Полное руководство по клапану расплавленной соли

В мире передовых энергетических систем клапаны расплавленной соли являются важнейшим компонентом для управления высокотемпературными жидкостями, которые важны для хранения и передачи энергии. Понимание того, как они устроены, как они работают и где они используются, может оказать огромную помощь инженерам и специалистам по закупкам в сфере управления жидкостями и энергетике.

Клапаны для расплавленной соли — это специальные клапаны, предназначенные для работы при высоких температурах и агрессивных расплавленных солях. Они обычно используются на электростанциях с концентрированной солнечной энергией (CSP) и других промышленных приложениях, в которых используются теплоносители. Эти клапаны должны быть спроектированы таким образом, чтобы предотвращать затвердевание солей, обеспечивать теплоизоляцию и использовать материалы, устойчивые к высоким температурам и коррозии.

В этой статье мы представим подробную информацию о технологии клапанов с расплавленной солью, а также ее особенностях и преимуществах в энергетической отрасли.

Почему стоит выбрать технологию расплавленной соли: революция в области чистой энергии и хранения тепловой энергии

Установки концентрированной солнечной энергии (CSP) работают путем концентрации солнечной энергии для нагрева тепловой жидкости, которая затем приводит в действие паровую турбину для выработки электроэнергии. Эффективность системы хранения тепловой энергии зависит от выбора теплоносителя. В то время как термомасло и пар могут служить теплоносителями, расплавленная соль имеет явные преимущества.

Преимущества расплавленной соли в системах CSP

1. Более высокие рабочие температуры: Системы с расплавленными солями могут работать при температурах на 140-170°C выше, чем системы с термическим маслом. Этот расширенный температурный диапазон обеспечивает более эффективную передачу и хранение тепла.

2. Повышение эффективности электростанции: Более высокие параметры пара, обеспечиваемые расплавленной солью, могут повысить эффективность электростанции примерно на 4%. Это означает увеличение годового производства электроэнергии на 15%, что обеспечивает значительные экономические выгоды.

3. Улучшенное хранение энергии: Превосходные термические свойства расплавленной соли делают ее отличным средством для хранения энергии. Это позволяет установкам CSP накапливать избыточную тепловую энергию в течение дня и высвобождать ее в периоды слабого солнечного света, обеспечивая непрерывное электроснабжение.

4. Экономичная эксплуатация: Хотя первоначальная установка для технологии расплавленной соли может быть более дорогой, долгосрочные преимущества, включая более высокую эффективность и увеличенную выходную мощность, приводят к большей общей экономической эффективности.

5. Проверенная надежность: Практические применения показали, что расплавленные соли с низкой температурой плавления все чаще становятся предпочтительным выбором для многих компаний CSP. Их надежность и эффективность делают их подходящими для крупномасштабных проектов солнечной энергетики.

Практическое применение

• Теплопередача и хранение: Способность расплавленной соли сохранять тепло при высоких температурах позволяет электростанциям CSP расширять возможности выработки электроэнергии за пределы дневного времени.

• Повышенная эффективность: Работая при более высоких температурах, установки CSP, использующие расплавленную соль, могут достичь большей эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую.

• Экономические выгоды: Повышенная эффективность и более высокая годовая выработка электроэнергии приводят к значительным экономическим выгодам, что делает технологию расплавленной соли жизнеспособным вариантом для крупномасштабного производства экологически чистой энергии.

Что такое расплавленная соль?

Расплавленная соль – это жидкое состояние неорганических солей. При высоких температурах эти соли плавятся в ионные жидкости, обладающие такими свойствами, как высокая термическая стабильность, низкое давление пара и отличная теплоемкость. Наиболее распространенной смесью расплавленных солей, используемой на установках CSP, является эвтектическая смесь 60% нитрата натрия и 40% нитрата калия. Эта смесь остается жидкой при температуре от 265°C до 565°C.

Принцип нагрева расплавленной соли

Идея нагрева расплавленной соли заключается в том, чтобы нагреть соль ночью с помощью дешевой электроэнергии, сохранить тепло в высокотемпературных резервуарах, а затем использовать накопленное тепло в течение дня для отопления. Эта система очень эффективна для преобразования недорогой электроэнергии в ночное время в полезную тепловую энергию для дневного отопления.

Расплавленные соли часто используются на электростанциях концентрированной солнечной энергии (CSP) для хранения тепловой энергии с очень минимальными потерями энергии для производства электроэнергии. Они также используются в качестве теплоносителей для выработки электроэнергии с помощью турбин.

