熔鹽罐在光熱電站中扮演著重要的角色，是新型儲(chǔ)能性光熱電站的核心，其具備的高儲(chǔ)熱能力和高穩(wěn)定性，不僅可以使光熱電站在陰雨天氣發(fā)揮作用，還可為在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)過(guò)程中解決光伏風(fēng)電等新能源間歇性問(wèn)題提供重要助力。

在光熱電站中，熔鹽罐環(huán)節(jié)可采用單罐、雙罐和多罐系統(tǒng)。單罐熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，適用于小面積生活供暖等領(lǐng)域，但存在斜溫層導(dǎo)致蓄熱效率降低的問(wèn)題。雙罐系統(tǒng)包含冷罐與熱罐，通過(guò)冷熱熔鹽分離并在2罐中循環(huán)換熱，避免了斜溫層問(wèn)題，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)較低。

相比于冷熱熔鹽共處一室的單罐，光熱電站儲(chǔ)熱系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)優(yōu)先選擇雙熔鹽罐系統(tǒng)。在雙熔鹽罐系統(tǒng)中，高溫熔鹽罐和低溫熔鹽罐的各自運(yùn)行、相輔相成，可以很好地降低儲(chǔ)熱和放熱的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、避免罐內(nèi)溫差等問(wèn)題。在雙罐的基礎(chǔ)上還可進(jìn)一步增加儲(chǔ)罐數(shù)量，形成多罐系統(tǒng)，增大儲(chǔ)熱量。如哈密50MW熔鹽塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目首創(chuàng)了雙熱罐、一冷罐的系統(tǒng)配置，提高了機(jī)組的可靠性和靈活性。

熔鹽罐如何運(yùn)行

在熔鹽塔式光熱電站中，低溫熔鹽罐內(nèi)的熔鹽通過(guò)冷熔鹽循環(huán)泵將罐內(nèi)熔鹽送至吸熱塔內(nèi)進(jìn)行換熱，吸熱至所需溫度后，熔鹽回流至熱熔鹽罐進(jìn)行儲(chǔ)存。此后通過(guò)熱熔鹽循環(huán)泵將將高溫熔鹽輸送至蒸汽發(fā)生系統(tǒng)進(jìn)行做功生產(chǎn)電力。在熔鹽槽式光熱電站中則是低溫熔鹽罐內(nèi)的熔鹽通過(guò)冷熔鹽循環(huán)泵將罐內(nèi)熔鹽送至熔鹽換熱器吸熱，吸熱后流向熱熔鹽罐中進(jìn)行存儲(chǔ)，之后由熱熔鹽循環(huán)泵將熔鹽送至蒸汽發(fā)生系統(tǒng)進(jìn)行做功生產(chǎn)電力。

圖：塔式熔鹽傳儲(chǔ)熱電站流程示意圖

熔鹽罐保溫結(jié)構(gòu)

熔鹽罐主要由頂蓋、筒體和罐體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)三部分組成。熔鹽罐保溫包括兩部分，即罐壁保溫層和罐底保溫基礎(chǔ)。

其中，罐底保溫的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是難點(diǎn)，這部分除了需要支撐儲(chǔ)罐及內(nèi)部熔鹽的質(zhì)量外，還用于減少罐底散熱損失，設(shè)計(jì)失誤極容易發(fā)生設(shè)備基礎(chǔ)沉降，如果沉降不均勻會(huì)使罐體局部受力變形撕裂，從而導(dǎo)致熔鹽泄露發(fā)生事故。典型熔鹽儲(chǔ)罐罐底基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示。罐壁保溫層則一般采用礦物棉、硅酸鋁等作為保溫材料，其厚度根據(jù)保溫材料熱物性和罐內(nèi)熔鹽溫度確定。

