В последние годы, поскольку воздействие традиционных источников энергии, таких как уголь и нефтехимия, на окружающую среду становится все более серьезной проблемой, растет поиск более чистых и экологически безопасных альтернативных источников энергии. Концентрированная солнечная энергия (CSP) широко рекламируется и применяется благодаря своим экологически чистым и устойчивым характеристикам. В концентрированной солнечной энергии регулирующие клапаны с расплавом соли являются важнейшими устройствами, а выбор и применение регулирующих клапанов с расплавом соли очень важны для эффективной работы всей системы.
Принцип работы и применение регулирующих клапанов расплавленной соли
Концентрированная солнечная энергия использует тепло, выделяемое солнечной энергией, для нагрева теплопередающего материала, который затем приводит в действие паровую турбину для выработки электроэнергии. Среди различных технологий башенная выработка электроэнергии на расплаве соли является наиболее зрелой. Теплопередающим материалом обычно является бинарная или тройная нитратная расплавленная соль. Высота башни может достигать более 200 метров, что сочетает в себе высокую температуру, большой перепад давления, склонность к кристаллизации и сильную коррозионную активность, что предъявляет более высокие требования к работе регулирующих клапанов.
Проблемы применения регулирующих клапанов на расплавах солей
Высокая температура и большой перепад давления
Диапазон рабочих температур расплавленной соли 290-565°С, с широкими температурными колебаниями. Перепады давления могут быть значительными, например, в случае регулирующих клапанов с большим перепадом давления в нижней части башни, где давление на входе превышает 5 МПа, а давление на выходе составляет 0.2 МПа.
Кристаллизация и сильная коррозионная активность
Расплавленная соль сама по себе очень коррозионна и склонна к кристаллизации.
Несколько условий работы
Клапаны должны отвечать требованиям различных условий работы и иметь высокие регулировочные характеристики.
Решения для регулирующих клапанов расплавленной соли
Выбор материала
Низкотемпературные регулирующие клапаны расплавленной соли (обычно 375°C и ниже)
Материал корпуса клапана и крышки может быть WCB, WCC или A105, плунжер/трим и седло клапана изготовлены из аустенитной нержавеющей стали с наплавкой из стеллита, шток клапана изготовлен из жаропрочной аустенитной нержавеющей стали, а болты и гайки изготовлены из жаропрочной хромомолибденовой стали. Эта комбинация материалов экономически эффективна и хорошо работает в применении.
Высокотемпературные регулирующие клапаны расплавленной соли (около 565°C)
Материал корпуса и крышки клапана может быть CF8C, плунжер и седло клапана изготовлены из жаропрочной нержавеющей стали с наплавкой Stellite, шток клапана изготовлен из жаропрочной высокопрочной нержавеющей стали, а болты и гайки изготовлены из высокотемпературная нержавеющая сталь. Эта комбинация материалов обладает превосходной стойкостью к высокотемпературному окислению, коррозионной стойкости, эрозионной стойкости и усталостной стойкости.
Конструкция трима клапана
Конструкция трима клапана зависит от фактического рабочего перепада давления.
- Для меньших диаметров и перепада давления менее 1 МПа можно использовать параболические односедельные клапаны.
- При больших перепадах давления рекомендуется использовать многоступенчатые односедельные редукционные клапаны.
- Для больших диаметров обычно используются регулирующие клапаны клеточного типа;
- Для более высокого перепада давления рекомендуется использовать многоступенчатые или лабиринтные регулирующие клапаны.
Специальный дизайн
Конструкция прокладки
Обычно рекомендуется использовать металлические зубчатые прокладки из высокотемпературной аустенитной нержавеющей стали, металлические восьмиугольные прокладки, металлические С-образные кольца или металлические уплотнительные кольца, чтобы обеспечить высокую надежность при высоких температурах и давлениях, а также при переменных термических условиях.
Дизайн упаковки
В регулирующих клапанах с расплавленной солью используются специальные уплотнительные материалы и комбинация различных высокотемпературных уплотнительных материалов для решения проблемы увеличения путей утечек, вызванных окислением обычного графитового уплотнения при высоких температурах.
Дизайн капота
Рекомендуется использовать удлиненные крышки или крышки с сильфонным уплотнением. Из-за высокой проницаемости расплавленной соли в расплавленном состоянии ее легко вытечь из зоны упаковки. Стержни клапанов с сильфонным уплотнением являются наиболее эффективным решением.
Независимо от того, с сильфоном или без него, крышка должна иметь обогрев для предотвращения кристаллизации расплавленной соли.
Угловая конструкция конструкции
Внутренний путь потока должен быть гладким и без мертвых углов, чтобы уменьшить средний износ и отложения.
Сварное соединение
Такая конструкция хорошо адаптируется к изменениям давления и температуры, предотвращая внешние утечки в местах соединений труб.
Верхний дизайн руководства
Удлиненные крышки с направляющими предназначены для решения проблем устойчивости, вызванных большой гибкостью стержня клапана из-за удлиненной крышки.
Контроль размера высокотемпературных внутренних деталей
Точный контроль зазора размеров необходим для обеспечения стабильной работы и предотвращения заклинивания внутренних деталей при высоких температурах.
Заключение
В последние годы THINKTANKКлапаны управления расплавленной солью успешно работают во многих проектах CSP, накапливая богатый опыт проектирования, производства и эксплуатации. Если у вас есть какие-либо потребности или вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами для бесплатной консультации.