Типы клапанов расплавленной соли в солнечной тепловой энергии

Использование расплавленной соли в качестве средства хранения и передачи тепловой энергии при производстве солнечной тепловой энергии представляет собой уникальные проблемы из-за ее высокой температуры замерзания и сильной коррозионной природы. Традиционные клапанные технологии с трудом адаптируются к этим характеристикам. Обычно используемая бинарная смесь солей (60% NaNO3 + 40% KNO3) в солнечных теплоэнергетических системах имеет температуру плавления 220°C и остается в жидком состоянии при температуре выше 260°C, обладая сильными окислительными свойствами. Рабочая температура обычно находится в диапазоне от 390°C до 575°C, при этом расчетная температура составляет около 600°C. Высокая температура и сильная окислительная среда приводят к окислению, потере веса и расслаблению обычных материалов уплотнений клапанов, что приводит к серьезным утечкам. Таким образом, переключающие и регулирующие клапаны необходимы в технологических трубопроводах теплопоглощающих башен и резервуаров для хранения холодной/горячей расплавленной соли для управления процессами передачи и хранения тепла на солнечных теплоэлектростанциях.

Обычно используемые клапаны включают задвижку для расплава соли, шаровой клапан для расплава соли, обратный клапан для расплава соли, дроссельный клапан для расплава соли и регулирующий клапан для расплава соли. Клапаны, используемые в системах с расплавленной солью, должны отвечать следующим требованиям:

• Устойчивость к высоким температурам: рассчитан на выдерживание температур до 595°C. Расплавленная соль начинает затвердевать при температуре ниже 260°C, что делает шток клапана неработоспособным.

• Высокая теплопроводность: обеспечение того, чтобы расплавленная соль оставалась выше точки замерзания.

• Отличная коррозионная стойкость: выдерживать сильную окислительную среду расплавленной соли.

Давайте рассмотрим каждый тип клапана расплавленной соли и то, как они работают.

1. Задвижка для расплавленной соли

Задвижки серии MSG для расплавленной соли подходят для трубопроводов расплавленной соли в системах солнечной тепловой энергии с номинальным давлением 150LB~1500LB (PN16~PN250), рабочей температурой 29℃~700℃, и эти клапаны используются для перекрытия или соединения среды во время трубопровода. Эта серия продуктов разработана нашей компанией. THINKTANK сочетание передовых технологий с собственным опытом производства высокотемпературной арматуры.

Особенности серии MSG

1. Отбор научного материала

• Для температур до 400°C корпуса клапанов могут быть изготовлены из материала WCB или A105 (соответствует материалу труб SA106B).

• Для температур выше 400°C корпуса клапанов изготавливаются из материалов CF8C или F347 (соответствует материалу труб SA376 TP347H).

2. Седло и диск клапана.

Седла клапанов изготовлены из твердого сплава Stellite или других материалов с поверхностной закалкой. Используются разные уровни твердости, при этом для седел клапанов используются более твердые материалы.

3. Упрочнение поверхности

Поверхности стержня клапана и внутренних компонентов закалены для повышения долговечности и устойчивости к эксплуатационному износу.

4. Высокотемпературная упаковка:

В качестве упаковочных материалов используются жаропрочные и устойчивые к окислению металлы, совместимые с расплавленной солью.

5. Особенности конструкции

Наши задвижки для расплавленной соли имеют нижнюю полость и режущую конструкцию диска, которые предотвращают скопление жидкости, облегчают эксплуатацию и обеспечивают герметичное уплотнение.

Список материалов для задвижки для расплавленной соли

Модель	Материал корпуса/крышки	Седло клапана	Материал основы	упаковка	Рабочая температура (°C)
СООБЩЕНИЕ/К	А216 Гр. ВКБ/А105	Твердосплавная сталь	Нержавеющая сталь Азотированная сталь	Высокотемпературные и антиокислительные материалы.	≤400
СООБЩЕНИЕ/С	CF8C/F347	Твердосплавная сталь	F347	Высокотемпературные и антиокислительные материалы.	400 < Темп. ≤ 700

Спецификация производительности

Модель	Номинальное давление (МПа)	Испытательное давление корпуса (МПа)	Испытательное давление седла (МПа)
MSG/C/16	1.6	2.4	1.76
MSG/C/25	2.5	3.8	2.75
MSG/C/40	4.0	6.0	4.40
MSG/C/64	6.4	9.6	7.00
MSG/C/100	10.0	15.0	11.00
MSG/C/160	16.0	24.0	17.60
MSG/C/250	25.0	37.5	27.50
MSG/C/150	150LB	3.1	2.20
MSG/C/300	300LB	7.8	5.60
MSG/C/600	600LB	15.3	11.20
MSG/C/900	900LB	23.1	16.90
MSG/C/1500	1500LB	37.5	27.50

