太陽能熱發電站的保溫解決方案
發布者：本網記者Crystal | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 7063查看 | 2013-05-14 17:47:00
CSPPLAZA光熱發電網報道：不帶儲熱的光熱電站對保溫的要求較低，采用一般的氣凝膠等傳統保溫方案即可達到保溫目的。而對于帶儲熱的光熱電站，由于熔鹽的凝固點在220攝氏度左右，對保溫的要求十分嚴格，否則一旦熔鹽凝固，對電站將造成破壞性損失。為安全考慮，目前一般采用電伴熱解決方案。電伴熱將會額外消耗廠用電，帶來更多運營成本支出，特別是在我國西北地區的嚴寒環境下建設光熱電站，由于夜間溫度低至零下數十度，如果采用電伴熱方案，將耗費很大量的廠用電，這會對電站的經濟效益造成較大影響。但如果單單采用氣凝膠等保溫材料，可能又無法滿足保溫需求。這對我國開發光熱電站項目是一個需要考慮的問題。
氣凝膠是一種新型輕質的納米多孔材料，具有低密度、優異的隔熱性能和良好的透光特性。其廣泛應用于保溫隔熱領域。光熱發電站的管道保溫也可以考慮選用氣凝膠作為保溫材料。
1931年，美國科學家Kistler首次以水玻璃為原料采用超臨界干燥法成功制備二氧化硅氣凝膠材料。常見的二氧化硅氣凝膠是由二氧化硅網絡骨架和填充在納米孔隙中的氣體所構成的高分散固體材料。氣凝膠內部納米網狀結構一般呈鏈狀或串珠狀結構，直徑約為2~20nm之間，其內部孔隙率在80%以上。
氣凝膠具有很多獨特的性質，如比重僅為水的1/5，是目前世界上最輕的固體。氣凝膠具有優異的絕隔熱性能，其耐熱溫度可高達600℃以上，之所以具有如此良好的隔熱性能，是由氣凝膠內部均勻的納米多孔結構所決定的。
對于氣凝膠等高孔隙率多孔質材料，其傳熱過程包含三種形式，即對流傳熱、通過氣凝膠固體骨架和內部孔隙的熱傳導、輻射傳熱，和內部空氣發生的熱對流完成。在氣凝膠材料中，由于大量納米孔的存在，氣孔內的空氣分子失去了自由運動的能力，材料的熱對流傳熱量幾乎為零。同時由于氣凝膠材料本身具有極低的體積密度，材料的熱傳導率也很低。此外由于氣凝膠內部納米級多孔結構使其內部含有很多的反射界面與散射微粒，再加上在熱輻射吸收方面對材料進行了改性，可以使氣凝膠的熱輻射經反射、散射和吸收而降到最低。因此，氣凝膠材料不論是在高溫或是常溫時均具有較低的導傳熱系數。
氣凝膠還具有良好的透光性，其對太陽光的透過率可達到87%以上。二氧化硅氣凝膠的折射率很小(n=1.01～1.06)，這意味著二氧化硅氣凝膠對入射光幾乎沒有反射損失，能有效地透過太陽光，如10mm厚的高透光二氧化硅氣凝膠層(由2～4mm氣凝膠顆粒填充)的可見光透過率為85%，太陽光透過率為88%。
電伴熱作為一種有效的管道(儲罐)保溫及防凍方案一直被廣泛應用。其工作原理是通過伴熱媒體散發一定的熱量,通過直接或間接的熱交換補充被伴熱管道的損失,以達到升溫、保溫或防凍的正常工作要求。20世紀70年代，美國能源行業就提出用電伴熱方案來替代蒸汽伴熱的設想。70年代末80年代初，包括能源行業在內的很多工業部門已廣泛推廣了電伴熱技術，以電伴熱全面代替蒸汽伴熱。目前，電伴熱已經在石油化工、船運等多個領域廣泛應用。Andasol 1、Andasol 2、Extresol 1、Extresol 2、Gemasolar、Solana等將近30座光熱電站已經或將要采用電伴熱保溫方案用于管道及相關設備的保溫。
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