔盐中的热能,以供发电使用。简单来说,就是利用一个弧形的镜面对光进行聚焦,通过对导热油进行加热,然后将导热油输出到锅炉里去烧水进而发电。在这个过程中,最重要的容器导热油膨胀罐、储热的介质熔盐储罐和汽机部分(包括高低加和汽包)都需要仪表来测量。

▲槽式光热发电流程图

塔式光热发电的运行原理是由多台定日镜组成定日镜场,将太阳能反射集中到镜场中间高塔顶部的吸热上,低温罐中的熔盐被泵到吸热中吸收能量,温度升高后流入到高温罐之中,并储存起来。在需要发电的时候,高温罐熔盐泵出,与水换热,产生蒸汽,推动汽轮机发电。它的导热介质和储热介质都是熔盐,在吸热器、地面上的冷盐罐和热盐罐中都存在测量需求。

 ▲塔式光热发电流程图


在光热发电测量中,
最大的难点是高温⚠!

下面例举几个高温工况,让我们一起看看光热发电行业仪表人是如何应对高温难题的!


500℃~600℃

的塔顶吸热器

塔顶吸热器是塔式光热发电的重要装置,它将所有的光聚焦到其表面上,最高温度达到600℃,运行时需要得到其内部熔盐的各种状态参数,以确保吸热器达到最佳运行状态。这里我们可以选用无接触式雷达物位计进行测量,但需要采用一些降温的措施,比如通过加高温玻璃,这就需要提高安装接管的高度,相当于一个隔离装置,雷达物位计通过穿透高温玻璃进行测量。
这对测量仪表来说是一个考验,高接管需要仪表有较小的发射角以避开管壁的反射信号,VEGA雷达3°的发射角,可以完美地避开管壁的干扰,同时超强的信号使雷达波能够穿透玻璃进行可靠地测量。

  

300℃~400℃

的导热油膨胀罐


槽式光热电厂的核心位置是导热油膨胀罐,属于厂区的最高点,其罐体体积比较大,它的重要性在于需要及时去调整整个导热油系统的总油量。由于导热油的温度在300℃~400℃之间变化,就会出现热胀冷缩效应,为了使系统中导热油的总油量始终保持在一个稳定的状态,就需要实时监测液位,在膨胀时,把多余的油储存到膨胀罐中,冷缩时,及时从膨胀罐向系统中补油。

  

在导热油膨胀罐测量中,仪表不仅需要有高灵敏度,以快速地检测出体积的变化,而且要保证长时间稳定可靠的测量。通常此类工况,会在一个导热油膨胀罐安装三台仪表,互相参照去查看。

VEGA高温型雷达物位计,高可测450℃的高温工况,因此,即使导热油介电常数低,而且本身也会汽化,出现液面波动等,采用VEGA雷达无需安装导波管也可以实现精准测量,同时还可加装球阀。


导热油膨胀罐容器和管道系统中的压力测量也是非常重要的,不管是容器内的压力,还是管道上的压力,都需要选用耐高温、耐腐蚀的压力仪表,VEGABAR 81压力仪表最高可耐400℃高温,能够在腐蚀性很高和灼热的介质中可靠地进行测量。

300℃~400℃

的地面熔盐储罐


地面熔盐储罐内部和外部都存在高温工况。该储罐用于存储经过加热的液态盐,常规温度在300℃~400℃。当系统工作温度接近或低于其凝固点时,内部流动熔盐就会发生结晶甚至凝固堵塞现象,需要仪表能够同时测量液体和固体。此外,由于现场阳光比较强烈且长时间照射,温度非常高。因此,在选用测量仪表时,对电子部件耐高温的要求很高。另外,由于挥发的蒸汽会带着熔盐,导致仪表表面产生粘附现象,仪表还要面临粘附的测量难题。

VEGA非接触式雷达物位计在熔盐储罐物位测量中具有许多优点:

  • 可耐450℃高温,即使在极端的温度和压力条件下,也可正常工作
  • 测量范围广,可以适应不同规格和容量的熔盐储罐,具有很高的适应性和灵活性;
  • 无论是液态还是固态的熔盐,都可以准确测量物位;
  • 信号强劲,几乎不受粘附的影响,使用寿命长,维护成本低。

  

此外,为了提高安全性,通常会使用VEGASWING 66液体音叉来防止储罐溢出,它能够耐450℃的高温,其与连续物位测量相结合,可实现更高的安全性。

360℃

  的汽包和高低加 


槽式和塔式光热发电,都有汽机系统,汽机系统发电的基本原理是利用热能转化为动能,再将动能转化为电能,在这里就会用到汽包和高低加。

低加就是所谓的低压加热器,高加就是所谓的高压加热器,高加和低加的工作方式基本相似,都是提高锅炉给水温度,温度上升到一定高度后,到达汽包这里进行气液分离。有时,汽包內的温度可达到360℃,压力达到16Mpa~17Mpa,如选用普通的导波雷达液位计,在形成蒸汽的情况下,雷达波穿透蒸汽的时候速度会变慢,导致测出来的值比实际的液位要偏低,偏差很大;而采用压力原理的测量方式,现场需要反复地去标定,非常麻烦。

VEGAFLEX 86导波雷达液位计可耐-196℃~450℃的温度,且带自动蒸汽补偿功能,能够对由于蒸汽造成的偏差进行实时地补偿,还取得了欧洲的锅炉许可证,以保证高可靠性测量需求

汽包最怕烧干锅,这会引发重大安全事故。为了提高安全性,通常会使用VEGASWING 66液体音叉来防止烧干,从而避免安全事故的发生!

表象是耐高温,内核是产品性能和技术实力!高温工况不仅仅在光热发电存在,更是行业普遍的难题!

来源:公众号 仪表圈

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