Размеры задвижки для расплавленной соли PN16-PN100

Номинальный диаметр (DN)	PN16-25				PN40				PN64				PN100
Размер (мм)	L (мм)	H Ручной (мм)	До (мм)	H Электрический/моторизованный (мм)	L (мм)	H Ручной (мм)	До (мм)	H Электрический/моторизованный (мм)	L (мм)	H Ручной (мм)	До (мм)	H Электрический/моторизованный (мм)	L (мм)	H Ручной (мм)	До (мм)	H Электрический/моторизованный (мм)
DN10	79	258	100	608	79	258	100	658	79	258	100	658	79	258	100	658
DN15	79	258	100	608	79	258	100	658	79	258	100	658	79	258	100	658
DN20	92	269	100	619	92	269	100	669	92	269	100	669	92	269	100	669
DN25	111	297	125	619	111	297	125	697	111	297	125	697	111	297	125	697
DN32	120	336	160	686	120	336	160	736	120	336	160	736	120	336	160	736
DN40	120	346	160	696	120	346	160	746	120	346	160	746	120	346	160	746
DN50	140	383	180	733	140	383	180	793	140	383	180	793	140	383	180	793
DN65	265	493	240	813	280	511	300	831	280	570	300	890	280	570	300	890
DN80	280	555	280	855	310	535	320	855	310	618	320	938	310	618	300	938
DN100	300	620	320	940	350	648	350	968	350	695	350	1015	350	750	350	1015
DN125	325	734	320	1054	400	680	400	1054	400	772	400	1062	400	801	400	1070
DN150	350	760	350	1088	450	760	450	1088	450	813	450	1133	450	809	450	1260
DN175	375	840	400	1159	500	870	500	1250	500	826	500	1276	500	826	500	1276
DN200	400	941	450	1260	550	960	500	1550	550	1032	600	1472	550	1030	600	1472
DN250	450	1090	450	1530	650	1110	550	1675	650	1199	700	1639	650	1180	600	1652
DN300	500	1211	550	1650	750	1235	600	1816	750	1302	–	1752	750	1265	800	1762
DN350	550	1365	600	1805	850	1376	700	2242	850	1462	–	1912	850	1462	800	1912
DN400	600	1477	650	1927	950	–	–	2615	950	–	–	2988	950	1620	–	2082
DN450	650	1665	700	2115	1050	–	–	2645	1050	–	–	3303	1050	–	–	2184
DN500	700	1822	800	2272	1150	–	–	2675	1150	–	–	3470	1150	–	–	2488
DN600	800	2096	–	2546	1350	–	–	–	1350	–	–	3834	1350	–	–	2915
DN700	900	–	–	3196	1450	–	–	–	1450	–	–	3320	–	–	–	–
DN800	1000	–	–	3400	1650	–	–	–	1650	–	–	3694	–	–	–	–
DN900	1100	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
DN1000	1200	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–

Размеры задвижки для расплавленной соли PN160-PN250

Номинальный диаметр (DN)	PN160				PN250
Размер (мм)	L (мм)	H Ручной (мм)	До (мм)	H Электрический/моторизованный (мм)	L (мм)	H Ручной (мм)	До (мм)	H Электрический/моторизованный (мм)
DN10	92	269	100	619	92	269	100	619
DN15	111	297	125	647	111	297	125	647
DN20	111	297	125	647	111	297	125	647
DN25	120	336	160	686	120	336	160	686
DN32	120	346	160	686	120	346	160	686
DN40	140	383	180	733	140	383	180	733
DN50	178	430	200	780	178	430	200	780
DN65	340	575	300	895	419	700	300	750
DN80	390	612	350	940	470	760	300	810
DN100	450	723	400	1040	546	852	400	900
DN125	525	792	400	1232	673	1000	400	1120
DN150	600	940	550	1380	705	1130	400	1240
DN200	750	1140	700	1590	832	1280	650	1320
DN250	850	1267	800	1867	991	1450	700	1510
DN300	965	1315	800	1915	1130	1680	900	1740
DN350	1029	2050	900	2100	1257	2080	900	2130
DN400	1130	–	–	2250	1384	–	–	2280
DN450	1219	–	–	2365	1537	–	–	2395
DN500	1321	–	–	2715	1664	–	–	2745
DN600	1549	–	–	2790	1943	–	–	2820

