光热电站蓄热系统熔盐储罐设计

光热电站蓄热系统熔盐储罐设计

发表时间：2017-06-13T16:00:30.093Z 来源：《电力设备》2017年第6期作者：陈丽君

[导读] 本文对光热电站储热系统熔盐罐体的设计具有一定的参考作用。

（哈尔滨汽轮机厂辅机工程公司哈尔滨 150090）

摘要：介绍了光热电站蓄热系统工作原理及相应系统构成，并对50MW机组蓄热系统熔盐罐进行相应设计，包含罐顶、罐体及罐底设计。并对罐体保温，电加热系统进行了相应设计说明。本文对光热电站储热系统熔盐罐体的设计具有一定的参考作用。

关键词:光热电站，蓄热，熔盐储罐。

The molten salt storage tank design for heat storage system of Solar-thermal power stations

CHEN Li-jun

(The Auxiliary Equipment Engineering Co.,Harbin Turbine Co.,Ltd, HarRbin 150090,China)

Abstract: This paper introduces the working principle of the thermal power plant heat storage system and the corresponding system structure, and molten salt tank of 50 MW heat storage system carries on the corresponding design, include design of roof, shell and bottom, and the tank insulation, electrical heating system for the corresponding design specifications. This paper has certain reference for the molten salt storage tank’design.

Key words: the solar-thermal power stations, heat storage, the molten salt storage tank

1 概述

1.1光热电站双罐蓄热系统介绍[1-2]

储热系统主要作用，存储太阳集热场收集的过剩能量，延长日照时数以为太阳能发电厂的运行时数。

储热系统的工作原理：

蓄热过程：日照充足时，流经镜场升温的HTF导热油，经系统油盐换热器，同冷盐换热进入热罐，将太阳能转化成热能的方式存储在热罐中。

放热过程：在夜晚及日照不足时，HTF导热油经由系统油盐换热器，同热罐中的热盐换热进入冷罐，升温后的HTF导热油为汽机提供稳定的热源。

双罐储热系统是指太阳能热发电系统包含两个储热罐，一个为高温储热罐，一个为低温储热罐，双罐系统中冷、热储罐独立布置，是目前比较常用的光热发电蓄热方法。

1.2光热电站储热系统构成

蓄热系统一般包括熔盐吸热器，冷盐罐，热盐罐，预热器，蒸汽发生器，蒸汽过热器及熔盐换热器。

1.3熔盐储罐介绍

熔盐罐工作温度范围一般为300~600℃，一般选用TP316，Q345R作为罐体材料，因拱顶罐受力情况好，结构简单，耗钢量小，光热系统熔盐罐通常采用自支撑圆筒形拱顶结构。

2 50MW光热电站熔盐储罐设计

主要设计参照标准[3-4]：

《钢制焊接油罐》API650；

《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》GB50341-2003。

2.1 罐顶设计

自支撑式拱顶罐储罐，受力情况好，结构简单，刚性好能承受较高的剩余压力，金属耗材量少，是目前应用较多的罐顶结构。考虑熔盐特性及罐顶设备布置需求等因素熔盐储罐采用自支撑拱顶形式。

在拱顶设计中，主要需要确定的是罐顶载荷。罐顶外载荷主要由罐顶的自重（钢材及保温层重）、罐内操作条件下的内压或外压、雪载、附件等附加载荷，附件载荷一般情况取1.2kpa，在雪载超过0.6kpa的地区应将雪载考虑到设计载荷中。

拱顶结构选取及相应计算公式：

2.2 罐壁设计

罐壁是储罐的主要承载构件，储罐圈板由多块钢板焊接而成，它们之间采用对接连接，各圈罐壁的纵向焊缝应错开，其间距不应小于500mm。

罐壁设计相应计算公式：

定点法壁厚设计：储罐罐壁厚度计算公式均采用罐壁板下端向上300mm（即1ft）处作为折减高度，也称一英尺法，定点设计法计算简单，在小容积罐设计应用广泛。

变点法壁厚设计：各圈壁厚的计算，不是统一以距各圈底边0.3m为计算点，考虑到下层壁板对上层壁板的影响，各圈壁板由不同的折

减高度，变点法设计更符合实际状况，在大容量储罐时，可以减小某些圈板的壁厚和总耗钢量，并在最大板厚限度范围内建造更大直径的储罐。

罐壁高度设计：不同于水及油罐设计，熔盐储罐罐壁高度除受熔盐量限定外，熔盐储罐高度主要受到熔盐泵泵轴高度限制。从目前国内、外相应应用中，罐壁总高度不超高17m。

2.3 罐底设计[6-7]

罐底主要用做隔离熔盐与基础，相应厚度依照材质及储罐直径做相应选取，在熔盐储罐罐底板设计中，更为关心的是罐底沉降及抗震计算，相应设计可参照SHT3068-2007《石油化工钢储罐地基与基础设计规范》及SHT3048-1999《石油化工钢制设备抗震设计规范》。

3 熔盐罐保温及电加热系统设计[8-9]

3.1 保温设计

通常情况下，依据当地风速、环境温度，按每日温降不大于3-5℃进行保温设计，可以依据下表进行保温选材，保温厚度一般不易大于500mm。

3.2 电加热系统设计

当隔热不能满足隔热保温要求时，一般采用伴热保温形式。伴热保温通常有蒸汽伴热、水伴热、导热油伴热和电热伴热等。因电伴热效率高，一般可达80~90%，还可以对伴热温度进行调节，并具有施工简单、运行可靠、不需要经常维修等优点，因此光热电站储罐一般选择电加热伴温形式。

电加热系统是光热电站防凝系统中重要的系统之一，冷热熔盐储罐为补偿温降损失，均需布置数量不一的电加热器，多采用罐壁开口、插入型棒状加热器。

4 结论

随着新能源的不断发展，光热发电技术有着广阔的发展空间，相比于其他新能源领域，带有储热蓄热系统的光热电站，在其可持续性方面有着其他新能源领域不可比拟的优势，所以储热蓄热系统也越发显得重要，本文可为熔盐储罐的设计提供一定参考。

参考文献：

[1].杨小平，杨晓西，丁静等. 太阳能高温热发电蓄热技术研究进展[J].热能动力工程，2011,26(1)：1-6.

[2].朱建坤.太阳能高温熔盐传热蓄热系统设计及实验研究[D].北京：北京工业大学，2006：42-47.

[3].API650.钢制焊接油罐（中文版）[M].2002.

[4].GB50341-2003.立式圆筒形钢制焊接油罐焊接规范[S].中国计划出版社,2003.

[5].帅健.管道及储罐强度设计[M].2006：180-187.

[6].SH3048-1999.石油化工设备抗震设计规范[S].北京，国家石油和化学工业局1999：19-22.

[7].SHT3068-2007.石油化工钢储罐地基与基础设计规范[S].2007.

[8].张丽娜.太阳能高温熔盐蓄热的实验研究[D].北京：北京工业大学，2007：59-65.

[9].GB50264-97.管道绝热工程设计规范[S].1997.