圖：熔鹽罐基礎(chǔ)示意圖

高溫熔鹽罐起著蓄熱、緩沖的作用。當(dāng)陰天或者太陽(yáng)光照不強(qiáng)時(shí)，可以利用罐內(nèi)的熔鹽維持系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行幾個(gè)小時(shí)；另一方面，當(dāng)有云層經(jīng)過(guò)集光器上面時(shí)，太陽(yáng)能高溫吸熱器將停止工作，在重新啟動(dòng)前的幾分鐘時(shí)間里面，可以利用高溫罐內(nèi)的熔鹽維持系統(tǒng)正常運(yùn)行。

低溫熔鹽罐通常起著熔化固體鹽、儲(chǔ)存液態(tài)熔鹽等作用。它將固態(tài)的鹽熔化為液態(tài)熔鹽，以便于用泵輸送并在整個(gè)系統(tǒng)管路中循環(huán)；在系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，全部熔鹽要回到熔鹽罐，要求熔鹽罐能有好的保溫效果，使熔鹽始終處于液體狀態(tài)，以便更好的讓熔鹽重新進(jìn)行循環(huán)。

熔鹽罐運(yùn)行中的常見(jiàn)問(wèn)題

除熔鹽罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)難點(diǎn)外，在儲(chǔ)熱系統(tǒng)中，如果出現(xiàn)熔鹽管道保溫設(shè)備不科學(xué)、施工不當(dāng)、管路局部位置散熱過(guò)大、溫度過(guò)低或停運(yùn)時(shí)疏鹽不及時(shí)等問(wèn)題時(shí)，熔鹽管道會(huì)出現(xiàn)凝固、凍堵現(xiàn)象。凍堵問(wèn)題會(huì)影響集熱器內(nèi)熱量的傳輸，進(jìn)而影響光熱電站的運(yùn)行；發(fā)生凍堵的設(shè)備會(huì)縮短使用壽命，進(jìn)而增加電站設(shè)備投入；此外，凍堵問(wèn)題發(fā)生需要盡快處理，這就意味著需要專業(yè)的運(yùn)維人員進(jìn)行維護(hù)，從而增加運(yùn)維成本。

CSPPLAZA此前從業(yè)內(nèi)人士處獲悉，熔鹽罐在運(yùn)行中只要地下基礎(chǔ)散熱管維護(hù)好，焊接方面處理好了，儲(chǔ)熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中運(yùn)行操作熟練，一般不會(huì)有什么問(wèn)題。主要就是怕停運(yùn)再運(yùn)行時(shí)，管道伴熱操作不及時(shí)，熔鹽會(huì)凝固堵管。

圖：凍堵后的金屬軟管

解決凍堵問(wèn)題可以從以下幾個(gè)方面入手：首先，做好保溫工作。保證預(yù)熱時(shí)管路預(yù)熱溫度，盡量減少熱量損失與消耗。其次，在設(shè)計(jì)儲(chǔ)熱系統(tǒng)時(shí)設(shè)計(jì)適合的防凍堵設(shè)計(jì)。熔鹽罐出口、閥門、熔鹽泵等位置是最易出現(xiàn)凍堵問(wèn)題的環(huán)節(jié)，可以從坡度、管道結(jié)構(gòu)等方面入手，讓熔鹽在排鹽過(guò)程中可以回流干凈，從而減少凍堵風(fēng)險(xiǎn)。

此外，溫士彪在其《淺談熔鹽防凍堵技術(shù)的研究》中提到了一種通過(guò)將壓縮空氣直通熔鹽管道，在熔鹽回鹽時(shí)啟動(dòng)壓縮空氣向管道通氣，并結(jié)合管道坡度設(shè)計(jì)來(lái)增加熔鹽流速，也是一種減小凍堵概率的方法。運(yùn)維時(shí)經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員還可憑借在入口處通過(guò)排氣聲音判斷管路是否暢通，雙重保證，讓熔鹽凍堵無(wú)處匿藏。

注：本文綜合參考了王鈺森、張曉明、溫士彪等相關(guān)研究資料。