Задвижка для расплавленной соли, размеры 150–600 фунтов

Номинальный диаметр (DN)	150LB				300LB				600LB
Размер (мм)	L (мм)	H Ручной (мм)	До (мм)	H Электрический/моторизованный (мм)	L (мм)	H Ручной (мм)	До (мм)	H Электрический/моторизованный (мм)	L (мм)	H Ручной (мм)	До (мм)	H Электрический/моторизованный (мм)
DN10	79	258	100	658	79	258	100	658	79	258	100	658
DN15	79	258	100	658	79	258	100	658	79	258	100	658
DN20	92	269	100	669	92	269	100	669	92	269	100	669
DN25	111	297	125	697	111	297	125	697	111	297	125	697
DN32	120	336	160	736	120	336	160	736	120	336	160	736
DN40	120	346	160	746	120	346	160	746	120	346	160	746
DN50	140	383	180	733	140	383	180	733	140	383	180	733
DN65	265	465	240	813	241	480	250	830	330	519	280	869
DN80	280	555	280	875	283	528	250	878	356	564	280	1014
DN100	300	620	300	940	305	600	280	950	432	624	350	1074
DN125	325	734	320	1054	381	703	350	1053	508	701	400	1151
DN150	350	768	350	1088	403	732	350	1082	559	771	450	1221
DN200	400	941	400	1260	419	915	400	1265	660	978	550	1428
DN250	450	1090	450	1530	457	1050	450	1400	787	1097	600	1547
DN300	500	1211	450	1650	502	1194	500	1544	838	1235	700	1685
DN350	550	1365	550	1805	762	1310	600	1660	889	1320	750	1770
DN400	600	1477	600	1927	838	1460	700	1810	991	–	–	1945
DN450	650	1665	650	2115	914	–	–	2150	1092	–	–	2080
DN500	700	1822	700	2272	991	–	–	2442	1194	–	–	2360
DN600	800	2096	800	2546	1143	–	–	2896	1397	–	–	2732
DN700	900	–	–	3196	1346	–	–	3230	1549	–	–	3512
DN800	1000	–	–	3400	1524	–	–	3450	1778	–	–	3961
DN900	1100	–	–	3659	1727	–	–	3910	2082	–	–	4410
DN1000	1200	–	–	4023	–	–	–	4130	2286	–	–	4820

Задвижка для расплавленной соли, размеры 900–1500 фунтов

Номинальный диаметр (DN)	900LB				1500LB
Размер (мм)	L (мм)	H Ручной (мм)	До (мм)	H Электрический/моторизованный (мм)	L (мм)	H Ручной (мм)	До (мм)	H Электрический/моторизованный (мм)
DN10	92	269	100	619	92	269	100	619
DN15	111	297	125	647	111	297	125	647
DN20	111	297	125	647	111	297	125	647
DN25	120	336	160	686	120	336	160	686
DN32	120	346	160	686	120	346	160	686
DN40	140	383	180	733	140	383	180	733
DN50	178	430	200	780	178	430	200	780
DN65	419	670	280	720	419	700	280	750
DN80	381	730	300	780	470	760	300	810
DN100	457	822	350	870	546	852	350	900
DN125	559	970	400	1090	673	1000	400	1120
DN150	610	1100	500	1210	705	1130	500	1240
DN200	737	1250	650	1290	832	1280	650	1320
DN250	838	1420	700	1480	991	1450	700	1510
DN300	965	1650	900	1710	1130	1680	900	1740
DN350	1029	2050	900	2100	1257	2080	900	2130
DN400	1130	–	–	2250	1384	–	–	2280
DN450	1219	–	–	2365	1537	–	–	2395
DN500	1321	–	–	2715	1664	–	–	2745
DN600	1549	–	–	2790	1943	–	–	2820

2. Проходной клапан для расплавленной соли.

Прямоточные шаровые клапаны для расплавленной соли серии MSGT рассчитаны на номинальные давления от 150 до 1500 фунтов (PN16 - PN250) и рабочие температуры от 29°C до 700°C. Эти клапаны используются для перекрытия среды в трубопроводах расплавленной соли в системах солнечной тепловой энергетики. THINKTANKПроходные шаровые краны компании имеют следующие конструктивные особенности.

1. Отсутствие скопления жидкости и низкое сопротивление потоку

   • Дизайн: Конструкция установки обеспечивает отсутствие скопления жидкости и минимальное гидравлическое сопротивление, эквивалентное сопротивлению самого трубопровода.

2. Отбор научного материала

   • Температура ≤ 400°С: Корпус клапана может быть изготовлен из материалов WCB или A105, что соответствует материалу трубопровода SA106B.

   • Температура> 400 ° C: Корпус клапана может быть изготовлен из материалов CF8C или F347, которые соответствуют материалу трубопровода SA376 TP347H.

3. Прочное седло клапана

   • Материалы: Седла клапанов изготовлены из твердого сплава стеллита или других материалов, упрочняющих поверхность.

   • Твердость: Для седла клапана и диска используются различные уровни твердости, при этом для седла клапана используется более твердый материал для повышения долговечности.

4. Закаленная поверхность

   • Стержень клапана и внутренние детали: Поверхности стержня клапана и внутренние детали подвергаются поверхностной закалке для повышения износостойкости и долговечности.

5. Высокотемпературная упаковка

   • Материалы: В уплотнении клапана используются жаропрочные, устойчивые к окислению металлические материалы, совместимые с расплавленной солью, что обеспечивает надежное уплотнение.

Основные технические характеристики

• Полнопроходная прямоточная конструкция:

  • Эффективность потока: Полнопроходная прямоточная конструкция в сочетании со скребком с кольцевой канавкой сердечника клапана и конической уплотнительной конструкцией обеспечивает минимальное сопротивление потоку и предотвращает скопление жидкости в любом положении установки.

