Применение в солнечной энергетике
В области солнечной фотоэлектрики применение клапанов делится на следующие две части.Во-первых, управление охлаждающей водой, циркуляционной водой и другими средами в системе генерации солнечной энергии для обеспечения нормальной работы системы; исистема очистки фотоэлектрических панелей. Во-вторых, солнечная электростанция.
Фотоэлектрические панели позволяют нам вырабатывать электроэнергию устойчивым образом, преобразуя солнечную энергию в электричество. Однако для обеспечения высокоэнергетической работы фотоэлектрических систем необходимо точно контролировать поток жидкости через систему для поддержания температуры и охлаждения панелей и других критически важных компонентов.
Система охлаждения фотоэлектрических панелей:
В системах охлаждения фотоэлектрических панелей клапаны используются для управления потоком охлаждающей жидкости; это помогает поддерживать температуру фотоэлектрических панелей в безопасном диапазоне, обеспечивая высокопроизводительную работу системы.
Регулировка температуры:
Температура фотоэлектрических панелей оказывает значительное влияние на их производительность, и клапаны могут использоваться для регулирования потока охлаждающей жидкости для поддержания постоянной температуры, тем самым максимизируя эффективность панелей.
Система очистки:
Фотоэлектрические панели со временем накапливают пыль и грязь, что влияет на их производительность. Клапан используется для управления распылением очищающей жидкости, чтобы обеспечить чистоту фотоэлектрических панелей и максимизировать эффективность выработки электроэнергии.
Клапаны должны обеспечивать постоянный теплообмен и поток жидкости, а также выдерживать экстремальные температуры, давления и скорости потока, которые могут усугубляться низкими наружными температурами. Материалы расширяются, изгибаются и деформируются, что требует технического обслуживания и снижает производительность завода.
С точки зрения производительности и надежности, термомеханическое напряжение будет наиболее важным фактором
1. CКоррозионная стойкость
Способность выдерживать длительное использование в условиях солнечного света, влажности и дождя без повреждений; нержавеющая сталь является лучшим выбором.
2. HВысокая термостойкость
Фотоэлектрические панели выделяют высокую температуру в процессе генерации электроэнергии, поэтому требуется система охлаждения для поддержания температуры в подходящем диапазоне. Клапаны должны работать стабильно в условиях высоких температур, чтобы обеспечить эффективность системы охлаждения.
3. ИЭнергоэффективность
Электрические клапаны обычно работают от электричества, что позволяет им достигать высокоэнергетического контроля и снижать потребление энергии. По сравнению с традиционными ручными клапанами, электрические клапаны могут более точно регулировать поток, тем самым снижая потери энергии.
4. RДистанционное управление
Клапаны, оснащенные функциями дистанционного управления, делают эксплуатацию и мониторинг более удобными. Состояние клапана можно контролировать и управлять им в любое время и в любом месте с помощью удаленной системы для лучшего управления работой фотоэлектрической электростанции.
1.1 Пароблоковая солнечная тепловая электростанция
Пароблоковая солнечная тепловая электростанция представляет собой последовательное и параллельное расположение нескольких параболических концентраторов в форме желоба для нагрева теплового масла. Высокотемпературное тепловое масло передает тепло пару через теплообменник, тем самым приводя в действие паровую турбину для выработки электроэнергии.
Благодаря зрелости и надежности технологии пароблоковых CSP, в настоящее время около 90% солнечных CSP-электростанций в мире являются пароблоковыми.
Рабочей средой пароблоковой электростанции обычно является тепловое масло. Поскольку теплопередающее масло разлагается при высоких температурах, его максимальная рабочая температура обычно ограничена примерно 395°C. После теплообмена с паром температура теплопередающего масла падает примерно до 295°C.
Поскольку тепловое масло является легковоспламеняющимся и взрывоопасным, внешнее уплотнение оборудования обычно строгое, и тепловому маслу строго запрещено протекать в окружающую среду, чтобы избежать риска возгорания и взрыва.
Для обеспечения непрерывной выработки электроэнергии в дождливые дни или ночью пароблоковые электростанции обычно оснащаются системами хранения тепла на расплавленной соли. Система хранения тепла в основном состоит из горячих баков, холодных баков, рабочей жидкости из расплавленной соли и другого оборудования. Когда днем хорошая погода, высокотемпературное тепловое масло, нагретое солнечной энергией, нагревает расплавленную соль примерно до 385°C и хранит ее в баке с горячей солью. Ночью или в пасмурную погоду высокотемпературная расплавленная соль в баке с горячей солью используется для нагрева пара для выработки электроэнергии. Таким образом, солнечная тепловая электростанция, оснащенная системой хранения тепла, может обеспечить непрерывную выработку электроэнергии в течение 24 часов.
