光热电站蓄热介质密封难点及解决方案

蓄热也是一种储能技术。其原理是利用蓄热介质储存和释放热量。目前，熔盐是世界上应用广泛、成熟的主要蓄热技术。全球大部分熔盐蓄热发电项目集中在西班牙、意大利、美国、南非、摩洛哥、智利等地。近年来，熔盐蓄热在我国的应用也得到了蓬勃发展。根据发改能源[2017]1701号文件《促进储能产业和技术发展指南》，预计到2020年我国熔盐蓄热计划规模将达到18吉瓦。

储能介质的介质特性

传统的储热介质是水和蒸汽。当水被用作超过沸点的热载体时，它需要设备和系统承受压力。例如，200℃下的饱和蒸汽压力约为16 kg。高温下饱和蒸汽的压力高于饱和蒸汽，过热蒸汽的渗透性较强。导热油（国标23971-2009的正式名称是有机热载体，俗称“导热油”）。在150～350℃的工业生产中，导热油由于沸点高，已成为水蒸气的替代品，大大降低了设备投资。

熔盐通常是硝酸钠（Nano3）和硝酸钾（Kno3）的混合物。高温熔盐可达到560℃甚至更高的工作温度。它具有良好的导热和流动特性，比热容和密度高。在工业上用作高温传热介质和蓄热介质。

目前，大多数光热发电厂采用熔盐吸热储热系统，利用透镜将大面积的阳光集中在一起，通过熔盐介质将不稳定的太阳能储能转化为热能发电。目前光热电站是集吸热、蓄热和蒸汽发电于一体的系统。太阳充足时，熔盐受热升温，储存在高温熔盐槽中。当日照不足时，高温熔盐槽内的熔盐提供能量，使电站连续稳定发电，熔盐温度变低，流入低温熔盐槽。

光热发电站工艺路线

光热发电的典型工艺路线通常由三个岛组成：

太阳岛（通过聚光收集热量）；

换热储热岛（用于换热储热）；

传统岛屿（也称为发电岛）用于发电。

每个岛屿也有各种各样的设备，以及这些设备所涉及的原材料和附件。

注：本段内容来自鸿诚 密封件厂家。

密封要求和解决方案

在室温下，流体设备或管道法兰连接有许多密封解决方案，但熔盐的温度和渗透性将限制这些 密封件定制 的使用。石墨材料是传统高温密封的主要应用。在低温下，高纯石墨（含碳量98%以上）具有良好的耐化学腐蚀性。然而，在高温氧化环境（超过450摄氏度）下，石墨容易发生质量损失。在熔盐等强氧化环境中，300℃以上的石墨垫片材料会被氧化出内部空隙，法兰连接难以维护。保持密封所需的扭矩，从而增加泄漏和密封失效。客户可以在实验室模拟工作条件下进行测试，也可以选择第三方测试机构对密封制造商的材料进行热重分析测试，以解密密封材料的质量。

光热发电的蓄热介质对传统密封产品的温度和化学极限提出了挑战。蒸汽、导热油和熔盐在高温下容易渗透，是密封材料的一大挑战。加洛克一直以极端高温条件的应用为发展目标。热普尔？高温密封材料是本世纪发展起来的。它可用于多种形式的熔盐工艺管道、热交换器和阀门的密封，如切割垫片、金属缠绕垫片、金属齿垫、金属波纹垫片和成型填料组件。

熔盐分箱

2014年，加洛克与一批“敢为人先”合作开展了光热发电项目实验。Garlock提供高温Therma-pur？参加垫片实验室试验项目。以下是熔盐试验报告的内容共享。试验温度为420-580 C，螺栓法兰与垫片（四种不同形式/材料的密封件）直接连接到高温熔炼中。在不锈钢盐槽中进行了15-30天的加热实验。

上图：测试装置模拟图

图：瑟玛普尔？，云母石墨缠绕，强化石墨缠绕，高温试验后石墨垫

Therma pur的外观？从图中可以看到平垫圈。虽然拆卸时不小心分为两层，但也证明了法兰密封面 橡胶密封件 效果较好。Therma pur的内环和外环之间的接触？熔盐没有明显的腐蚀迹象，证明熔盐能很好地保存在熔盐中，在短时间内不会被腐蚀。云母石墨缠绕垫（带内环）和强化石墨缠绕垫（带内环）的石墨部分已被完全腐蚀，证明强化石墨缠绕垫（带内环）不能使用。内环云母石墨缠绕垫片（带内环）外圈腐蚀（漏入外环），内环云母保存完好。但在云母环的右下侧也发现少量的盐层，初步判断云母的密封性能不是很好，不易穿透。（如果云母不能隔离熔盐，石墨仍会腐蚀。）

此外，2014年，嘉洛克中国还成功与一家节能技术公司合作。加洛克公司被誉为国内首个熔盐塔光热发电示范项目管道垫片供应商。为熔盐设备和管道提供大量422个高温金属缠绕垫片和切割垫片。在过去的两年里，国内许多知名的阀门制造商都发现我们处于熔盐阀门的设计阶段。我们的应用工程师根据在欧洲的成功经验（400~570~C，见下图），推荐了两种熔盐阀杆的密封方案。加洛克还为阀门填料在安装和测试阶段提供专业的安装指导，使填料的性能得到充分发挥。顶点。

光热发电对水热封接的要求超过了传统封接产品的极限，石墨材料在高温熔盐中容易氧化，产生空隙，增加泄漏通道，进而造成安全或环境危害。加洛克的新产品Therma pur？满足熔盐的极端密封要求。在使用温度范围内可承受高达1000摄氏度。具有良好的耐化学性和密封性能。可用于设备垫片、管道法兰垫片、阀杆密封等。