• Оптимальный выбор материалов:

  • Для применения при температуре ≤ 400°C: A216WCB (литая сталь) и A105 (кованая сталь) подходят для температур до 400°C и соответствуют материалу трубопровода SA106B.

  • Для применений > 400°C: CF8C (высокотемпературная нержавеющая сталь) и F347 (аустенитная хромистая сталь) выбираются для температур, превышающих 400°C, в соответствии с материалом трубопровода SA376 TP347H.

• Повышенная долговечность:

  • Седла и диски клапанов: Использование стеллита или других твердых сплавов с предпочтением использования более твердых материалов для седел клапанов обеспечивает долговечность и снижение износа.

  • Поверхностное упрочнение: Такая обработка стержня клапана и внутренних компонентов повышает их долговечность и устойчивость к высокотемпературной коррозии.

• Эффективное уплотнение:

  • Высокотемпературная упаковка: Металлические упаковочные материалы, устойчивые к высоким температурам и окислению, совместимые с расплавленной солью, используются для обеспечения эффективной герметизации в экстремальных условиях.

3. Шаровой клапан типа Y с расплавленной солью.

Запорный клапан Y-типа для расплавленной соли серии MSYG может быть установлен параллельно трубопроводам. По сравнению с прямым шаровым клапаном из расплавленной соли он имеет большее сопротивление потоку и может иметь небольшое скопление жидкости. В настоящее время этот клапан широко используется в условиях работы с расплавленной солью.

4. Обратный клапан расплавленной соли

Обратный клапан для расплавленной соли серии MSC предназначен для использования в трубопроводах для расплавленной соли в системах с концентрированной солнечной энергией. Он подходит для номинального давления от 150 до 1500 фунтов (от PN16 до PN250) и рабочих температур от 29°C до 700°C. Клапан используется в качестве предохранительного устройства для предотвращения обратного течения среды.

5. Дроссельный клапан расплавленной соли

Поворотные затворы на основе расплавленной соли обеспечивают надежную работу, герметичное уплотнение и минимальное техническое обслуживание для операторов установок концентрированной солнечной энергии (CSP), использующих расплавленную соль. Эти клапаны имеют решающее значение в промышленных процессах или в хранении тепловой энергии для производства электроэнергии, поскольку они способны выдерживать температуры от 260°C (500°F) до 600°C (1,112°F).

Основные характеристики и преимущества

1. Температурное сопротивление: Эти клапаны могут эффективно работать в диапазоне экстремальных температур, необходимых для применений CSP, обеспечивая сохранение расплавленной соли в жидком состоянии и предотвращая затвердевание.

2. Герметизация и предотвращение утечек: Стандартная конструкция и конструкция набивки из термикулита и композитных материалов с постоянной нагрузкой эффективно исключают возможность утечек даже в условиях высокой температуры и высокого давления. Конструкция с тройным смещением гарантирует, что диск контактирует с седлом только в конечной точке закрытия, что сводит к минимуму износ и продлевает срок службы клапана.

3. Долговечность и обслуживание: Прочная конструкция дроссельных затворов с тройным эксцентриситетом обеспечивает длительный срок службы и минимальные требования к техническому обслуживанию. Это важно для снижения эксплуатационных расходов и простоев на установках CSP.

4. Устойчивость к коррозии: Материалы, используемые в конструкции этих клапанов, обладают превосходной устойчивостью к коррозионному воздействию расплавленной соли, обеспечивая надежную работу в течение всего срока службы клапана.

5. Герметичная герметизация: конструкция с тройным смещением обеспечивает герметичное и надежное уплотнение металл-металл, что необходимо для поддержания целостности системы CSP и предотвращения утечек расплавленной соли.

Применение в системах CSP:

• Теплопоглощающие башни: Дроссельные затворы с тройным смещением используются для управления потоком расплавленной соли через башни поглощения тепла, обеспечивая эффективную передачу и хранение тепла.

• Резервуары для хранения холодной и горячей расплавленной соли: Эти клапаны регулируют поток между резервуарами для хранения и остальной частью системы CSP, поддерживая необходимые температуры и предотвращая затвердевание.

• Теплообменники и насосы: Обеспечивая точный контроль расхода и надежную работу, эти клапаны являются важными компонентами теплообменников и насосных систем установок CSP.

6. Регулирующий клапан расплавленной соли

Регулирующий клапан расплавленной соли серии MSCV используется в трубопроводах расплавленной соли в системах концентрированной солнечной энергии. Он подходит для номинального давления от 150 до 1500 фунтов (от PN16 до PN250) и рабочих температур от 29°C до 700°C. Этот клапан используется для регулирования расхода контролируемой среды, обеспечивая поддержание параметров процесса на заданных значениях.