1.2 Башенная солнечная тепловая электростанция
Самое большое различие между башенными солнечными тепловыми электростанциями и пароблоковыми электростанциями заключается в различной структуре солнечных островов.
Башенная электростанция состоит из тысяч плоских зеркал, отражающих солнце, которые фокусируют солнечный свет на теплоприемной башне и нагревают рабочую жидкость. Принцип показан на рисунке 2. Нагретая рабочая жидкость обменивается теплом с паром, увеличивая энергию пара.
Башенные солнечные тепловые электростанции обычно используют расплавленную соль в качестве рабочей жидкости, и их максимальная рабочая температура может достигать 565°C. По сравнению с пароблоковыми солнечными тепловыми электростанциями, башенные солнечные электростанции имеют более высокую температуру пара и более высокую эффективность генерации по циклу Ренкина.
Из-за низкой технической зрелости башенных электростанций в мире в настоящее время относительно мало успешно построенных башенных электростанций. Однако по сравнению с желобным типом башенный тип имеет преимущества низких первоначальных инвестиций и высокой эффективности. На данном этапе башенные солнечные тепловые электростанции заменили тенденцию желобного типа.
Кроме того, для обеспечения непрерывной выработки электроэнергии башенные электростанции обычно оснащаются системой хранения тепла. Структура системы хранения тепла аналогична желобному типу.
2.2 Условия работы клапанов
Условия эксплуатации электростанций на концентрированной солнечной энергии (CSP) с различными техническими типами относительно ясны. Рабочие параметры CSP-электростанций с различной мощностью будут различаться.
Для башенных электростанций из-за большой высоты башни сбора тепла рабочее давление среды внутри солнечного острова обычно выше давления среды системы хранения тепла. Рабочее давление системы хранения тепла составляет от 0,7 до 1,1 МПа.
Общее рабочее давление теплопередающего масла на желобной электростанции рассчитывается в зависимости от длины трубопровода теплопередающего масла. Например, для желобной электростанции мощностью 100 МВт клапан теплопередающего масла обычно выбирается класса 600 фунтов.
2.3 Требования к клапанам
Поскольку рабочая жидкость внутри клапана солнечной тепловой электростанции отличается от обычных клапанов, структура и материалы, используемые в клапане, также отличаются от обычных клапанов.
Для системы сбора тепла желобной электростанции циркулирующей средой является теплопередающее масло с легковоспламеняющимися характеристиками, поэтому требования к герметичности клапана относительно высоки. Уплотнение набивки обычно представляет собой двойную уплотнительную конструкцию из сильфона и графитовой набивки.
Для клапанов для расплавленной соли из-за высокой рабочей температуры расплавленной соли и сильных окислительных свойств расплавленной соли при высоких температурах она вызывает сильную коррозию металлов и неметаллов. Кроме того, бинарная расплавленная соль затвердевает при температуре ниже 220°C. Если соль не полностью слита из клапана, он не сможет открываться и закрываться.
Клапаны для расплавленной соли имеют определенные особые требования по сравнению с обычными клапанами:
(1) Нормальная работа клапана может быть обеспечена при частом открытии и закрытии клапана, и соль не должна накапливаться в корпусе клапана при удалении соли, чтобы предотвратить замерзание расплавленной соли и невозможность герметизации клапана.
(2) Материал корпуса клапана для расплавленной соли должен выдерживать коррозию расплавленной соли.
(3) Неметаллические прокладки и набивки клапана должны выдерживать коррозию высокотемпературной расплавленной соли.
(4) Система сбора тепла солнечной тепловой электростанции подвержена воздействию солнечного света (когда облака закрывают солнце), поэтому оборудование будет работать с перерывами, поэтому клапан должен выдерживать требования чередования горячих и холодных температур.
(5) Для предотвращения замерзания клапана для расплавленной соли клапан для расплавленной соли обычно оснащается электрическим обогревом.
2.4 Выбор клапанов
Учитывая, что расплавленная соль имеет высокую температуру замерзания, при выборе клапана необходимо учитывать влияние затвердевания расплавленной соли на клапан.
Поэтому клапаны, склонные к накоплению жидкости в средней полости (например, шаровые краны и задвижки), не подходят для систем с расплавленной солью.
На основе анализа практического опыта использования общий выбор клапанов для расплавленной соли делится на два типа:
1. Сильфонный клапан Goble, который в основном предназначен для клапанов меньшего диаметра.
2. Дисковый клапан: Для трубопроводов с расплавленной солью большого диаметра обычно выбираются дисковые затворы.
Кроме того, учитывая изменчивость температуры в реальных условиях эксплуатации и безопасность при утечке расплавленной соли на месте, клапаны для расплавленной соли обычно используют сварное соединение концов, и не рекомендуется использовать фланцевую конструкцию, чтобы избежать утечки на фланце из-за перепадов температуры.