Номинальный диаметр (DN)	150LB		300LB		600LB		900LB		1500LB
Размер (мм)	L	H	L	H	L	H	L	H	L	H
DN10	170	739	170	739	170	739	170	739	170	739
DN15	170	739	170	739	170	739	170	739	170	739
DN20	170	739	170	739	170	739	170	739	170	739
DN25	170	739	170	739	170	739	170	739	170	739
DN32	200	787	200	787	200	787	200	787	200	787
DN40	200	787	200	787	200	787	200	787	200	787
DN50	250	806	250	806	250	806	250	806	250	806
DN65	216	804	292	859	336	859	360	835	360	865
DN80	241	822	368	898	406	898	419	945	419	975
DN100	292	878	356	944	432	944	457	1125	546	1155
DN125	356	900	400	1004	508	1004	559	1210	673	1240
DN150	406	921	444	1115	634	1115	670	1318	705	1398
DN200	495	1025	544	1242	660	1242	737	1419	832	1479
DN250	622	1273	622	1273	622	1273	622	1537	991	1567
DN300	698	1391	711	1572	838	1572	965	1556	1130	1586
DN350	–	–	–	–	–	–	1029	1690	1257	1720
DN400	–	–	–	–	–	–	1092	1824	1406	1854

Особенности

1. Направляющий поршневой диск

Диск направляется как сверху, так и снизу, образуя диск поршневого типа, который полностью направляется внутри полости корпуса клапана. Такая конструкция устраняет такие проблемы, как залипание, царапины на поверхности и вибрация диска, вызванная различными силами.

2. Связь верхней палаты

Верхняя камера всегда соединена со входом, что предотвращает скопление жидкости в средней камере, что может привести к недостаточному ходу клапана. Нижняя камера регулирует поток, обеспечивая высокую пропускную способность.

3. Выбор материала

Для расчетных температур ≤400°C корпус клапана может быть изготовлен из материалов WCB или A105 (соответствует материалу трубы SA106B). Для расчетных температур >400°C корпус клапана может быть изготовлен из материалов CF8C или F347 (соответствует материалу труб SA376 TP347H).

4. Седло из твердого сплава

Седло клапана изготовлено из твердого сплава стеллита или других материалов с поверхностной закалкой, с разной твердостью седла и диска, с использованием более твердого материала для седла.

5. Упрочнение поверхности

Шток клапана и внутренние детали закалены.

6. Высокотемпературная упаковка.

Сальник клапана изготовлен из устойчивых к высоким температурам и окислению металлических материалов, совместимых с расплавленной солью.

Регулирующий клапан расплавленной соли, размеры 150–1500 фунтов

Номинальный диаметр (DN)	150LB		300LB		600LB		900LB		1500LB
Размер (мм)	L	H	L	H	L	H	L	H	L	H
DN10	140	743	140	743	140	743	140	743	140	743
DN15	140	743	140	743	140	743	140	743	140	743
DN20	140	743	140	743	140	743	140	743	140	743
DN25	140	743	140	743	140	743	140	743	140	743
DN32	180	797	180	797	180	797	180	797	180	797
DN40	180	797	180	797	180	797	180	797	180	797
DN50	250	807	250	807	250	807	250	807	250	807
DN65	266	804	342	859	360	859	360	835	360	865
DN80	291	822	368	898	406	898	419	945	419	975
DN100	342	878	406	944	482	944	457	1125	546	1155
DN125	431	900	475	1004	583	1004	559	1210	673	1240
DN150	481	921	519	1115	634	1115	610	1318	705	1398
DN200	570	1025	634	1242	725	1242	737	1419	832	1479
DN250	722	1273	722	1273	722	1273	838	1537	991	1567
DN300	798	1391	811	1572	938	1572	965	1586	1130	1586
DN350	–	–	–	–	–	–	1029	1690	1257	1720
DN400	–	–	–	–	–	–	1092	1824	1406	1854

Производительность клапанов расплавленной соли

Клапаны для высокотемпературной расплавленной соли являются важнейшими компонентами, которые существенно влияют на стабильность и надежность всей системы концентрированной солнечной энергии (CSP). Ниже приведены основные эксплуатационные показатели высокотемпературных солевых клапанов.

• Устойчивость к давлению: эти клапаны должны выдерживать высокое рабочее давление, обычно около 10-20 МПа.

• Термостойкость: Клапаны должны хорошо работать в условиях высоких температур, обычно между 600-700°C.

• Контроль расхода: эти клапаны должны иметь точный контроль расхода, чтобы обеспечить стабильность и надежность системы.

• Характеристики уплотнения: Клапаны должны хорошо уплотняться, чтобы предотвратить утечку среды.

• Коррозионная стойкость: высокотемпературные клапаны с расплавленной солью должны иметь хорошую коррозионную стойкость, чтобы противостоять коррозионной природе расплавленной соли.

Применение высокотемпературных клапанов из расплавленной соли в новой энергетической солнечной тепловой энергии

Высокотемпературные клапаны с расплавленной солью имеют широкий спектр применения в новых источниках солнечной тепловой энергии. Вот несколько приложений.

1. Производство солнечной тепловой энергии. В солнечных теплоэнергетических системах высокотемпературные клапаны расплавленной соли обычно используются в системах сбора солнечного тепла для контроля потока и температуры среды.

2. Производство атомной энергии. В ядерной энергетике эти клапаны обычно используются в системах охлаждения для регулирования расхода и температуры охлаждающей среды.

3. Производство энергии из биомассы. При производстве энергии из биомассы высокотемпературные клапаны расплавленной соли часто используются в камерах сгорания и системах рекуперации отходящего тепла для управления потоком и температурой среды.

Рабочая Температура

Используя разные солевые смеси, можно добиться разных рабочих температур.

1. Холодная соль: хранится при температуре 752°F (400°C), хранится в резервуарах для хранения соли и нагревается, чтобы поддерживать температуру соли выше температуры затвердевания.

2. Горячая соль: хранится при температуре 1112°F (600°C), хранится в выпускном резервуаре и готова к выработке электроэнергии.

Образовать расплав соли можно из смесей двух типов: бинарных и тройных эвтектических смесей различных солей.

• Бинарная смесь нитрата натрия/нитрата калия. Эту смесь обычно используют в диапазоне температур от 509° до 1049°F (от 265° до 565°C), чтобы обеспечить достаточный запас прочности выше точки замерзания. Однако эта соль начинает разлагаться при температуре выше 1049°F (565°C) и при превышении этой температуры будет медленно разлагаться на азот и оксиды азота.

• Тройная смесь нитрата лития/нитрата натрия/нитрата калия: эта альтернатива имеет эвтектическую точку плавления 130°C (266°F). По сравнению с бинарной смесью ее недостатком является то, что ее можно использовать только до максимальной температуры около 932°F (500°C). При температуре выше 500°C (932°F) нитрат лития начинает разлагаться. Кроме того, эта смесь дороже, чем соли натрия или калия.

Рекомендации по использованию расплавленной соли:

1. Температура жидкости должна быть как минимум на 20–30 °C (36–54 °F) выше точки плавления, чтобы свести к минимуму риск замерзания из-за потенциальных холодных пятен.

2. Поддерживайте максимальную рабочую температуру соли как минимум на 20°C (36°F) ниже температуры разложения.

Технические характеристики конструкции клапанов для расплава соли

Использование расплавленной соли затруднено из-за ее температур плавления и замерзания. Однако при правильной конструкции системы расплавленная соль может обеспечить превосходные характеристики теплопередачи и минимальную деградацию на протяжении всего срока службы системы.

Вот основные технологические и технические проблемы проектирования клапанов для расплава соли.

• Высокая рабочая температура. Трубопроводы для расплавленной соли работают при высоких температурах, обычно около 600°C (1115°F).

• Коррозионная жидкость: В зависимости от типа используемой соли (хлориды, фториды, нитрат натрия NaNO3, нитрат калия KNO3) жидкость может быть очень агрессивной.

• Высокие скорости потока: Клапаны должны хорошо выдерживать высокие скорости потока.

• Высокая надежность и долговечность. Для системы требуются клапаны, которые отличаются высокой надежностью и имеют длительный срок эксплуатации без частых остановов.

• Идеальная герметизация: клапаны должны обеспечивать отличную герметизацию как на линии, так и по отношению к атмосфере, чтобы предотвратить любые утечки.

Чтобы решить эти проблемы, при проектировании клапанов для расплавленной соли необходимо учитывать следующее:

• Выбор материала: используйте материалы, которые выдерживают высокие температуры и устойчивы к коррозии. Обычные материалы включают высококачественную нержавеющую сталь или специальные сплавы.

• Конструкция клапана: убедитесь, что конструкция клапана способна выдерживать высокие скорости потока и эффективно работать при высоких температурах.

• Механизмы уплотнения: используйте передовые технологии уплотнения, которые могут сохранять целостность при экстремальных температурах и предотвращать утечки.

• Техническое обслуживание и осмотр: спроектируйте систему так, чтобы ее было легко обслуживать и регулярно проверять, чтобы обеспечить долгосрочную надежность и производительность.

• Управление температурным режимом: Внедрите системы теплоизоляции и отопления, чтобы поддерживать температуру расплавленной соли выше точки замерзания, чтобы она не затвердевала в клапанах и трубопроводах.

Почему именно THINKTANKКлапаны расплавленной соли

Являясь одним из профессиональных производителей клапанов для расплавленной соли, THINKTANK понимает проблемы, с которыми сталкиваются эти клапаны в жестких условиях. Производительность клапана должна не только адаптироваться к высоким температурам и агрессивным средам, но и требовать двойной защиты от электрообогрева (EHT) и изоляционных материалов. Это гарантирует, что клапан будет поддерживать достаточную температуру во время работы, чтобы расплавленная соль оставалась в жидком состоянии.

Во-первых, нам нужно создать карту распределения температуры для различных частей клапана, чтобы определить требования к обогреву. Эти потребности различаются в зависимости от конкретного приложения. Например, для клапанов, используемых в системах с холодной солью, нормальная рабочая температура составляет 400°C. Поэтому мы обычно устанавливаем EHT в корпус клапана и верхнюю часть горловины в этих двух основных областях.

Нам нужно нагреть середину корпуса клапана, чтобы поддерживать температуру выше точки плавления расплавленной соли. Также нам необходимо следить за температурой горловины клапана и нижнего затвора. При необходимости обеспечиваем дополнительный обогрев, чтобы соль не замерзла в этих помещениях. Крайне важно установить термодатчики в критических зонах для контроля температуры.

Особенно это касается горловины клапана, которая обычно доходит до сальника: если температура в этой области упадет, соль внутри сальника может замерзнуть. Это затрудняет работу клапана, а иногда и приводит к его заклиниванию.

Термический анализ методом конечных элементов (FEA) является важным этапом в нашем процессе проектирования. Это помогает нам понять термические напряжения при высоких температурах и распределение температуры в областях набивки и нижней направляющей. Эти результаты анализа позволяют нам стратегически размещать упаковку так, чтобы ее температура оставалась выше точки замерзания соли. Анализ переходных процессов позволяет моделировать тепловой удар, изучая напряжение, возникающее в корпусе клапана и областях болтов во время быстрого охлаждения.

Мы также учимся у Flowserve, ведущего бренда в отрасли клапанов для расплава соли, испытывая каждую конструкцию клапана в испытательных контурах для расплава соли. Мы проверяем и выбираем подходящую набивку и прокладки, чтобы гарантировать, что рабочие характеристики клапана при фактическом использовании не будут нарушены.

Вот некоторые связанные с этим профессиональные процедуры с клапаном из расплавленной соли.

1. Проверьте тепловые потери конструкции клапана и нарисуйте карту распределения температуры всего клапана.

2. Используйте подходящее программное обеспечение для теплового моделирования и сравните результаты с фактическими данными испытаний, чтобы расширить проект до клапанов других размеров.

3. Определить процедуры расчета размеров системы электрообогрева.

4. Проверьте уплотнительные элементы, чтобы убедиться в правильности их выбора.

5. Оценить износ и коррозионную стойкость компонентов.

6. Рассмотрите возможность оперативной замены уплотнений и прокладок для упрощения обслуживания.

Основываясь на вышеизложенном опыте проектирования и производства клапанов для применения в расплавленной соли, мы можем показать, что наш клапан для расплава соли имеет следующие преимущества.

1. Конструкция вспомогательного отопления: Конструкция клапана предназначена для размещения вспомогательных отопительных установок, что позволяет применять на объекте электрообогрев и изоляцию трубопроводного оборудования.

2. Превосходная коррозионная стойкость: Клапаны изготавливаются из аустенитной стали или даже сплава инконель, которые обеспечивают превосходную коррозионную стойкость.

3. Тройной уплотнительный стержень: Шток клапана имеет функцию обратного уплотнения со специальными уплотнительными кольцами, улучшенным сильфонным уплотнением, устойчивым к высокому давлению и коррозии, а также тройным уплотнением для обеспечения надежности в экстремальных условиях.

4. Самоочищающийся плунжер и седло клапана: Плунжер и седло клапана спроектированы так, чтобы быть самоочищающимися, что гарантирует отсутствие остатков на пути потока.

5. Полностью закрытый шток и болты сальника: Болты штока и сальника полностью закрыты для предотвращения загрязнения атмосферной пылью и песком, что обеспечивает бесперебойную работу.

6. Металлические уплотнительные кольца: использование металлических уплотнительных колец, изготовленных из того же материала, что и корпус клапана, заменяет традиционные прокладки, устраняя утечки в корпусе клапана и соединении крышки.

7. Уплотнительные прокладки из высокотемпературной расплавленной соли: Эти прокладки выдерживают температуру до 1000°C, устойчивы к окислению и коррозии от высокотемпературной расплавленной соли и других сильных окислителей.

Резюме

Таким образом, клапаны с расплавленной солью являются важнейшими компонентами в высокотемпературных приложениях, особенно в технологиях чистой энергии, таких как установки CSP. Мы проектируем, производим, тестируем и обслуживаем их, чтобы гарантировать их надежную и эффективную работу. Если у вас есть какие-либо вопросы о клапанах для расплавленной соли, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.